Accediendo al pasado: uso de especímenes de colección como fuentes de información genética para el género Bombus (Hymenoptera: Apidae) / Accessing the past: use of collection specimens as sources of genetic information for the genus Bombus (Hymenoptera: Apidae) in Colombia

Introducción: Recientemente ha tomado relevancia el uso de especímenes de museo como fuente de información genética para desarrollar estudios que resuelven preguntas taxonómicas, ecológicas, demográficas y evolutivas a diversas escalas temporales y geográficas. Sin embargo, material genético obtenido a partir de ejemplares depositados en colecciones biológicas es poco usado, debido al deterioro natural del ADN preservado en dichos ejemplares, de manera que la obtención de material genético de calidad es demandante en términos de tiempo y dinero. Objetivo: Usando material de museo, identificar una secuencia mini-barcode que pueda ser empleada en la determinación taxonómica, y que a su vez suministre información que permita la estimación de relaciones filogenéticas de especies del género Bombus. Métodos: Se estandarizó el protocolo de extracción de ADN a partir de la extremidad mesotoracica derecha y/o una muestra de músculo torácico de 96 especímenes depositados en la colección LABUN entre 7 y 38 años atrás. Las diferentes combinaciones de oligonucleótidos evaluadas permitieron amplificar fragmentos de 152 a 407 pares de bases (pb) del gen mitocondrial Cytochrome Oxidase I (COI). Usando como plantilla un grupo de 31 secuencias amplificadas a partir de especímenes recolectados recientemente, los fragmentos obtenidos de los especímenes del museo fueron ensamblados y analizados en un marco filogenético. Además, se realizó un análisis de red de haplotipos para evaluar en detalle las relaciones entre los haplotipos mitocondriales resultantes. Resultados: Se determinó un mayor éxito de extracción de ADN a partir de muestras de extremidad depositadas a partir del año 1982.Entretanto, la amplificación exitosa de fragmentos de más de 300 pares de bases (pb) se logró principalmente en muestras depositadas en fechas posteriores a 1999, lo que indica una mayor integridad del material genético recuperado de individuos de 19 años de recolección en adelante. Aunque todos los fragmentos evaluados pueden ser empleados como mini-barcode, solo con uno se obtiene una topología similar a la observada con el fragmento completo. Se detectó una gran variacion genética, particularmente al interior de las especies Bombus atratus y B. funebris, en las que se reveló una clara estructura filogeográfica. Conclusiones: Se obtuvieron nuevas secuencias de códigos de barras mediante extracción de ADN y protocolo de amplificación de muestras de museos. Además, se generó nueva información sobre la variabilidad genética intraespecífica, detectando la presencia de haplotipos mitocondriales únicos que podrían constituir Unidades Significativas Evolutivas sujetas a conservación. Dicha información es de vital importancia para formular estrategias de conservación para estos polinizadores en Colombia.

Introduction: The use of museum specimens as a source of genetic information to develop studies that resolve taxonomic, ecological, demographic, and evolutionary questions at various temporal and geographic scales, has recently become relevant. However, genetic material obtained from specimens deposited in biological collections is not used frequently due to the natural deterioration of the DNA preserved in these specimens. Getting quality genetic material is demanding in terms of time and money. Objective: By using museum material,to identify a mini-barcode sequence that can be used in the taxonomic determination and provides information that allows the estimation of phylogenetic relationships of species of the genus Bombus. Methods: The DNA extraction protocol for museum samples was standardized using the mesothoracic right leg and / or a sample of thoracic muscle of 96 specimens deposited in the LABUN collection between 7 and 38 years ago. Different combinations of oligonucleotides allowed to amplify fragments from 152 to 407 base pairs (bp) of the mitochondrial gene Cytochrome Oxidase I (COI). Using as a template a group of 31 sequences amplified from recently collected specimens, the fragments obtained from the museum specimens were assembled and analyzed in a phylogenetic framework. Additionally, a haplotype network analysis was performed in order to evaluate in detail the relationships between the resulting mitochondrial haplotypes. Results: The greatest success of DNA extraction was achieved from limb samples deposited since the year 1982 on. Meanwhile, successful amplification of fragments longer than 300 base pairs (bp) was achieved mostly in samples deposited on dates after 1999, which indicates greater integrity of the genetic material recovered from individuals of 19 years of collection and onwards. Although all the fragments evaluated can be used as mini-barcode, only with one primer pair, it was possible to obtain a topology similar to that observed with the complete fragment. A large genetic variation was detected, particularly within the Bombus atratus and B. funebris species, in which a clear phylogeographic structure was revealed. Conclusions: New barcode sequences were obtained through DNA extraction and amplification protocol from museum samples. Furthermore, new information on intraspecific genetic variability was generated, detecting the presence of unique mitochondrial haplotypes that could constitute management units subject of conservation. Such information is of vital importance to formulate conservation strategies for these pollinators in Colombia.

