fungi associated with acromyrmex and basal attini ants from argentina and brasil

172 Pages·2013·1.34 MB·English

UNIVERSIDADE EST ADUAL PAULISTA
“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS - RIO CLARO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
(ÁREA: MICROBIOLOGIA APLICADA)

FUNGI ASSOCIATED WITH ACROMYRMEX AND BASAL ATTINI
ANTS FROM ARGENTINA AND BRASIL

VIRGINIA ELENA MASIULIONIS

Rio Claro
2013
FUNGI ASSOCIATED WITH ACROMYRMEX AND BASAL ATTINI
ANTS FROM ARGENTINA AND BRASIL

VIRGINIA ELENA MASIULIONIS

Tese apresentada ao Instituto de Biociências do campus de Rio
Claro, Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita
Filho”, como parte dos requisitos para a obtenção do título de
Doutor em Ciências Biológicas (Área: Microbiologia
Aplicada).

Orientador: Prof. Dr. Fernando Carlos Pagnocca

Rio Claro
2013
«Wie alles sich zum Ganzen webt,
Eins in dem andern wirkt und lebt! »
(Goethe, 1749-1832, p.66)

« Através do telescópio Galileu confirmou a hipótese copernicana. O que ele perdeu foi o
campo de movimento da astronomia vista ao olho nu, a relação da Via Láctea com o céu
estrelado, e o movimento das jornadas de estrelas através do plano elíptico. E talvez em sua
intensa concentração, ele tenha perdido também os sons, perfumes e cheiros da noite e a
consciência de si mesmo como um homem que observa um esplêndido e misterioso
espetáculo estelar. Galileu já não estava dentro da natureza, mas do lado de fora dela. Ele
havia se tornado “observador científico”. A natureza era agora um simples objeto de
indagação científica »
(Oelschlaeger apub Grün, 2007, p.30)
Dedico este trabalho a Kostantinas, Germán, José, Elena, Agustín, Zinaida, Francisca e
Antonio... Todos Eles minha Inspiração, Exemplo de Vida e Orgulho eterno... assim
também, especialmente, a meu Orientador e Mentor o Prof. Fernando C. Pagnocca.
AGRADECIMENTOS
Devo confessar que nunca imaginei que faria meu doutorado aqui, no Brasil. Sinto
que comecei meus estudos sendo um tipo de pessoa e quem está terminando... é alguém
totalmente diferente... ficar e estudar aqui, foi uma das melhores experiências, senão a
principal, da minha vida... obrigada a todos e cada um de vocês...
Além de dedicar este trabalho, agradeço a minha Família, que sem os ensinamentos e
experiências que cada um deles me transmitirem e me transmitem constantemente, jamais
poderia ter feito esse trabalho... só de pensar neles me cheio de orgulho, admiração,
respeito... por isso, muito obrigada Kostantinas, Germán, José, Elena, Agustín, Zinaida,
Francisca e Antonio... los amo!!
Agradeço e dedico este trabalho ao meu Orientador, o Prof. Fernando C. Pagnocca
quem me deu a oportunidade de trabalhar no seu laboratório. Agradeço enormemente da
ajuda que ele me deu quando eu cheguei aqui, o grande apoio, os conselhos e a estimulação
constante que sempre recebe dele... as discussões sobre trabalhos, sobre ciência, sobre
pesquisa...
Principalmente, agradeço ao Programa de Estudantes-Convênio de Pós-Graduação
PEC-PG, administrado conjuntamente pelo Departamento Cultural (DP) do Ministério de
Relações Exteriores - MRE, pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível
Superior – CAPES e pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
– CNPq, pelo financiamento de meus estudos. Agradeço, também, à Universidade Estadual
Paulista “Julio de Mesquita Filho” pela qualidade dos professores e do ensino.
Agradeço à Profa. Derlene Attili de Angelis por todo o apoio e ajuda que recebe dela
quando cheguei a Rio Claro, assim como sua amizade.
Da seção de Pós-Graduação, agradeço pela enorme gentileza e paciência às adoráveis
Rosemary Cardoso e Josiele Magri.
Agradeço enormemente ter as maravilhosas amizades (de valor incalculável para
