Characterization of Anopheles darlingi (Diptera: Culicidae) populations from Brazil by external morphological structure of eggs, wings and gene sequences

Introdução - A malária é uma das principais doenças humanas do mundo e afeta principalmente as populações pobres em regiões tropicais e subtropicais onde as condições ambientais são favoráveis tanto para a proliferação dos agentes etiológicos como dos mosquitos vetores. No Brasil, An. darlingi é considerado vetor primário de plasmódios humanos. Devido à importância médica, esse inseto tem sido objeto de campanhas de controle populacional. No entanto, não foi considerada a ocorrência de microevolução em An. darlingi e consequentemente, a possibilidade de populações diferentes apresentarem características biológicas distintas. Objetivo Verificar a presença de variabilidade genética e morfológica em populações de An. darlingi no Brasil. Metodologia - Foram analisados e comparados 26 atributos da morfologia externa de ovos de nove populações, bem como a morfometria geométrica da forma alar de espécimes de 10 localidades diferentes de Anopheles darlingi. Além disso, foram empregadas sequências do gene mitocondrial citocromo oxidase subunidade I (COI) para analisar a estrutura populacional de An. darlingi. Resultados e Conclusão Apesar dos atributos dos ovos apresentarem variação, somente as amostras de Tocantins e Pará foram diferenciadas das demais populações. As variações nas estruturas externas dos ovos são provavelmente adaptativas, com influência de fatores ambientais, como temperatura, umidade e disponibilidade de alimento para as fêmeas. A comparação da morfometria geométrica da asa demonstrou que existe maior similaridade entre as populações da costa (estados do Espírito Santo , do cerrado (estados de Goiás e Tocantins), do norte do rio Amazonas (estados do Amazonas e Amapá), e do sul do rio Amazonas (estados de Mato Grosso e Pará). As análises de COI demonstraram diferenciação das populações da costa da Mata Atlântica em relação às demais populações do Brasil central, Amazônia e Mata Atlântica do Interior. O padrão da diversidade de haplótipos de COI, os testes de neutralidade e a distribuição de diferenças pareadas indicaram recente expansão demográfica. A distância geográfica, as ecorregiões e fatores ambietais podem provavelmente limitar a dispersão da espécie, tendo alguma influência sobre a estrutura populacional de An. darlingiIntroduction Malaria is a major human disease that primarily affects poor persons in tropical and subtropical regions where environmental conditions are favorable to the proliferation of the etiological agent as well as vector mosquitoes. In Brazil, Anopheles darlingi is considered a primary vector of human plasmodia and has been the target of control campaigns because of its medical importance. However, the occurrence of microevolution in An. darlingi was not considered and, consequently, the possibility of different populations exhibit distinct biological characteristics. Objective Verify the presence of morphological and genetic variability in Brazilian Anopheles darlingi populations. Methods Twenty six attributes of external egg morphology were analyzed and compared in nine populations. Similarly, the geometric morphometry of wing shape was evaluated in ten An. darlingi localities. In addition, the mitochondrial gene cytochrome oxidase subunit I (COI) was employed to analyze the population structure of An. darlingi. Results and Conclusion - Although, egg attributes showed variation, only samples from Tocantins and Pará were differentiated from other populations. Variation in external egg structure is arguably adaptive in light of environmental factors such as temperature, humidity and food availability for females. Comparisons of wing geometric morphometry indicated that there is greater similarity between Coastal (Espírito Santo and Rio de Janeiro states) and Inner (São Paulo and Paraná states) populations of the Atlantic Forest, and differentiation of those from (Goiás and Tocantins states) and regions both north (Amazonas and Amapá states) and south (Pará and Mato Grosso states) of the Amazon Region. Cytochrome oxidase I analyses indicated differentiation between coastal Atlantic Forest populations (Espírito Santo and Rio de Janeiro states) and those from the cerrado, the Amazon and the interior Atlantic Forest. The pattern of COI haplotype diversity, neutrality tests and distribution of pairwise differences suggest a recent demographic expansion. Geographical distance, ecoregions and potentially environmental constraints may limit the species´ dispersal and influence the population structure of An. darling