Genética populacional de Anopheles bellator, um dos principais vetores de bromélia-malária na Mata Atlântica

Abstract

A malária é uma doença parasitária causada por protozoários do gênero Plasmodium, que é transmitida através da picada de mosquitos do gênero Anopheles. No ano de 2021 ocorreram aproximadamente 247 milhões de casos de malária no mundo, resultando em 619 mil mortes. Dos 247 milhões de casos, 163 mil ocorreram no Brasil, que possui dois sistemas principais de transmissão da malária, um relacionado à floresta amazônica que abriga mais de 90% dos casos, e outro associado à Mata Atlântica, onde as principais espécies envolvidas na transmissão da doença são Anopheles cruzii e Anopheles bellator. Acredita-se que An. Bellator, assim como An. cruzii, seja um complexo de espécies crípticas. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi esclarecer a estrutura genética populacional da espécie An. Bellator neste bioma. Os mosquitos foram encontrados no Município de Camacan e na Ilha de Itaparica no Estado da Bahia, na Ilha Grande, no Município de Angra dos Reis no Estado do Rio de Janeiro e no Município de Florianópolis em Santa Catarina. Amostras do Município de Cananéia (São Paulo), Município de Antonina e Ilha do Mel (Município de Paranaguá, Paraná) foram incluídas para complementar as análises. Os mosquitos foram identificados morfologicamente e fotografados individualmente. O DNA das amostras foi extraído individualmente e um fragmento do gene COI foi amplificado, purificado e enviado para sequenciamento através do método Sanger. Com base nas resultados obtidos foram realizadas as identificações moleculares nos bancos de dados BOLD e NCBI, calculadas as medidas intra e interpopulacionais, a montagem da rede de haplótipos e árvore filogenética. Os mosquitos foram identificados morfologicamente como An. belator. Os mosquitos de Camacan (BA) apresentaram o maior nível de divergência genética em todas as análises deste trabalho quando comparados com as demais populações, apresentando baixa porcentagem de identificação molecular com a espécie An. bellator (93 ? 95%), altos valores de FST (0,9) e isolamento na rede de haplótipos e árvores filogenéticas, além de apresentarem uma pequena diferença na coloração das patas. A população presente em Itaparica (BA) também apresentou diferenças significativas em relação à população do Sul e Sudeste (FST: ~ 0,75) e da população de Camacan (FST: 0,89). Diferentes de outros trabalhos, encontramos um alto valor de FST entre a população de Ilha Grande (RJ) quando comparado com as demais populações do Sul e Sudeste (~0,8), levando ao isolamento desta população na árvore filogenética e rede de haplótipos. Com base nos resultados deste trabalho, concluímos que há pelo menos quatro espécies de An. bellator na Mata Atlântica, duas localizadas no Estado da Bahia, uma em Camacan e outra em Itaparica, uma espécie distribuída no Sul (Paraná e Florianópolis) e uma quarta população na Ilha Grande (Rio de Janeiro). Segundo o teste de Mantel, As diferenças genéticas descobertas neste trabalho não podem ser explicadas com base na distância geográfica entre as populações. Portanto, acredita-se que os diferentes nichos ecológicos nos quais as espécies habitam e as mudanças paleoclimáticas, podem ter ocasionado a ausência de fluxo gênico e, consequentemente, o processo de especiação dessas espécies.

Abstract: Malaria is a parasitic disease caused by protozoaires of the genus Plasmodium, that is transmitted by mosquitoes of genus Anopheles. According to World Health Organization, in 2021 there were around 247 million malaria cases in the World, causing 619 thousand deaths. Of the 247 million malaria cases, 163 thousand occurred in Brazil, which has two main systems of malaria transmission, one in the Amazon Forest, with 90% malaria cases, and the other in the Atlantic Forest, where the main species involved in malaria transmission is Anopheles cruzii and Anopheles bellator. Some studies have suggested that An. bellator is a specie complex, as well as An. cruzii. The purpose of this study was to clarify the populational structure genetic of An. bellator specie in this biome. The mosquitoes were captured in: Camacan and Itaparica (Bahia), Ilha Grande (Rio de Janeiro) and Florianópolis (Santa Catarina). Samples of Cananéia (São Paulo), Antonina and Ilha do Mel (Paraná) was included to complement the analyzes. The mosquitoes were identified based on their morphology and each mosquito was individually photographed. The DNA was extracted from each mosquito and the gene COI fragment was amplified by PCR, purified, and sequenced by the Sanger method. Sequences from the COI gene were used for molecular identification in NCBI and BOLD database, to calculate intra-population and inter-populational statistics, haplotype network and phylogenetic trees were constructed. Camacan mosquitoes (BA) showed a high level of genetic differentiation in all analyses when compared to other populations, with the lowest molecular identification values with An. bellator specie (93 ? 95%), the highest FST values (0.9), and the formation of group isolate in haplotype network and phylogenetic trees. The Itaparica population (BA) also showed a significant genetic differentiation when compared to southern and southeast populations (FST: ~0.75) and the Camacan population (FST: 0.89). This study shows for the first time a higher FST value between the Ilha Grande population and other south and southeast populations (~0.8), leading to the isolation of these mosquitoes in the haplotype network and phylogenetic trees. Evidence was presented here suggesting the existence of at least four An. ballator specie in Atlantic Forest, two species in Bahia State, one in Camacan and the other in Itaparica, one specie distributed in the south (Paraná e Florianópolis), and the fourth population in Ilha Grande (Rio de Janeiro). According to the Mantel test, the differences genetics found in this study cannot be explained by the geographic distance between the population. Therefore, the different ecological niches that species inhabit, and the paleoclimate changes may have caused the absence of gene flow and, consequently, the speciation process of these species.