mim) de Lu (Luciana Fontes Coelho), Necis (mãe do bonitão Theo), “Ita” Reiss, Lu
(Luciliene), Paula (Paulis) Sanchez e Ana Paula (Anis Juanis) Duarte.
Agradeço pela amizade, a meus colegas e amigos de laboratório!! Ife (uma pessoa
que me insinuou muito), Silvio, Noemi, Weilan, Samuel (Samuelito), Francisco, Lídia,
Priscila, Juliana dos Santos, e aqueles que já não estão presentes mais estarão sempre
comigo Thaís Mendes, Tati Carvalho, Aline Cruz, Aline Castanha, Fábio Guedes, Liu,
Mara, Diogo, Marcela e Luiza.
Agradeço o bom e agradável relacionamento com o Prof. Odair Bueno, pelas boas
conversações e conselhos ao Prof. Vanderlei Martins, pelos conselhos e o compartilhar
ideias ao Prof. Hércules Menezes. Agradeço a gentileza e bom trato do Prof. André
Rodrigues.
Não posso me esquecer de agradecer a excelente disposição para me ajudar e dar
sugestões ao Prof. Silvio Govone, assim como as agradáveis conversações.
Agradeço pela gentileza e os bons conselhos que sempre me deu Sebastião Zanão.
Também quero agradecer pela paciência e gostosas conversações a Antonio Teruyoshi
Yabuki.
Do laboratório do Prof. Odair, nunca vou esquecer as amizades de Marcela (Marce),
Vivi, Amandinha, Sandra (Sandrinha) e Eduardo (Du-du). Ao Prof. Osmar Malaspina (pelas
pinhas!) a Andrigo e João. Do laboratório do Prof. Maurício Bacci Jr agradeço a gentileza de
Milene, Joana (Jô!), Alexandre, Cynara, Carol, Sergio, Joaquim e Cíntia.
Agradeço a duas adoráveis e maravilhosas pessoas que considero minhas amigas de
coração, Maria e Lídia pela amizade e as brincadeirinhas diárias! Elas sempre poderão
contar comigo!
Do Departamento de Bioquímica agradeço a amizade de: Kate, Roberta, César, Alex,
Fabrício, Túlio (Batata), Grazy, Paulo, Adriano; também a Rafinha (adorável!), Danilo,
Sadala, Juliana, Mariana, Jaqueline e Lucas.
Ao pessoal da biblioteca!! Os quais são todos mega-legais, agradeço pela paciência e
a excelente disposição para ajudar, adoro eles!
Agradeço, também, a Henrique e Laura, duas excelentes pessoas que me deram como
presente a minha pequenininha amiga Mažutis.
Não quero me esquecer de agradecer a linda amizade que fiz com Ju Padilha com
quem compartilhamos muitas e divertidas conversas, assim como também a minha outra
amiga maravilhosa Cristina Costa Bombonatti com quem sorrimos o tempo tudo!
Agradeço muito especialmente a minha querida Professora de Português na
Argentina, Lourdes Narvaez por ter uma excelente predisposição e paciência para me
ensinar esta linda língua e que, se não fora por ela nunca poderia ter obtido esta bolsa de
estudos.
Também gostaria de agradecer à Dra. Marta Cabello do Instituto Spegazzini, La
Plata, Buenos Aires quem me aconselhou e ficou ao meu lado sempre. Ao Dr. Roberto
Lecuona pela oportunidade de trabalhar no seu laboratório no IMyZA, INTA- Castellar,
Buenos Aires, Argentina. A meus amigos do laboratório do IMyZA, Ana Laura (Anis
Lauris, agora mãe), Julieta (Ju) e Ignácio (Nacho) pela ajuda incondicional, os momentos
divertidos, as conversações, fofocas e “los mates de las mañanas y las tardes”.
Ao Prof. Antonio Iozia, proprietário do campo onde trabalhei em Santurce, Santa Fé,
por dois anos, ele sempre foi extremamente gentil e adorável comigo. Outra vez a meu
amado irmão Germán por sua valiosa e indispensável amizade, companhia e ajuda
incondicional.
Agradeço enormemente a fantástica amizade com o Dr. Roland W. Weber quem foi e
é uma das pessoas com a qual mais me identifiquei no jeito de pensar a ciência.
Agradeço ao Dr. Richard Patrock por sua amizade que me fez sempre muito bem, ao
Dr. Cameron R. Currie por estar sempre presente e por me aconselhar e estimular sempre, ao
Dr. Urlich G. Mueller por me escutar, compreender e estimular a desenvolver determinados
trabalhos.