Genetic variation and genetic structure of Caranx hippos (Teleostei: Carangidae) in the Colombian Caribbean / Variación y estructura genética de Caranx hippos(Teleostei: Carangidae) en el Caribe de Colombia

Abstract The crevalle jack Caranx hippos, has a wide distribution in the Western Atlantic, becoming one of the most economically important species in the artisanal fishing industry in Colombia. However, little is known about its biology. The present study aimed to evaluate the variation and genetic structure of C. Hippos in the Colombian Caribbean by analyzing the mitochondrial DNA region control and cytochrome oxidase subunit (COI). We sequenced the DNA of 153 muscle samples collected from specimens obtained from six fishing ports. The results showed 21 haplotypes for COI and 116 haplotypes for the control region, divided into two lineages that do not exhibit a pattern of geographical distribution. For mitochondrial control region, the estimated haplotype diversity (Hd) presented relatively high values (Hd= 0.99 and = 0.1), while for COI results were Hd = 0.68 and = 0.01; the relationship between haplotype and nucleotide diversity and the neutrality test revealed that C. Hippos experienced bottlenecking and a subsequent rapid population expansion. Estimates of genetic structure were low and insignificant, indicating no differentiation between samples collected from geographical isolation. This suggests that for the Colombian Caribbean there is a panmictic population of C. hippos. However, variations were found at population levels, especially in La Guajira, Turbo and San Antero, which, when compared to those included for Brazil and México, demonstrated that unique haplotypes in La Guajira are more aligned to the Brazilian populations, by means of the influence of the Caribbean Current, whilst those from Turbo and San Antero are more frequent in haplotypes originating from Mexico. Future studies should focus the understanding of these processes. Rev. Biol. Trop. 66(1): 122-135. Epub 2018 March 01.

Resumen El jurelCaranx hipposes considerado una de las principales especies objeto de la pesquería artesanal en aguas colombianas; sin embargo, es poco lo que se conoce respecto a su estructura poblacional. El presente estudio propuso evaluar la variación y estructura genética en el Caribe colombiano a partir del análisis de la región control y la subunidad citocromo oxidasa I (COI) del ADN mitocondrial. Secuenciamos el ADN de 153 muestras de músculo recolectadas de ejemplares desembarcados en seis puertos pesqueros. Los resultados mostraron 21 haplotipos para COI y 116 haplotipos para la región control, distribuidos en dos linajes que no presentan un patrón de distribución geográfica. Para la región control la diversidad genética fue alta (Hd=0.99 y π = 0.1), mientras que para COI los resultados fueron Hd=0.68 y π =0.01, esto mostró que probablemente C. hipos pasó por un evento que provocó la disminución drástica de la población y posteriormente tuvo un crecimiento rápido. Las estimaciones del grado de estructuración genética fueron bajas y poco significativas indicando la ausencia de diferenciación entre las muestras recolectadas a partir de un aislamiento geográfico, esto sugiere que la población de C. hipos es panmictica; sin embargo, se hallaron variaciones a nivel intrapoblacional especialmente en La Guajira, Turbo y San Antero, los cuales al ser comparados con los haplotipos incluidos de Brasil y México se encontró que el único haplotipo hallado en La Guajira está alineado con el de Brasil, facilitado probablemente por la corriente del Caribe, mientras que los de Turbo y San Antero con los de México.

Taxonomía molecular de Anopheles del Ecuador mediante ADN mitocondrial (Citocromo c Oxidasa I) y optimización por Parsimonia Máxima / Molecular Taxonomy of Anopheles from Ecuador, using mitochondrial DNA (Cytochrome c Oxidase I) and Maximum Parsimony optimization

La identificación de especies de Anopheles es compleja debido a la presencia de varios complejos de especies o especies cripticas cuyos ejemplares son de difícil distinción morfológica. Se corroboró o se corrigió la identificación de especies de Anopheles spp. capturadas en Ecuador, utilizando 393 secuencias de ADN mitocondrial, Citocromo Oxidasa I (COI) de 36 especies de Anofelinos neotropicales depositadas en GenBank y mediante la construcción de árboles filogenéticos usando parsimonia máxima. Se analizaron las identificaciones moleculares de cinco especies de Anopheles mediante los criterios de monofília y topología del árbol, secuencias provenientes de la localidad tipo y la divergencia genética intra/inter especies. Las topologías de los árboles resultantes corroboran la identificación de secuencias/especies de Anopheles (Anopheles) pseudopunctipennis Theobald, An. (Ano.) eiseni Coquillett y An. (Nyssorhynchus) albimanus Wiedemann; se corrige la identificación molecular de An. (Nys.) rangeli Gabaldón, Cova-García y López (no oswaldoi) y permanece en duda la identificación correcta de las secuencias relacionadas el grupo Punctimacula, hasta tener disponibles un mayor número de secuencias COI de especies relacionadas. La matriz de ADN-COI de 241 secuencias/haplotiposx36 especies construida para estos análisis resultará de utilidad para la identificación molecular de especies de Anofelinos de Ecuador y del Neotrópico con base en la porción de 520 pb entre 2.272 a 2.792pb de COI.

