UNIVERSIDADE GAMA FILHO

Entomol. Vect. – ISSN 0328-0381 Disponível em web.ugf.br/editora

II Encuentro Nacional de Entomología Médica y Veterinaria

CITOTAXONOMÍA Y EVOLUCIÓN CROMOSÓMICA EN TRIATOMINAE, INSECTOS VECTORES DE LA ENFERMEDAD DE CHAGAS (HETEROPTERA- REDUVIIDAE)

Ruben Pérez, Martín Hernández, Virginia Rose, Lucía Calleros & Francisco Panzera

Resumen En los últimos quince años hemos realizado estudios citogenéticos en triatominos que han incluido análisis intra e ínter poblacionales, comparación de especies del mismo y distinto género así como análisis del comportamiento cromosómico durante meiosis. Para caracterizar las especies utilizamos la descripción del cariotipo (número cromosómico y mecanismos sexual), técnicas de bandeo (bandeo C y tinción con fluorocromos), cuantificación del DNA por citometría de flujo y la identificación molecular de secuencias repetidas presentes en su genoma. Los resultados obtenidos indican que estos insectos son más variables citogenéticamente de lo que inicialmente se pensaba, convirtiendo a los estudios cromosómicos en una herramienta importante para análisis poblacionales, evolutivos y sistemáticos. Palabras claves: Heteroptera, Triatominae, citogenética, cromosomas

Sección Genética Evolutiva, Departamento de Biología Animal, Instituto de Biología, Facultad de Ciencias, Iguá 4225, 11400 Montevideo. Uruguay. E-mail: [email protected]. Web page: triatoma.fcien.edu.uy Entomol. Vect. 10 (4): 543-550, 2003

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Abstract Citotaxonomy and chromosomic evolution in Triatominae, vectors of Chagas’disease (Heteroptera: Reduviidae) - In the last fifteen years we have carried out cytogenetic studies on triatomines, including intra- and inter-populations analysis, comparation of species of the same and different genera as well as chromosomal behavior during meiosis. For species characterization we have used karyotype description, banding techniques (C-bands and fluorochrome staining), DNA quantification by flow citometry and identification of repetitive sequences of the genome. The results indicate that these insects are more variable cytogenetically that was initially thought, making chromosomal studies a remarkable tool for population, evolutionary and systematic analysis. Key words: Heteroptera, Triatominae, cytogenetic, chromosomes

La subfamilia Triatominae se halla integrada por alrededor de 135 especies agrupadas en 6 tribus y 17 géneros. Estos insectos hematófagos, conocidos comúnmente como vinchucas, revisten importancia médica por ser vectores del protozoario Trypanosoma cruzi, agente causante de la Enfermedad de Chagas. Esta parasitemia es una de las más importantes de las Américas presentando alrededor de 200.000 casos por año (WHO, 2002). En ausencia de una vacuna adecuada, la lucha contra esta enfermedad se basa principalmente en el control vectorial, por lo cual es necesario conocer profundamente las características de estos insectos. Es así que actualmente los triatominos son objeto de extensos estudios genéticos (Dujardin et al. 2000) que complementan en gran medida la actual clasificación basada casi exclusivamente en caracteres morfológicos (Lent & Wygodzinsky, 1979). En particular, los estudios citogenéticos se han incrementado significativamente en los últimos 15 años y han aportado nuevos elementos para la comprensión de la taxonomía y sistemática de estos insectos. Los triatominos presentan una clase particular de cromosomas denominados holocéntricos, caracterizados por la falta de centrómero localizado y por un comportamiento singular durante la meiosis (Pérez et al., 1997; Pérez et al., 2000). La naturaleza holocéntrica de los cromosomas y su pequeño tamaño dificultan la detección de reordenamientos o cambios en su Entomol. Vect. 10 (4): 543-550, 2003

