Filogeografia, morfometria e distribuição geográfica potencial de populações de Rhodnius neglectus (Hemiptera, Reduviidae) no Brasil

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, 2008.Triatomíneos silvestres do gênero Rhodnius freqüentemente invadem casas na América Latina, mantendo o risco de transmissão da doença de Chagas. Nesta tese, foram feitas análises filogeográficas, morfométricas e de distribuição geográfica potencial de populações de Rhodnius no Brasil central, focando Rhodnius neglectus, a principal espécie encontrada em palmeiras no Cerrado. Os triatomíneos foram capturados em palmeiras (Mauritia flexuosa) de quatro bacias hidrográficas (Tocantins, São Francisco, Paraná e Paraguai) e os índices de infestação e infecção por tripanossomatídeos foram analisados. A morfometria geométrica foi aplicada para identificar quais espécies de Rhodnius do grupo R. prolixus são encontradas em palmeiras e casas no Brasil central e para analisar a variação morfológica de populações silvestres de R. neglectus. A distribuição geográfica potencial de R. neglectus foi analisada usando modelagem de nicho ecológico (GARP) baseada na relação entre variáveis ambientais e os registros de ocorrência obtidos durante o estudo. A análise filogeográfica de R. neglectus foi baseada no polimorfismo de seqüências de citocromo b do DNA mitocondrial, testando a hipótese de diferenciação entre populações pelo processo de isolamento por distância. A freqüência de palmeiras infestadas variou de 11 a 100% nas 40 áreas amostradas, sendo coletados 1.581 espécimes em 177 palmeiras, principalmente em ninhos de pássaros; 3,8% dos triatomíneos examinados estavam infectados por tripanossomatídeos (Trypanosoma cruzi e T. rangeli). As análises morfométricas permitiram uma reclassificação quase perfeita dos indivíduos em suas respectivas espécies. Os padrões de forma não revelaram diferenças consistentes entre a maioria dos espécimes coletados nas casas no Brasil central e R. neglectus, mostrando também que R. robustus e R. neglectus ocorrem simpatricamente ao sul da Amazônia. Esses resultados suportam fortemente a idéia que espécimes de R. neglectus, e não de R. prolixus, têm invadido as casas no Brasil central. Os métodos de morfometria geométrica aplicados para explorar a variação fenotípica em R. neglectus mostraram variação significativa de tamanho de asas e, principalmente, cápsulas cefálicas entre as populações analisadas. A temperatura foi a variável ambiental que mais influenciou o tamanho, sendo os menores espécimes encontrados nas áreas mais frias. Entretanto, nenhuma variação significativa de forma foi observada entre populações de diferentes bacias hidrográficas. Os modelos de nicho ecológico foram capazes de predizer, com alta probabilidade, áreas de ocorrência de R. neglectus no bioma Cerrado. Áreas de Caatinga, savanas amazônicas, Pantanal e Chaco boliviano apresentaram menores probabilidades de ocorrência da espécie. Uma grande sobreposição foi observada entre a distribuição de R. neglectus, palmeiras e pássaros. Ao incluir novos registros de R. neglectus, o presente estudo revelou um aumento da distribuição a oeste e nordeste do Brasil na 'diagonal de ecorregiões abertas/secas da América do Sul'. O seqüenciamento da porção 5´ do citocromo b em 144 indivíduos de 33 populações resultou em um fragmento de 567pb, revelando a existência de 13 haplótipos únicos e 22 sítios variáveis. Os haplótipos obtidos formaram um grupo monofilético bem suportado, sendo identificados como R. neglectus e separados claramente das outras espécies de Rhodnius do grupo R. prolixus. Os dois haplótipos mais freqüentes ocorreram em áreas separadas por distâncias maiores que 1.700 km e de três bacias hidrográficas. Haplótipos compartilhados foram observados em áreas de ambas as margens dos principais rios e ambos os lados da Serra Geral de Goiás. As populações de Alto Paraíso-GO e da bacia do Paraguai (Mato Grosso) apresentaram haplótipos únicos e altos níveis de diversidade nucleotídica e divergência entre populações. A rede de haplótipos apresentou dois grupos geograficamente distintos (oeste e leste), mas não houve evidência de isolamento por distância (Mantel, p = 0,446). A dispersão de espécimes de R. neglectus entre no Brasil central poderia ocorrer a partir de um mecanismo passivo de transporte por aves. Finalmente, esses resultados podem auxiliar os programas de