Em formação

Qual é o sucesso reprodutivo de um mosquito que pica?


O mosquito fêmea pode colocar cerca de 50-100 ovos em cada lote. Demora algum tempo entre a eclosão e até o momento em que o mosquito fêmea pica. Durante esse tempo, muitos deles morrerão.

Qual é a porcentagem média de ovos que amadurecem (em outras palavras, se uma fêmea do mosquito põe cem ovos, quantos deles se tornarão fêmeas crescidas que picam)?


A quantidade (porcentagem) de ovos para amadurecer varia muito e depende de muitos fatores e, claro, varia de acordo com a estação.

A resposta correta (mas não muito satisfatória) é que a cada 100 ovos, entre 0 e 100 ovos amadurecem. Em média, esse número é maior que 1 (caso contrário, a espécie seria extinta) e muito menor que 100 (caso contrário, o mundo se afogaria em mosquitos). Como a questão não inclui o ciclo de vida completo, não é exatamente 1, mas maior que 1.

Alguma explicação
Os mosquitos põem ovos na água e as larvas são presas fáceis para invertebrados predadores (larvas de libélulas, besouros, etc.) e peixes. Muitas espécies de mosquitos escolhem águas pequenas e isoladas (como pequenas piscinas e vasos de plantas), onde é provável que haja pouca predação. No entanto, isso acarreta um risco: essas águas frequentemente secam (sucesso reprodutivo 0%), oferecem poucos recursos (sucesso reprodutivo baixo) e não oferecem abrigo contra um predador imprevisto (sucesso reprodutivo baixo). Se eles escolherem sabiamente, no entanto, o sucesso reprodutivo pode ser muito alto. Por causa dessa grande variação, um número médio não é tão informativo.


A análise multinível da reprodução em um mosquito antártico identifica os produtos das glândulas acessórias femininas e masculinas que são alterados pelo estresse larval e impactam a viabilidade da progênie

O midge da Antártida, Belgica antarctica, é um midge sem asas, endêmico da Antártica. O desenvolvimento larval requer pelo menos 2 anos, mas os adultos vivem apenas 2 semanas. Os adultos que não se alimentam se acasalam em enxames e as fêmeas morrem logo após a oviposição. Os ovos são suspensos em um gel de composição desconhecida, expresso na glândula acessória feminina. Este projeto caracteriza os mecanismos moleculares subjacentes à reprodução neste mosquito examinando a expressão diferencial de genes em machos, fêmeas e larvas inteiras, bem como em glândulas acessórias masculinas e femininas. Estudos funcionais foram usados ​​para avaliar o papel do gel que envolve os ovos, bem como o impacto do estresse na biologia reprodutiva. As análises de RNA-seq revelaram conjuntos de genes específicos para sexo e desenvolvimento, juntamente com aqueles associados às glândulas acessórias. Análises proteômicas foram usadas para definir a composição do gel contendo ovo, que é gerado durante vários estágios de desenvolvimento e derivado tanto da glândula acessória quanto de outros órgãos femininos. Estudos funcionais indicam que o gel fornece uma fonte de alimento para as larvas, bem como um tampão para o estresse térmico e de desidratação. Todas essas funções são críticas para a sobrevivência juvenil. O estresse da desidratação larval reduz diretamente a produção de proteínas de armazenamento e componentes essenciais da glândula acessória, um recurso que afeta o sucesso reprodutivo do adulto. A modelagem revela que surtos de desidratação podem ter um impacto significativo no crescimento populacional. Este trabalho estabelece uma base para um exame mais aprofundado da reprodução em mosquitos e fornece novas informações relacionadas à reprodução geral em dípteros. Um aspecto-chave deste trabalho é que a reprodução e a dinâmica do estresse, atualmente pouco estudada em organismos polares, provavelmente serão essenciais para determinar como as mudanças climáticas irão alterar sua capacidade de sobrevivência.

Declaração de conflito de interesse

Os autores declaram não haver interesses conflitantes.

Bonecos

Midge da Antártica, Belgica Antarctica ,…

Midge da Antártica, Belgica Antarctica , durante a reprodução. ( UMA ) Casal de acasalamento, macho ...

Mapa de calor da expressão gênica de ...

Mapa de calor de expressão gênica de midge da Antártica, Belgica Antarctica , durante o desenvolvimento, entre ...

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Genes enriquecidos exclusivamente para o mosquito antártico, Belgica Antarctica em homens, mulheres e ...

