ABSTRACT
Introducción. Las poblaciones de Aedes aegypti pueden experimentar cambios en cuanto a su abundancia y diversidad genética y, con ello, su potencial evolutivo para responder al control vectorial. El conocimiento de los cambios en la variación genética a escala espacio-temporal, permite entender mejor la epidemiología del dengue y contribuye al diseño adecuado y oportuno de estrategias antivectoriales. Objetivo. Evaluar los cambios genéticos, la diversidad y el flujo génico en seis poblaciones microgeográficas de Ae. aegypti en Medellín en diferentes períodos epidemiológicos del dengue. Materiales y métodos. En 255 especímenes provenientes de seis barrios de Medellín, se evaluó la variación en la composición de los haplotipos mtDNA CO1 , así como la diversidad y la diferenciación genética en un período epidémico (2010) y en otro endémico (2012). Resultados. Se detectaron dos grupos de haplotipos muy diferenciados entre sí en ambos períodos, al igual que un haplotipo de alta frecuencia presente en todos los barrios. La mayor diversidad de haplotipos se registró en el 2012, pero la mayor diversidad de nucleótidos se presentó en el 2010. No se observó correlación significativa entre las distancias genéticas y geográficas. Conclusión. La composición genética de Ae. aegypti varía temporalmente sin un patrón predecible. La presencia de un haplotipo de gran frecuencia en ambos períodos podría ser indicio de una variación persistente adaptada al control vectorial. Sin embargo, la circulación simultánea de haplotipos CO1 muy diferenciados y compatibles con múltiples introducciones, sugiere que diversos acervos genéticos serían aptos para la transmisión. Estos resultados son compatibles con la dispersión del mosquito por efecto de actividades antrópicas, lo cual posibilitaría la diseminación rápida del virus durante epidemias en Medellín.
Introduction: Aedes aegypti populations may experience changes in abundance and genetic diversity in addition to changes in their evolutionary capability to respond to vector control. The knowledge on the changes in genetic variation on a spatio-temporal scale improves the epidemiological understanding of dengue and supports the appropriate and timely design of vector control strategies. Objective: To assess the genetic changes, diversity and gene flow in six microgeographical populations of Ae. aegypti in Medellín for different epidemiological periods of dengue. Materials and methods: A total of 255 specimens from six different neighborhoods in Medellín were used to assess variations in the CO1 mtDNA haplotype composition, diversity and genetic differentiation for an epidemic period (2010) and an endemic period (2012). Results: Two groups of highly differentiated haplotypes were present in both periods, and a high-frequency haplotype was assessed for all neighborhoods. The highest haplotype diversity was recorded in 2012, but the maximum nucleotide diversity was recorded in 2010. No significant correlation between genetic and geographic distances was observed. Conclusions: The genetic composition of Ae. aegypti varies over time without a predictable pattern. In addition, the presence of a high-frequency haplotype in both periods could indicate a persistent variation adapted to vector control. However, the simultaneous movement of highly differentiated CO1 haplotypes compatible with multiple introductions suggests that different gene pools would be suitable for transmission. These results are consistent with mosquito dispersion due to human activities, which would enable the rapid spread of the virus during epidemics in Medellin.
Subject(s)
Animals , Aedes/genetics , Genes, Insect , Genetic Variation , Colombia , Demography , Geography , HaplotypesABSTRACT
The family Neritidae has representatives in tropical and subtropical regions that occur in a variety of environments, and its known fossil record dates back to the late Cretaceous. However there have been few studies of molecular phylogeny in this family. We performed a phylogenetic reconstruction of the family Neritidae using the COI (722 bp) and the 16S rRNA (559 bp) regions of the mitochondrial genome. Neighbor-joining, maximum parsimony and Bayesian inference were performed. The best phylogenetic reconstruction was obtained using the COI region, and we consider it an appropriate marker for phylogenetic studies within the group. Consensus analysis (COI +16S rRNA) generally obtained the same tree topologies and confirmed that the genus Nerita is monophyletic. The consensus analysis using parsimony recovered a monophyletic group consisting of the genera Neritina, Septaria, Theodoxus, Puperita, and Clithon, while in the Bayesian analyses Theodoxus is separated from the other genera. The phylogenetic status of the species from the genus Nerita from the Colombian Caribbean generated in this study was consistent with that reported for the genus in previous studies. In the resulting consensus tree obtained using maximum parsimony, we included information on habitat type for each species, to map the evolution by habitat. Species of the family Neritidae possibly have their origin in marine environments, which is consistent with conclusions from previous reports based on anatomical studies.