vigilância vetorial da doença de Chagas, visto que a invasão das casas por espécimes de Rhodnius mantém o risco de transmissão e limita a eficiência das estratégias de controle.Sylvatic triatomines of the genus Rhodnius commonly fly into houses in Latin America, maintaining the risk of Chagas disease transmission. In this thesis, phylogeographical, morphological and potential geographical distribution analyses of Rhodnius populations in central Brazil were carried out, focusing in R. neglectus, the major species found in palm trees in the Brazilian Savannah. Bugs were captured in Mautitia flexuosa palm trees from four hydrogeographic basins (Tocantins, Sao Francisco, Parana and Paraguay); the infestation and trypanosomatid infection indices were analyzed. Geometric morphometric methods were applied to identify the Rhodnius species of the R. prolixus group and to analyze the morphometric variation among R. neglectus populations from these basins. The hypothesis of phenotypic plasticity related to some environment variables was also tested. The potential geographical distribution of R. neglectus was analyzed by using ecological niche modeling (GARP) based on the relation of environmental variables and occurrence records. The phylogeographic analyses of R. neglectus populations were based on polymorphisms of cytochrome b sequences, testing the hypotheses of differentiation and isolation by distance. The frequency of infested palms varied from 11 to 100% in the 40 sampled areas, and 1,581 specimens were collected in 177 palms, mainly in bird nests; 3.8% of the examined bugs were infected by trypanosomatids (Trypanosoma cruzi and T. rangeli). Morphometric analyses of shape variation allowed for an almost perfect reclassification of individuals to their putative species. Shape patterning revealed no consistent differences between most specimens collected inside houses in central Brazil and R. neglectus, and also showed that R. robustus and R. neglectus occur sympatrically in southern Amazonia. These results strongly support the idea that R. neglectus, and not R. prolixus, is the species invading houses in central Brazil. The geometric morphometric methods applied to assess the intraspecific phenotypic variation in R. neglectus showed significant size variation among populations.Wing and head size were influenced by temperature: the smallest specimens were found in the coldest areas. Nevertheless, no significant shape variation was observed among populations of different geographical basins. The ecological niche models were able to predict the occurrence of R. neglectus as a characteristic (although not endemic) species of the Cerrado biome. Meanwhile, Caatinga, Amazonian savannas, Pantanal, and the Bolivian Chaco appear as areas with lower predicted presence probability for the species. A high overlap was observed among the distributions of R. neglectus, some palm trees and birds. By including new records for R. neglectus, the present study has revealed a wider distribution towards the west and northeast areas of Brazil in the ‘diagonal of open/dry ecoregions of South America’. The sequencing of 5´- end of the cytochrome b gene in 144 individuals from 33 populations resulted in a fragment of 567bp, revealing the existence of 13 different haplotypes and 22 variable sites. These haplotypes formed a well-supported monophyletic group identified as R. neglectus and clearly separated for other Rhodnius species of the ‘R. prolixus group’. The two more frequent haplotypes occurred in areas separated by a distance over 1,700 km and from three different hydrogeographic basins. Shared haplotypes were also observed in areas from both sides of large rivers and both sides of ‘Serra Geral de Goias’. The populations from Alto Paraiso-GO and from the Paraguay basin (Mato Grosso) presented unique haplotypes and higher levels of nucleotide diversity and divergence among populations. The haplotype network analysis showed two geographically distinct groups (western and eastern) but there was no evidence of isolation by distance (Mantel, p = 0,446). The dispersal of R. neglectus specimens among the basins may occur through passive carriage by birds. Finally, these results should help the Chagas disease vector surveillance program, given that household invasion by Rhodnius species maintains disease transmission risk and limits the effectivenes of control strategies