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Genes enriquecidos de forma única no midge da Antártica, Belgica Antarctica , feminino e masculino…

Análise de rede de coexpressão de genes ponderados ...

Análise de rede de coexpressão de genes ponderados (WGCNA) para larvas, adultos ou machos e ...

Análise proteômica de acessório feminino ...

Análise proteômica de material de gel derivado de glândula acessória feminina do midge da Antártica, ...

Fatores de transcrição (TFs) e TF ...

Fatores de transcrição (TFs) e sítios de ligação ao TF associados à reprodução na Antártica ...

Análise comparativa de mulheres, homens, ...

Análise comparativa de conjuntos de genes específicos para fêmeas, machos e larvas com mosquitos e mosquitos ...

Análise comparativa da glândula acessória ...

Análise comparativa de conjuntos de genes de glândulas acessórias com mosquitos e mosquitos para ...

Mudanças de expressão no acessório feminino ...

Alterações de expressão em proteínas associadas ao gel de glândula acessória feminina em larvas após estresse de desidratação. ...

Impacto do estresse de desidratação larval ...

Impacto do estresse por desidratação larval na fertilidade masculina. ( UMA ) Perfis de expressão ...

O gel de glândula acessório é essencial ...

O gel de glândula acessória é fundamental para o desenvolvimento larval. ( UMA ) Aminoácido…

Papel do gel de glândula acessória ...

Papel do gel de glândula acessória em relação ao tamponamento térmico de ovos. (…

O crescimento da população é impactado por ...

O crescimento populacional é impactado pela desidratação e estresse térmico nas larvas em desenvolvimento. (…

Resumo da reprodução do mosquito antártico.…

Resumo da reprodução do mosquito antártico. O desenvolvimento larval (quatro estágios) é condensado em um ...


Qual é o sucesso reprodutivo de um mosquito que pica? - Biologia

Membro, Broad Institute
Professor visitante, Universidade de Perugia, Itália

Pesquisar

A malária, principal causa de morte em regiões tropicais e subtropicais, é transmitida pela picada de fêmeas Anopheles mosquitos. Na África, onde ocorrem 90% das mortes, o principal vetor da malária é o mosquito Anopheles gambiae. As fêmeas desta espécie e outras relacionadas têm uma alta capacidade reprodutiva que é assegurada por um único evento de acasalamento seguido por vários ciclos de alimentação de sangue (Fig. 1).

Figura 1. Mosquitos Anopheles gambiae durante o acasalamento. O mosquito macho à esquerda e uma fêmea alimentada com sangue à direita. Foto cedida por Sam Cotton UCL.

Em nosso grupo de pesquisa, estudamos o parâmetros moleculares e comportamentais que são essenciais para a capacidade de Anopheles mosquitos para transmitir a malária, com ênfase especial em biologia reprodutiva e vetorPlasmodium interações. Nosso objetivo é fornecer conhecimento crucial para auxiliar no desenvolvimento de ferramentas novas e eficazes para o controle do mosquito e da malária. Um componente chave de nossa pesquisa inclui estudos de campo na África sobre biologia de acasalamento e infecções naturais por malária. Esses estudos, em colaboração com o IRSS em Burkina Faso, ICIPE no Quênia e outros parceiros, estão expandindo nossa compreensão da biologia reprodutiva do mosquito, interações mosquito-microbiota e infecções naturais da malária.

Atualmente, nosso programa científico cobre uma série de áreas de pesquisa:

Abordagens genéticas e evolutivas da biologia reprodutiva para estudar características reprodutivas importantes para a capacidade vetorial. Nos últimos anos, temos explorado vias de sinalização hormonal até então desconhecidas que são relevantes para o sucesso reprodutivo do mosquito vetor. Demonstramos que o hormônio esteróide 20-hidroxiecdisona (20E), produzido pelo macho e transferido para a fêmea durante o acasalamento como parte de um tampão de acasalamento coagulado, tem efeitos dramáticos na fisiologia e no comportamento feminino. A transferência sexual desse hormônio, uma característica adquirida em mosquitos anofelinos com base em nossas análises evolutivas, aumenta o desenvolvimento de ovos após a alimentação com sangue, induz a postura de ovos, ajuda a fertilidade e desencadeia uma refratariedade de longa duração para posterior cópula. No momento, estamos caracterizando as vias de sinalização hormonal desencadeadas pelo acasalamento e estimuladas pela alimentação com sangue para estudar como a interação entre esses dois processos reprodutivos principais determina o sucesso reprodutivo feminino em várias espécies de mosquitos.