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estructura. Desde el punto de vista de su número cromosómico, estos insectos constituyen un grupo muy homogéneo ya que el número diploide (2n) de cromosomas varía dentro de un pequeño rango (21 a 25 cromosomas en machos). La casi totalidad de las 54 especies de triatominos estudiadas presentan 20 autosomas (A) con la excepción de tres especies que poseen 22 (Triatoma rubrofasciata) y 18 (Panstrongylus megistus y T. nitida) (Dujardin et al., 2000). La variación en el número de cromosomas de los triatominos se debe principalmente a la presencia de distintos sistemas sexuales. La subfamilia presenta, en machos, tres sistemas: XY, X1X2Y y X1X2X3Y. Un cuarto mecanismo sexual (X1X2Y1Y2) fue recientemente sugerido para Mepraia spinolai (Frías & Atria, 1998). El genero Triatoma es muy variable en sus sistemas sexuales, presentando los 3 primeros mecanismos. Por el contrario, las especies hasta el momento analizadas de los restantes géneros de la subfamilia Triatominae presentan un solo mecanismo sexual. Este es el caso de las especies de los géneros Rhodnius (sistema XY), Panstrongylus y Eratyrus (sistema X1X2Y) (Panzera et al., 1998). Ueshima (1979) sugiere que 22 (20 autosomas + XX/XY) es el número primitivo y que las fisiones y las fusiones cromosómicas son los mecanismos que originan especies con distinto número de autosomas y cromosomas sexuales. La ocurrencia de fusiones fue detectada por primera en la subfamilia Triatominae vez en un individuo de Mepraia gajardoi (Pérez et al., en preparación). La presencia de este reordenamiento cromosómico induce la formación de gametos que contienen diferente número de cromosomas, tanto autosomas como cromosomas sexuales. Aunque el número cromosómico está muy conservado, la aplicación de técnicas de bandeo junto con el análisis detallado del comportamiento cromosómico meiótico han revelado una extensa variación. La aplicación de bandeo C y tinción con fluorocromos que revelan regiones heterocromáticas (secuencias de ADN repetidas) permitió detectar una extensa variación en la cantidad, distribución, naturaleza y comportamiento de la heterocromatina tanto a nivel ínterespecífico como poblacional (intraespecífico). Estos estudios se han visto complementados recientemente por la medición de la cantidad de DNA por citometría de flujo láser (Panzera et al., en preparación) y por la identificación molecular de las secuencias de DNA asociadas con las regiones heterocromáticas (Pérez et al., en preparación). Toda esta variabilidad permite utilizar a la citogenética como una herramienta para realizar estudios taxonómicos y evolutivos. Entomol. Vect. 10 (4): 543-550, 2003

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Citotaxonomía La citogenética puede ser utilizada para el análisis de poblaciones de una misma especie o de especies con grados variables de similitud. En los triatominos este tipo de análisis nos ha permitido diferenciar poblaciones de T. infestans, principal vector de la Enfermedad de Chagas (Panzera et al., 1992). Esta especie muestra una amplia distribución en América del Sur, particularmente como consecuencia del transporte pasivo por seres humanos. Se trata básicamente de una especie doméstica, aunque se han encontrado algunos focos silvestres en Bolivia, su hipotético centro de origen. Triatoma infestans exhibe una variación muy acentuada en la cantidad de heterocromatina, que se refleja en su contenido de ADN. Las poblaciones andinas muestran un elevado porcentaje de heterocromatina (40-50% del complemento cromosómico), localizada en la casi totalidad de sus 22 cromosomas. Por otro lado, las poblaciones noandinas muestran menor cantidad de heterocromatina (24-30 %), ubicada en tres pares cromosómicos y en el cromosoma Y. Esta variación de bandas C entre dichas poblaciones estaría vinculada a cambios ambientales y de comportamiento relacionados al proceso de domiciliación de este insecto (Panzera et al., en preparación). Otro caso de variación poblacional se ha detectado en Panstrongylus geniculatus, donde las poblaciones provenientes de diferentes estados de Colombia son extremadamente polimórficas (Pérez et al., 2002). Los estudios citogenéticos permiten diferenciar especies morfológicamente similares o con un status taxonómico incierto. La variación cromosómica detectada en Triatoma sordida fue indicativa de su heterogeneidad como especie, y utilizada como argumento para elevar a nivel de especie una población de T. sordida denominada actualmente Triatoma garciabesi (Panzera et al., 1997; Jurberg et al., 1998). Por otro lado, la citogenética puede ser utilizada para apoyar el status de especie de grupos inciertos tales como T. patagonica o para sugerir el status subespecífico como en T. melanosoma (Monteiro et al., 1999) o en Panstrongylus herreri y P. lignarius (Pérez et al., 2002). Los estudios citogenéticos son también importantes para identificar fenómenos de hibridación e introgresión. Varias especies de triatominos son capaces de hibridizar en la naturaleza, particularmente en ambientes que han sido modificados por el hombre. Estos híbridos suelen presentar cromosomas heteromórficos como consecuencia de la divergencia Entomol. Vect. 10 (4): 543-550, 2003