La familia Neritidae cuenta con representantes en regiones tropicales y subtropicales adaptadas a diferentes ambientes, con un registro fósil que data para finales del Cretáceo. Sin embargo no se han realizado estudios de filogenia molecular en la familia. En este estudio se realizó una reconstrucción filogenética de la familia Neritidae utilizando las regiones COI (722 pb) y 16S rRNA (559 pb) del genoma mitocondrial. Se realizaron análisis de distancias de Neighbor-Joining, Máxima Parsimonia e Inferencia Bayesiana. La mejor reconstrucción filogenética fue mediante la región COI, considerándola un marcador apropiado para realizar estudios filogenéticos dentro del grupo. El consenso de las relaciones filogenéticas (COI+16S rRNA) permitió confirmar que el género Nerita es monofilético. El consenso del análisis de parsimonia reveló un grupo monofilético formado por los géneros Neritina, Septaria, Theodoxus, Puperita y Clithon, mientras que en el análisis bayesiano Theodoxus se encuentra separado de los otros géneros. El resultado en las especies del género Nerita del Caribe colombiano fue consistente con lo reportado para el género en estudios previos. En el árbol resultante del análisis de parsimonia se sobrepuso la información del hábitat de cada especie, para mapear la evolución por hábitat. Se obtuvo como resultado que las especies de la familia Neritidae posiblemente tengan su origen en un ambiente marino, siendo congruente con lo reportado en estudios anatómicos realizados anteriormente.
ABSTRACT
En este trabajo presentamos un análisis comparativo de los genomas mitocondriales en gastrópodos. Se calculó la composición de nucleótidos y de aminoácidos de todas las secuencias y se hizo un análisis visual comparativo de los codones de inicio y de parada. La organización del genoma se comparó calculando el número de secuencias intergénicas, la ubicación de los genes y el número de reorganizaciones génicas (breakpoints) en comparación con la secuencia que se presume ancestral para el grupo. Para calcular si existen variaciones en las tasas de evolución molecular en el grupo, estas últimas se calcularon utilizando el relative rate test. A pesar de las diferencias en el tamaño de los genomas, el número de aminoácidos es más conservado. La composicion nucleotídica y aminoacídica es similar entre los Vetigastropoda, Ceanogastropoda y Neritimorpha en comparacion con Heterobranchia y Patellogastropoda. Los genomas mitocondriales para el grupo son muy compactos con pocas secuencias intergenicas, la unica excepción es el genoma de Patellogastropoda con 26.828 pb. Existe una alta variabilidad en cuanto a codones de inicio para los grupos Heterobranchia y Patellogastropoda y un aumento en el número de genes reorganizados con respecto a la secuencia de O. vulgaris también para estos dos grupos. En general, se rechaza la hipótesis de tasas de evolución molecular constante entre los grupos, excepto cuando se comparan los genomas de Caenogastropoda y Vetigastropoda.
In this work we presented a comparative analysis of the mitochondrial genomes in gastropods. Nucleotide and amino acids composition was calculated and a comparative visual analysis of the start and termination codons was performed. The organization of the genome was compared calculating the number of intergenic sequences, the location of the genes and the number of reorganized genes (breakpoints) in comparison with the sequence that is presumed to be ancestral for the group. In order to calculate variations in the rates of molecular evolution within the group, the relative rate test was performed. In spite of the differences in the size of the genomes, the amino acids number is conserved. The nucleotide and amino acid composition is similar between Vetigastropoda, Ceanogastropoda and Neritimorpha in comparison to Heterobranchia and Patellogastropoda. The mitochondrial genomes of the group are very compact with few intergenic sequences, the only exception is the genome of Patellogastropoda with 26,828 bp. Start codons of the Heterobranchia and Patellogastropoda are very variable and there is also an increase in genome rearrangements for these two groups. Generally, the hypothesis of constant rates of molecular evolution between the groups is rejected, except when the genomes of Caenogastropoda and Vetigastropoda are compared.