Vias do mosquito que facilitam o desenvolvimento do Plasmodium. Embora muitos estudos tenham se concentrado nas respostas imunológicas dos mosquitos a Plasmodium infecções, pouco se sabe sobre como esses parasitas exploram o ambiente fisiológico do mosquito alimentado com sangue para se desenvolver e se tornar transmissível, ou como essas interações vetor-parasita desconhecidas podem diferir dependendo do específico AnophelesPlasmodium combinação. Estamos estudando os fatores fisiológicos que são explorados por Plasmodium parasitas (P. falciparum e P. vivax) para seu próprio desenvolvimento, usando uma variedade de espécies de mosquitos em combinação com isolados de laboratório e de campo de parasitas da malária humana. Além disso, pretendemos analisar os efeitos de novas ferramentas de controle sobre a competência vetorial de Anopheles mosquitos, e para determinar as pressões seletivas que podem ser impostas por essas ferramentas sobre Plasmodium parasitas.

Da bancada para o campo: geração de ferramentas para reduzir o fardo da malária. Nosso laboratório está fortemente comprometido com o desenvolvimento de ferramentas translacionais para suprimir as populações de mosquitos no campo e prevenir a transmissão da malária. Resistência generalizada a inseticidas entre Anopheles as populações de mosquitos representam uma das ameaças mais significativas aos programas existentes de controle da malária. Nosso objetivo é traduzir nossas descobertas laboratoriais em novos produtos que possam auxiliar os programas atuais à base de inseticidas ou fornecer alternativas eficazes para o uso de inseticidas. Nossos projetos incluem a geração de sistemas de geração de genes para espalhar anti-Plasmodium genes através de populações de mosquitos, a identificação e validação de endossimbiontes naturais de mosquitos que previnem Plasmodium desenvolvimento, como Wolbachiae a geração de compostos esterilizantes e encurtadores de vida que podem ser incorporados em programas de controle à base de inseticidas.

Referências selecionadas:

Mitchell SN, Kakani EG, South A, Howell PI, Waterhouse RM, Catteruccia F. Mosquito biology. Evolução de traços sexuais influenciando a capacidade vetorial em mosquitos anofelinos. Ciência. 2015 fevereiro 27347 (6225): 985-8. PubMed PMID: 25722409.

Gabrieli P, Kakani EG, Mitchell SN, et al. A transferência sexual do hormônio esteróide 20E induz a mudança pós-acasalamento em Anopheles gambiae. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014, novembro de 18111 (46). Epub 2014, 3 de novembro. PubMed PMID: 25368171

Esvelt KM, Smidler AL, Catteruccia F, GM da Igreja. Com relação aos genes guiados por RNA impulsionam a alteração de populações selvagens. Elife. 17 de julho de 2014: e03401. doi: 10.7554 / eLife.03401. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 25035423

Baldini F, Segata N, Pompon J, Marcenac P, Robert Shaw W, Dabiré RK, Diabaté A, Levashina EA, Catteruccia F. Evidência de natural Wolbachia infecções em populações de campo de Anopheles gambiae. Nat Commun. 65 de junho de 2014: 3985. PubMed PMID: 24905191

Shaw WR, Teodori E, Mitchell SN, Baldini F, Gabrieli P, Rogers DW, Catteruccia F. O acasalamento ativa a heme peroxidase HPX15 no órgão de armazenamento do esperma para garantir a fertilidade em Anopheles gambiae. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014, 22 de abril PubMed PMID: 24711401.

Educação

Ph.D. em Entomologia Molecular, 1999, Imperial College London

Honras e prêmios

Prêmio MRC de Desenvolvimento de Carreira, 2006
Prêmio Wellcome Trust Value in People, 2006


Resumo do Autor

O controle do mosquito é a única intervenção que pode reduzir a transmissão da malária de níveis muito altos a quase zero. No entanto, os métodos atuais de controle de mosquitos estão seriamente ameaçados pela rápida disseminação da resistência a inseticidas nas populações de mosquitos anofelinos que transmitem o vírus causador da malária Plasmodium parasitas. Aqui, mostramos que quando a sinalização do hormônio esteróide é interrompida em mulheres Anopheles mosquitos, vários aspectos de seu ciclo de vida são interrompidos - as fêmeas produzem e põem menos ovos, não acasalam com sucesso e morrem mais rapidamente. Além disso, eles se tornam menos propensos a serem infectados por parasitas da malária. Quando modelamos o impacto dos agonistas do hormônio esteróide na transmissão da malária, prevemos que esses compostos forneceriam uma nova ferramenta importante contra a malária, particularmente em regiões de ampla resistência a inseticidas.