Agradeço pelos conselhos ao Dr. Christian Rabeling e ao Dr. Henrik De Fine Licht,
assim como também, gostaria de agradecer ao Dr. Ted Schultz e ao Dr. Maurício Bacci Jr
pela participação no trabalho.
RESUMO
As formigas cultivadoras de fungo (tribo Attini) são insetos eusociais, os quais formam
colônias de centenas até milhões de indivíduos, sendo o fungo a principal fonte de
alimentação das larvas e a rainha. Segundo sua fungicultura, elas são divididas em grupos,
onde encontram-se as denominadas agricultura de “Lower-Attini” (agricultura das formigas
basais) e aquelas com agricultura derivada ou “Higher-Attini”. Dentro da agricultura
derivada, estão as formigas conhecidas como “cortadeiras”, que cortam material vegetal
fresco para utilizar como substrato para o fungo mutualista que cultivam, enquanto que as
formigas com agricultura basal, usam como substrato exoesqueleto e fezes secas de insetos,
sementes, material de serrapilheira e folhas secas. Dentro dos ninhos, constroem câmeras
onde mantém o fungo formando uma estrutura em forma de esponja chamada de “jardim de
fungo”. O substrato é constantemente renovado e o material vegetal, uma vez tendo
propiciado o crescimento do fungo é descartado, segundo a espécie de formiga, em câmaras
especiais dentro do ninho ou externamente ao ar livre. Ainda, não se sabe muito sobre a
estrutura e diversidade das comunidades de micro-organismos associados aos ninhos, apesar
do crescente número de publicações a respeito. A biologia das formigas cortadeiras da
Argentina é pouco estudada e praticamente não se sabe nada sobre os micro-organismos que
encontram-se associados aos jardins de fungos e depósitos de descarte. Neste trabalho,
apresentão-se dados sobre as leveduras que habitam e estão relacionadas com os ninhos de
três espécies de formigas cortadeiras: Acromyrmex heyeri, Acromyrmex lobicornis e
Acromyrmex lundii, assim como a descrição de duas espécies novas de leveduras. Mostram-
se também um hábito de forrageamento incomum na espécie A. lobicornis. Ainda, estudando
os jardins de fungo de duas formigas basais Mycocepurus smithii e Mycocepurus goeldii do
Campus da UNESP, Rio Claro, Brasil, encontraram-se diferenças marcantes na morfologia
do fungo cultivado por M. smithii e, pela primeira vez, apresenta-se e descreve-se uma
espécie nova de um micoparasita específico pertencente ao gênero Escovopsis isolado de um
jardim de M. goeldii. Acredita-se que os resultados aportam mais informação sobre a
microbiota associada aos ninhos destas formigas.
PALAVRAS CHAVE: leveduras; diversidade; Attini; fungos filamentosos
RESUMEN
Las hormigas cultivadoras de hongos (Tribu Attini) son insectos eusociales, los cuales
forman colonias de cientos hasta millones de individuos, siendo el hongo la principal fuente
de alimentación de las larvas y la reina. Según, la fungicultura practicada, pueden ser
divididas en grupos, donde se encuentran aquellas con agricultura conocida como “Lower-
Attini” (agricultura de las hormigas basales) y aquellas con agricultura derivada o avanzada,
“Higher-Attini”. Dentro de la agricultura derivada, se encuentran las hormigas conocidas
como “cortadoras o podadoras”, las cuales cortan material vegetal fresco para utilizar como
sustrato para el hongo mutualista que cultivan, mientras que las hormigas con agricultura de
tipo basal, utilizan como sustrato exoesqueleto y excrementos secos de insectos, semillas,
material de hojarasca y hojas secas. Dentro de los nidos, construyen cámaras donde
mantienen el hongo formando una estructura semejante a una esponja denominada,
comúnmente, como “jardín de hongo”. El sustrato es constantemente renovado y el material
vegetal, una vez consumido los nutrientes del mismo, es descartado en cámaras especiales
