Respostas ecotoxicológicas em Chironomidae (Diptera) : uma abordagem fisiológica e evolutiva

Orientador: Prof. Dr. Mário Antônio Navarro da SilvaCoorientadora: Prof. Dr. Célia Regina Cavichiolo FrancoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas. Defesa : Curitiba, 22/02/2017Inclui referências: p. 101-125Área de concentração: EntomologiaResumo: A sobrevivência é o maior desafio enfrentado por organismos que habitam ambientes constantemente degradados pela ação antrópica, muitos deles o vencem porém com custos biológicos da exposição. O objetivo da tese foi avaliar as respostas de larvas de Chironomidae sob desafios da sobrevivência em degradação ambiental através de biomarcadores. Primeiramente bioensaios de toxicidade crônica foram realizados em larvas de Chironomus sancticaroli expostas a sedimentos provindos de 5 rios e 5 reservatórios do estado de São Paulo, nessas larvas foram avaliados as respostas de biomarcadores como AChE (Acetilcolinesterase), EST-? (Esterase alfa), EST-? (Esterase beta), GST (Glutationa S-transferase), CAT (Catalase), SOD (Superóxido-dismutase), LPO (lipoperoxidação) e alterações histológicas. Além disso, larvas de Chironomus dilutus foram expostas em um respirômetro por 6 horas a 4 concentrações de arsênio e oxigênio dissolvido e suas combinações resultando em 16 tratamentos. Nesses organismos além do consumo de oxigênio em exposição ao arsênio, foi avaliado para todas as combinações a expressão gênica das hemoglobinas A, B, C, D e a enzima GST. Por fim, 12 espécies distribuídas em Chironomus, Dicrotendipes e Goeldichironomus foram expostas por 48 horas ao malathion e ao propuxur, nesses organismos foi mensurado a atividade das enzimas AChE, EST-? e EST-?. Com a resposta enzimática foi aplicado as métricas K e para detecção de sinal filogenético, juntamente com uma filogenia baseada no COI (citocromo oxidase I), além disso respostas de espécies iguais coletadas em locais diferentes foram comparadas para verificar o efeito da pressão de seleção. Para C. sancticaroli exposta ao sedimentos, todas as enzimas apresentaram alterações em relação ao grupo controle, além de estresse oxidativo e a histologia demonstrou efeitos principalmente no corpo gorduroso visceral. Em C. dilutus houve um aumento no consumo de oxigênio em exposição ao arsênio e aumento na expressão da HbA na exposição ao arsênio, HbB em arsênio e hipóxia, Hb A, D e GST na combinações das duas condições. Nas 13 espécies de Chironomidae expostas a pesticidas, não existe sinal filogenético para a respostas da enzimas, mas para as espécies de Chironomus foi observado uma tendência para as enzimas AChE e EST-?. A pressão de seleção se mostrou o principal direcionador das respostas enzimáticas já que mesmas espécies coletadas em locais diferentes, apresentaram níveis diferenciados de atividade. Larvas de Chironomidae possuem uma considerável plasticidade fisiológica que permite-os sobreviver nesse ambientes desafiadores, mesmo sem mortalidade, alterações foram detectadas demonstrando desequilíbrios da homeostase. Mesmo com a pressão de seleção que esses organismos sofrem no ambiente natural, eles se mantém vivos e resistentes, esse quadro pode refletir em algum custo no fitness das espécies a longo prazo. Palavras-chave: Chironomidae, sedimento, biomarcadores bioquímicos, expressão gênica, biologia comparadaAbstract: Survival is the biggest challenge faced by organisms inhabiting environments constantly degraded by anthropic activities. Several organisms can thrive but they have biological costs of exposure. The aim of the thesis was evaluate the chironomids larvae responses under survival challenges of environmental degradation using biomarkers. First, chronic bioassays were carried out in Chironomus sancticaroli larvae exposed to sediments of 5 rivers and 5 reservoirs from São Paulo State. It was measured in these larvae biomarkers as AChE (Acetylcholinesterase), EST-? (alpha-esterase), EST-? (beta-esterase), GST (Glutathione S-transferase), CAT (Catalase), SOD (Superoxide-dismutase), LPO (lipid peroxidation) and histopathologies. In addition, Chironomus dilutus larvae were exposed in a respirometer for 6 hours to 4 concentrations of arsenic and dissolved oxygen and their combinations resulting in 16 treatments. Beyond oxygen consumption in arsenic exposure, in the combinations were measured gene expression of A, B, C, D hemoglobins and GST enzyme. Finally, 12 species of Chironomus, Dicrotendipes, and Goeldichironomus were exposed for 48 hours to malathion and propoxur pesticides. The activity of AChE, EST-? e EST-? was measured, and in the results was applied K and metrics to phylogenetic signal detection also using a phylogeny based in COI gene (cytochrome oxidase I). The responses from same species collected in different sites were compared to verify selection pressure influence. In C. santicaroli exposed to sediments, all enzymes showed alterations comparing with control group, also was detected oxidative stress and tissues changes in visceral fat body. In C. dilutus there was an increase of oxygen consumption in arsenic exposure, also was observed increase of HbA expression (arsenic exposure), HbB (arsenic and hypoxia) and HbA, D, GST in combinations of both conditions. Throughout of 13 chironomids species exposed to pesticides, there was no phylogenetic signal to enzymes responses, but to Chironomus species there was a trend to AChE and EST-? enzymes. Selection pressure showed the main driver of enzymatic responses due to the fact same species collected in different sites had no similar levels of activity. Chironomidae larvae have a remarkable physiological plasticity that allows them to survive in challenging environments, even mortality being not observed changes were detected demonstrating homeostasis imbalance. In the environment, even suffering with selection pressure, chrinomids are alive and resistants, this status can reflect in some fitness cost of this species in a long-term. Keywords: Chironomidae, sediment, biochemical biomarkers, gene expression, comparative biolog