Citação: Childs LM, Cai FY, Kakani EG, Mitchell SN, Paton D, Gabrieli P, et al. (2016) Disrupting Mosquito Reproduction and Parasite Development for Malaria Control. PLoS Pathog 12 (12): e1006060. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006060

Editor: David S. Schneider, Stanford University, ESTADOS UNIDOS

Recebido: 2 de agosto de 2016 Aceitaram: 13 de novembro de 2016 Publicados: 15 de dezembro de 2016

Direito autoral: © 2016 Childs et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença de Atribuição Creative Commons, que permite o uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original e a fonte sejam creditados.

Disponibilidade de dados: Todos os dados relevantes estão no papel e nos arquivos de informações de apoio. Todo o código está disponível no github em https://github.com/ocsicnarf/mosquito-lifecycle-model.

Financiamento: COB, FYC e LMC foram apoiados pelo Prêmio Número U54GM088558 do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais (NIGMS). O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente as opiniões oficiais do NIGMS ou do NIH. FC e SNM foram parcialmente apoiados por um subsídio do NIH (ID do subsídio: NIH 1R01AI104956-01A1), enquanto o FC, EGK, PG e DP foram parcialmente financiados pelo European Research Council FP7 ERC Starting Grant Anorep (subsídio ID: 260897) e por Harvard º Fundos da Escola Chan de Saúde Pública. FC e DP foram apoiados pela Fundação Bill & amp Melinda Gates (Grant ID: OPP1140143). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.

Interesses competitivos: Um pedido de patente cobrindo alguns aspectos deste trabalho foi depositado em nome de FC, PG, EGK e DP pela Universidade de Harvard.


Materiais e métodos

Hospedeiro e material parasita

Aedes aegypti (L.) é um mosquito altamente antropofílico distribuído pelas regiões tropicais e subtropicais do mundo. É o principal vetor do vírus da dengue, o agente causador da dengue e da febre hemorrágica da dengue. A tensão de Ae. aegypti usado neste experimento foi originalmente derivado de um grande número de ovos coletados em Tingua, Brasil, e foi gentilmente cedido pelo Dr. Ricardo Lourenço de Oliveira do Instituto Oswaldo Cruz (Rio de Janeiro, Brasil). Na época dos experimentos, ele havia sido mantido em laboratório por 35 gerações com

3000 reprodutores adultos por geração.

O espécime tipo para V. culicis foi isolado de C. pipiens (Weiser 1946). O material usado neste experimento deriva do isolado de Florida V. culicis (Vavra e Becnel 2007). Foi originalmente isolado de Ae. Albopictus durante uma pesquisa, que também encontrou Ae. aegypti nos mesmos criadouros (Fukuda et al. 1997). Foi gentilmente cedido pelo Dr. J.J. Becnel do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA), Gainesville. O material foi originalmente amplificado usando hospedeiros lepidópteros, mas mais recentemente foi mantido usando Ae. aegypti. Uma descrição completa de seu desenvolvimento pode ser encontrada em Vavra e Becnel (2007), e detalhes de sua interação com Ae. aegypti são revisados ​​em Michalakis et al. (2008).

Procedimento experimental

Dois experimentos separados investigaram os efeitos de V. culicis sobre traços da história de vida de mulheres adultas Ae. aegypti. O primeiro experimento registrou os efeitos da infecção na sobrevivência, sucesso na alimentação de sangue e fecundidade de fêmeas adultas. O segundo comparou os efeitos da infecção na sobrevivência de mulheres adultas alimentadas apenas com açúcar, uma única refeição de sangue ou refeições de sangue em intervalos semanais. A sobrevivência feminina foi acompanhada por 3 semanas, um período durante o qual a maior parte da transmissão da doença pode ocorrer em condições naturais. Ambos os experimentos foram conduzidos na mesma sala climatizada mantida a uma temperatura de 25 ° C ± 1 ° C e umidade relativa de 75% ± 5% (médias ± DP, respectivamente) com um ciclo claro: escuro de 12:12 h.