dentro del nido, o bien, depositado exteriormente al aire libre, lo que depende de la especie
de hormiga. Hasta ahora, no se sabe mucho sobre la estructura y diversidad de las
comunidades de microorganismos que se encuentran asociados a los nidos, a pesar del
creciente número de publicaciones hechas al respecto. La biología de las hormigas
cortadoras de la Argentina ha sido poco estudiada y prácticamente no se sabe nada sobre los
microorganismos que se encuentran asociados a los jardines de hongos y depósito de
descarte. Con todo, este trabajo presenta datos sobre las levaduras que habitan y están
relacionadas con los nidos de tres especies de hormigas podadoras: Acromyrmex heyeri,
Acromyrmex lobicornis y Acromyrmex lundii, así como la descripción de dos especies
nuevas de levaduras. También es mostrado, un habito de forrajeo poco común en la especie
A. lobicornis. Además, estudiando los jardines de hongos de dos especies de hormigas
basales Mycocepurus smithii y Mycocepurus goeldii del Campus de la UNESP, Rio Claro-
Brasil, se han descubierto marcantes diferencias en la morfología del hongo cultivado por M,
smithii. También, por primera vez, se presenta y describe una especie nueva de un conocido
micoparásito específico perteneciente al género Escovopsis encontrada en el jardín de hongo
de M. goeldii. Creemos que estos resultados pueden aportar un poco más de información
sobre la micro-biota que se encuentra asociada a los nidos de estas hormigas.
PALABRAS LLAVES: levaduras; diversidad; Attini; hongos filamentosos
SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ……………………………………………………………….…..... 11
1.1 Primeros registros …………....…………………………………………………….. 11
1.2 Formigas Attini–Fungos Basidiomicetos ................................................................. 12
1.2.1 Generalidades sobre as formigas cultivadoras de fungos ............................................ 12
1.2.2 O fungo cultivado ........................................................................................................ 14
1.3 Ciclo de vida das formigas Attini.............................................................................. 16
1.4 Forrageamento, seleção e processamento do substrato .......................................... 17
1.5 Sistemas de fungicultura ........................................................................................... 18
1.6 Modelos e hipóteses sobre a origem do mutualismo ............................................... 20
1.6.1 Modelos ....................................................................................................................... 20
1.6.2 Hipóteses ...................................................................................................................... 20
1.7 ”Microcosmos”: O ninho das formigas Attini ........................................................ 21
1.7.1 Leveduras ..................................................................................................................... 22
1.7.2 Fungos filamentosos .................................................................................................... 24
1.7.3 Micoparasitismo .......................................................................................................... 25
1.7.4 Bactérias ...................................................................................................................... 26

2 REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 29

3 SOBRE OS CAPÍTULOS .......................................................................................... 45

4 PRIMEIRA PARTE: FORMIGAS ATTINI DA ARGENTINA ........................... 47
4.1 CAPÍTULO I ............................................................................................................... 48