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cariotípica de las especies parentales, y muchos de ellos exhiben alteraciones en su fertilidad como resultado de errores en la segregación meiótica (Scvortzoff et al., 1995). Es de destacar que las características citogenéticas parecen ser independientes de ciertas variaciones morfológicas intraespecíficas que pueden dificultar la identificación de la especie. Nuestros análisis permitieron identificar como T. delpontei, una especie que había sido clasificada erróneamente como T. platensis en Bolivia. A pesar de su similitud morfológica y la presencia en determinadas áreas de individuos con caracteres intermedios, sus características cromosómicas son estables y completamente diferentes entre ambas especies.

Evolución cromosómica El análisis global de las características citogenéticas en los triatominos apoya la hipótesis de la existencia de distintos linajes cromosómicos dentro de la subfamilia Triatominae. Por ejemplo las similares características cromosómicas entre las especies de la tribu Rhodniini (la cual incluye dos géneros distintos: Psammolestes y Rhodnius) sugieren un origen monofilético de esta tribu. Por el contrario, en el género Triatoma, la extensa variación observada en distintos caracteres cromosómicos apoya la existencia de diferentes líneas de evolución, con grados muy variables de diferenciación cromosómica según el grupo de especies considerado. El género Panstrongylus muestra una variación mayor que la tribu Rhodniini, pero más atenuada que la detectada en Triatoma (Pérez et al., 2002). Los análisis citogenéticos indican que diferentes grupos de triatominos pueden mostrar tasas de evolución cromosómica muy variables, las cuales podrían ser debidas a diferentes tiempos de divergencia, a distintas presiones y/o adaptaciones ecológicas sobre sus poblaciones o incluso a propiedades intrínsecas de sus propios cariotipos. Algunos grupos estrechamente relacionados presentan una gran similitud o identidad total en sus características cromosómicas, como son las especies del complejo phyllosoma, y de los subcomplejos brasiliensis, guazu y rubrovaria (Panzera et al., 2000). Por el contrario, otros grupos de especies filogenéticamente relacionadas presentan importantes divergencias cromosómicas, como es el caso de las especies del complejo protracta y del subcomplejo infestans (Panzera et al.,1995). Entomol. Vect. 10 (4): 543-550, 2003

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Finalmente, es necesario insistir en que la mayoría de los agrupamientos de especies se basa en el análisis de distintos caracteres morfológicos, lo cual no necesariamente refleja su parentesco evolutivo (Dujardin et al., 1999). Como consecuencia, a fin de establecer los grupos de especies filogenéticamente relacionadas y comprender la evolución de este importante grupo de insectos es necesario realizar análisis citogenéticos conjuntamente con estudios morfológicos, biogeográficos, ecológicos y moleculares.

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