Experimento I

Este experimento envolveu 14 gaiolas (30 × 34 × 42 cm). Cada gaiola continha inicialmente 75 mosquitos adultos, 50 fêmeas (25 infectados, 25 não infectados) e 25 machos. Oito gaiolas foram usadas para avaliar a sobrevivência dos machos adultos não infectados nessas gaiolas. Seis gaiolas foram usadas para avaliar o comportamento de alimentação de sangue feminino (probabilidade de fazer uma refeição, volume de sangue coletado) e sua fecundidade para testar o efeito da infecção masculina sobre essas características, três gaiolas tinham machos infectados e três gaiolas tinham machos não infectados.

Para iniciar o Experimento I, vários milhares de ovos foram imersos em água mineral (Eau de Source, Carrefour, França) e simultaneamente eclodidos sob pressão atmosférica reduzida. Grupos de 60 larvas foram transferidos para placas de Petri (diâm. 55 mm) contendo 10 ml de água mineral e 3,6 mg de ração para peixes (Tetramin MicroFood, Melle, Alemanha). Foram preparadas 42 placas de Petri, três para cada gaiola adulta.

As larvas foram expostas à infecção pela adição de 2,4 × 10 6 V. culicis esporos em 1 mL de água mineral para 17 placas de Petri, dando uma concentração de 4,0 × 10 5 esporos / larva. Um volume correspondente de água mineral foi adicionado às placas de Petri que não receberam esporos. Os pratos foram mantidos em câmara climatizada a 27 ° C. A exposição à infecção foi interrompida 24 horas depois, lavando as larvas e transferindo-as para novas placas de Petri contendo água limpa. Seguindo Bedhomme et al. (2004), essas condições deveriam ter rendido um sucesso de infecção de & gt 95%, o que foi verificado ser o caso, portanto, doravante, nos referiremos a eles como indivíduos "infectados".

Duas placas de Petri contendo larvas não infectadas e uma placa contendo larvas infectadas foram atribuídas a cada uma das 14 gaiolas adultas, exceto para as três gaiolas que exigiam machos infectados, que foram designadas a duas placas contendo larvas infectadas e uma placa contendo larvas não infectadas. As larvas completaram seu desenvolvimento após serem transferidas para o indivíduo Drosófila frascos (diam. 20 × 95 mm) contendo 5 ml de água mineral e 2,0 mg de ração para peixes. Duas prateleiras contendo um total de 80 tubos de larvas não infectadas e duas prateleiras contendo 60 tubos de larvas infectadas foram preparadas para cada gaiola e fisicamente colocadas juntas para formar um bloco, exceto para as três gaiolas destinadas a conter machos infectados onde duas prateleiras contendo um total de 80 larvas infectadas e duas prateleiras contendo 60 tubos de larvas não infectadas. Os tubos foram acompanhados diariamente, e a mortalidade larval ou pupação foi registrada. Em caso de pupação, o tubo era selado com um tampão de espuma. Sexo e dia de emergência foram registrados para adultos.

Os adultos foram adicionados à gaiola correspondente à sua cremalheira no dia da emergência até que as gaiolas contivessem o número e sexo desejados de indivíduos infectados e não infectados. Em alguns casos, não foi possível completar uma gaiola usando apenas tubos com os quais ela tinha sido associada (por exemplo, devido à mortalidade larval ou uma relação sexual desfavorável) e adultos excedentes de tubos em outros blocos foram levados para completar uma gaiola. A maioria das fêmeas (94%) colocadas em gaiolas tinha 9-11 dias de idade quando emergiram, as demais fêmeas tinham 12 ou 13 dias de idade.

Vinte e quatro horas após os últimos adultos terem sido adicionados às gaiolas, uma fêmea de camundongo OF1-ICR anestesiada foi colocada em cada gaiola entre 10-11 he de 14 a 15 h no mesmo dia. Um camundongo diferente foi usado para cada gaiola, com o mesmo indivíduo sendo usado para ambos os períodos de alimentação. As gaiolas continham uma garrafa perversa de solução de açúcar a 10%, que foi removida das gaiolas aproximadamente 16 horas antes da primeira oportunidade de alimentação de sangue e devolvida após o término da segunda oportunidade. Os indivíduos que morreram durante o período de remoção do açúcar foram removidos e não incluídos nas análises subsequentes, uma vez que sua morte foi considerada um artefato do projeto experimental. As soluções de açúcar foram substituídas semanalmente.