The Anopheles species identification is complicated by the presence of several complexes of species and species whose specimens are difficult morphological distinction. We use 393 mitochondrial DNA sequences, Cytochrome Oxidase I (COI) of 36 Neotropical species of Anophelinae deposited in GenBank and by constructing phylogenetic trees using maximum parsimony the objective was to corroborate or correct the molecular identification of five sequences/species of Anopheles collected in Ecuador and also availables in Genbank. We identified the taxonomic units, based on monophyly, phylogenetic species definition, tree topology, ocurrence of sequences from the type locality and genetic intra/inter divergence of clades. The topologies of the resulting trees corroborate the identification of sequences of Anopheles (Anopheles) pseudopunctipennis Theobald, An. (Ano.) eiseni Coquillett y An. (Nyssorhynchus) albimanus Wiedemann, while the molecular identification of An. (Nys.) rangeli Gabaldón, Cova-García y López (not “oswaldoi”) is corrected and remains in doubt the correct identification of related sequences for sequences belonging to Punctimacula group, until have available a greater number of COI sequences from related species. However according to the criteria of type locality, these are not punctimacula in sensu stricto. Finally, the matrix of alignment DNA-COI haplotypes sequences of 241x36 species built for these analyzes will be useful for molecular identification of Anophelinae species from Ecuador and the Neotropics based on the portion of 520 bp COI (between 2,272- 2,792 bp).

Filogenia intraespecífica y variabilidad genética de Culex quinquefasciatus Say (Diptera: Culicidae) con los genes mitocondriales ND5 y COI / Intraspecific phylogeny and genetic variability of Culex quinquefasciatus Say (Diptera: Culicidae) with mitochondrial genes ND5 and COI

Culex quinquefasciatus Say (Diptera; Culicidae) es un mosquito perteneciente al complejo Pipiens con distribución amplia en el mundo y en Venezuela tanto en zonas urbanas como rurales; es acentuadamente antropofílico y vector de varios virus y parásitos mantenidos en la naturaleza en un ciclo enzoótico ave-mosquito-ave. Dicha distribución y ocupación de hábitats larvales de origen antropogénico podría sugerir la presencia de subpoblaciones geográficas que pudieran participar en forma diferencial en la transmisión de patógenos. Los análisis filogenéticos y redes de haplotipos de éste trabajo, con secuencias de los genes mitocondriales (Subunidad I del Citocromo oxidasa y Subunidad 5 de la NADH deshidrogenasa) de poblaciones de Cx. quinquefasciatus colectadas en nueve localidades (cementerios) de Venezuela sugieren alta homogeneidad genética inter-poblacional y una sola entidad filogenética (monofilia). Se demostró que el fragmento del gen COI tiene mayor resolución en la definición de la filogenia de especies cercanas y a nivel de géneros y ajustado con la clasificación actual. El gen ND5 con alta variación es más útil para estudios poblacionales, sin embargo muestra parafilia entre Cx. corniger y Cx. quinquefasciatus, que representa una evidencia de posible homogenización por entrecruzamiento, introgresión o infección por Wolbachia. Las redes de haplotipos sugieren poblaciones en expansión con alta variabilidad haplotípica y heterogeneidad genética intra poblacional y homogeneidad inter poblacional, con implicaciones evolutivas en la dispersión de sus poblaciones y el éxito en áreas urbanas, así como evidencia de posible cuello de botella en poblaciones producto de marcadas campañas de aplicación de insecticidas, información útil en la planificación de futuras estrategias de control sanitario.

Culex quinquefasciatus Say (Diptera, Culicidae) is a mosquito belonging to the Pipiens complex with wide distribution in the world and in Venezuela, both urban and rural. Besides, it is a markedly anthropophilic vector of several viruses and parasites maintained in nature in a cycle enzootic bird-mosquito-bird. The wide distribution and occupation of larval habitats of anthropogenic origin may suggest the presence of geographical subpopulations, which may differentially participate in the transmission of pathogens. Phylogenetic analysis and haplotype networks with sequences of mitochondrial genes (cytochrome oxidase subunit I and subunit 5 of NADH dehydrogenase) of populations collected in nine locations (cemeteries) of Venezuela showed high interpopulation genetic homogeneity and a single phylogenetic entity (monophyly). It demostrated that the COI gene fragment had a higher resolution in the definition of the phylogeny of closely related species and genera level and correlated with the current classification. The ND5 gene variation is highly useful for population studies. However, this gene showed paraphyly between Cx. corniger and Cx. quinquefasciatus as an evidence of possible homogenization by inbreeding, introgression or infection with Wolbachia. The haplotype networks suggest expanding populations with high haplotype variability and genetic heterogeneity occurred within populations. Moreover, the analysis, showed homogeneity among populations with evolutionary implications in the dispersion of their populations and successful occupation in urban areas, as well as evidence of possible population bottleneck as consequence of insecticide control campaigns.