Efeito da infecção na longevidade

As oito gaiolas usadas para medir a longevidade dos adultos foram monitoradas diariamente. Os indivíduos mortos foram transferidos para frascos de plástico numerados de 1,5 mL e armazenados a -20 ° C até a verificação de infecção e, se infectado, para quantificar o número de V. culicis esporos. Todos os indivíduos vivos 3 semanas após a primeira refeição de sangue foram mortos por exposição ao CO2 e tratados da mesma maneira.

As gaiolas foram fornecidas com um pote plástico de 250 mL cheio até a metade com água e forrado com papel de filtro para a postura. Esses potes foram introduzidos em gaiolas 2 dias após a alimentação do sangue e permaneceram no local durante todo o experimento, sendo reabastecidos com água quando necessário.

Efeito da infecção no comportamento de alimentação de sangue e fecundidade

As seis gaiolas usadas para medir essas características foram monitoradas diariamente como acima, mas as fêmeas foram isoladas para oviposição no dia seguinte à oportunidade de alimentação com sangue. Eles foram isolados no padrão Drosófila frascos selados com um tampão de espuma. Um frasco plástico de 1,5 mL contendo 0,75 mL de água foi colocado dentro de cada tubo para oviposição. Os frascos foram monitorados diariamente para mortalidade e oviposição. As fêmeas ainda vivas 11 dias após a alimentação de sangue foram mortas. Indivíduos mortos foram mantidos a -20 ° C até análise posterior.

O número de ovos que cada fêmea pôs foi contado usando um microscópio de dissecação. A quantidade de sangue que eles coletaram foi estimada indiretamente pela determinação da quantidade de hematina na excreta presente em um frasco (Briegel 1980). As fêmeas em frascos sem pellets pretos, característicos de excrementos de sangue digerido, foram considerados não alimentados com sangue, pois os excrementos estavam sempre presentes em frascos onde as fêmeas colocavam ovos e a autogenia é desconhecida para Ae. aegypti. As fêmeas que puseram menos de 75 ovos foram dissecadas para verificar se havia ovos retidos. Julgamos a presença de ovos retidos como um artefato decorrente do isolamento de fêmeas em frascos individuais sem acesso a uma fonte de açúcar, de modo que esses ovos teriam sido postos se o açúcar estivesse disponível. Conseqüentemente, a fecundidade de uma fêmea foi determinada como o número total de ovos postos e retidos.

Efeito da infecção no tamanho do adulto e características correlacionadas

O tamanho adulto é uma característica importante que pode influenciar o tamanho da refeição sanguínea, fecundidade e longevidade (Clements 1992), mas também pode ser influenciado pela infecção. O tamanho da fêmea adulta foi estimado medindo o comprimento da asa usando um microscópio de dissecação equipado com uma ocular graduada (precisão: 0,03 mm). Ambas as asas foram retiradas de cada indivíduo e medidas desde a incisura alular até o extremo distal, excluindo as escamas das franjas. Todas as mulheres envolvidas nas estimativas de fecundidade foram medidas, e seu tamanho foi levado em consideração ao se analisar o efeito da infecção na alimentação do sangue e fecundidade.

Experimento II

Regime nutricional e longevidade

Este experimento foi semelhante ao Experimento I, mas avaliou a longevidade das fêmeas em função das diferentes oportunidades de alimentação de sangue. Os adultos foram dispostos em 16 gaiolas, cada uma contendo 50 fêmeas (25 infectadas e 25 não infectadas) e 25 machos não infectados. As fêmeas em oito gaiolas tiveram a oportunidade de se alimentar de sangue em um único dia (como no Experimento I), enquanto as fêmeas em cinco gaiolas tiveram a oportunidade de se alimentar de sangue 1 dia por semana durante 3 semanas, e as fêmeas em três restantes as gaiolas não tiveram a oportunidade de se alimentar de sangue.

As larvas foram criadas e atribuídas a gaiolas adultas usando o mesmo protocolo do Experimento I. No entanto, o número de larvas infectadas criadas individualmente para cada gaiola foi aumentado para 80 para garantir que cada bloco de tubos larvais produzisse pelo menos 25 fêmeas adultas infectadas. A maioria das fêmeas (97%) adicionadas às gaiolas tinha entre 9 e 12 dias de idade quando emergiram, as demais fêmeas emergiram com 13 dias de idade.

Uma vez que todas as gaiolas para adultos estavam completas, as soluções de açúcar foram removidas. No dia seguinte, duas refeições de sangue foram oferecidas às gaiolas como no Experimento I, exceto para três gaiolas onde as fêmeas não tiveram a oportunidade de alimentar-se com sangue (o tratamento "apenas com açúcar"). Como no Experimento I, as soluções de açúcar foram devolvidas às gaiolas após a segunda refeição de sangue. Este procedimento de alimentação, incluindo a remoção de açúcar, foi repetido todas as semanas para as cinco gaiolas que formam o tratamento de "refeição múltipla de sangue". Sempre que possível, o mesmo camundongo foi usado para a mesma gaiola em semanas sucessivas. Isso nem sempre foi possível devido à morte de dois ratos. Esses ratos foram substituídos por outros indivíduos da mesma colônia e da mesma idade. Todas as gaiolas receberam um pote de oviposição 2 dias após a primeira refeição de sangue ter sido oferecida, estes foram substituídos semanalmente em gaiolas do tratamento de refeição de sangue múltipla.

Nem todos os mosquitos fêmeas ofereceram a oportunidade de se alimentar com sangue. Como o objetivo do segundo experimento era testar se uma ou mais refeições de sangue influenciavam a sobrevivência de uma fêmea, as fêmeas que não haviam sido alimentadas com sangue foram removidas das gaiolas um dia após terem recebido um camundongo. As fêmeas não alimentadas com sangue foram visualmente identificadas pela cor e tamanho de seu abdômen. A presença ou ausência de sangue foi posteriormente verificada pela cor do homogenato quando as fêmeas foram preparadas para a contagem de esporos.

Como no Experimento I, a mortalidade foi acompanhada por 3 semanas após a primeira oportunidade de alimentação com sangue. Indivíduos mortos foram coletados diariamente, armazenados em frascos de plástico de 1,5 mL numerados individualmente e armazenados a -20 ° C até o tratamento posterior. O comprimento das asas não foi medido para as mulheres no Experimento II.

Identificação de infecções

Para identificação das fêmeas infectadas, cada indivíduo foi homogeneizado em frasco plástico de 1,5 mL contendo 0,5 mL de água desmineralizada. Os esporos foram contados usando um hemocitômetro e microscópio de luz de contraste de fase, cada esporo observado equivale a 5000 esporos no mosquito. Se nenhum esporo fosse visto, o indivíduo era considerado não infectado. Quando a contagem de esporos foi & gt3, o indivíduo foi considerado infectado. Alguns indivíduos com contagens de 1 ≤ 3 esporos foram descartados para evitar a inclusão de falsos positivos. A maioria das infecções não foram ambíguas. Além disso, o número de adultos infectados e não infectados estimado pela presença / ausência de esporos concordou estreitamente com o número esperado de indivíduos infectados / não infectados de cada gaiola. Isso indica que quase todas as larvas expostas à infecção foram infectadas.

Análise estatística

Os modelos levaram em consideração quando as mulheres morreram ou foram censuradas. Os indivíduos censurados eram aqueles ainda vivos no final de cada experimento ou removidos vivos das gaiolas no Experimento II quando julgados como não tendo sido alimentados com sangue quando dada a oportunidade de fazê-lo no dia anterior. Estimativas de α e λ variou entre os modelos devido à adição / subtração de valores associados aos efeitos individuais ou combinados do experimento, estado de infecção, tratamento e gaiola de origem. Os modelos foram comparados usando os Critérios de Informação de Akaike (AIC) ponderados para diferenças entre os modelos. Estes modelos incluídos onde α foi definido como 1,0, de modo que o tempo de sobrevivência foi distribuído exponencialmente com uma função de risco constante de λ. Os modelos foram ajustados usando a plataforma não linear do JMP ® versão 9.0.2. Os detalhes completos estão descritos no Apêndice S1.

A probabilidade de as fêmeas comerem sangue nas seis gaiolas do Experimento I foi analisada com um modelo de gráfico dividido binomial usando o lme4 pacote de R (http://r-forge.r-project.org/projects/lme4/). Parcelas inteiras eram gaiolas onde os machos estavam infectados ou não, com a subparcela sendo o status de infecção das fêmeas dentro das gaiolas. O volume de sangue coletado por fêmeas nessas gaiolas foi analisado no mesmo desenho de parcela dividida com um modelo misto de análise de variância (anova) usando JMP. Esse modelo também foi usado para analisar a fecundidade feminina.

O efeito da infecção no tamanho das fêmeas adultas no Experimento I foi analisado com um modelo de parcela dividida tomando a gaiola como um efeito aleatório. Este modelo não levou em consideração o status da infecção masculina, pois não poderia ter influência sobre o tamanho da mulher. Os modelos de volume e fecundidade da refeição sanguínea também foram realizados usando o comprimento da asa como covariável. Na análise da fecundidade das fêmeas alimentadas com sangue, apenas aquelas com um total de mais de 33 ovos (postos ou retidos) foram incluídos para normalizar a distribuição dos dados.


Fundo

A malária é um dos problemas de saúde mais graves que o mundo em desenvolvimento enfrenta, matando até 2,5 milhões de pessoas todos os anos [1] (ou seja, cerca de 5% de todas as mortes em todo o mundo são causadas diretamente pela malária). O problema é agravado pelas condições econômicas na maioria das áreas com malária [2] e só pode se agravar com a rápida disseminação de parasitas resistentes a medicamentos antimaláricos e de mosquitos resistentes a inseticidas. Assim, novos métodos de controle da malária são desesperadamente necessários.

Um método potencial de controle da malária, que está sendo desenvolvido em vários laboratórios em todo o mundo, é a manipulação genética de mosquitos. A ideia por trás disso é transformar os mosquitos com genes que os tornam refratários à infecção pela malária e, em seguida, liberá-los em populações naturais e, assim, tornar as populações de mosquitos incapazes de transmitir a malária. As esperanças para essa possibilidade foram levantadas pela observação de que há alguma variabilidade genética para a refratariedade do mosquito contra o parasita da malária [3, 4]. Essa refratariedade é baseada na encapsulação melanótica de seus estágios iniciais de desenvolvimento [5]. Os primeiros passos para atingir a manipulação genética foram recentemente realizados com a identificação dos genes responsáveis ​​pelo encapsulamento, melanização e morte das infecções iniciais da malária no mosquito [6, 7] e com a identificação de possíveis mecanismos de introdução desses genes nos genomas do mosquito [ 8, 9].

Portanto, é hora de discutir a melhor forma de empregar as ferramentas que produzem cepas inofensivas de mosquitos nas tentativas de controlar a malária [10]. Existem duas questões principais no lado ecológico da manipulação genética. Primeiro, em que condições pode-se esperar que a refratariedade se espalhe em uma população natural de mosquitos? Uma resposta a esta pergunta deve levar em consideração três parâmetros: o benefício da refratariedade que é devido a evitar os efeitos prejudiciais do parasita da malária na fecundidade [11, 12] e na mortalidade [13], o custo da refratariedade associado à manutenção [14] e montagem de uma resposta imune em insetos [15], e a eficiência do sistema de transformação. Em segundo lugar, se nem todos os mosquitos são completamente refratários, qual será o impacto da liberação de mosquitos transgênicos na situação da malária?

As respostas a essas perguntas só podem ser encontradas com uma combinação de trabalhos teóricos e empíricos sobre refratariedade em populações naturais de mosquitos. Em um passo nesse sentido, apresentamos um modelo teórico que descreve a propagação de genes refratários em uma população de mosquitos. Embora modelos teóricos anteriores tenham abordado essa questão [16, 17], nenhum considerou todos os três parâmetros mencionados acima. Além disso, estendemos os modelos combinando uma abordagem genética populacional e epidemiológica. Essa combinação não apenas pode produzir conclusões diferentes das abordagens por si só [18], mas também permite avaliar o efeito da liberação de mosquitos transgênicos sobre a prevalência da malária na população humana.


Biologia Reprodutiva e Comportamento de Tranosema rostrale (Hymenoptera: Ichneumonidae), um parasitóide de populações de Spruce Budworm (Lepidoptera: Tortricidae)

Tranosema rostrale (Brischke) (Hymenoptera: Ichneumonidae) é um importante parasitóide da lagarta dos abetos de baixa densidade Choristoneura fumiferana (Clemens) (Lepidoptera: Tortricidae) populações. Para investigar a eficácia deste parasitóide no ataque a populações de vermes do botão de abetos de baixa densidade, conduzimos um estudo laboratorial detalhado sobre sua biologia reprodutiva e comportamento, incluindo comportamento de acasalamento, fecundidade potencial, longevidade, busca de hospedeiro e comportamento de oviposição. Descobrimos que a ocorrência de acasalamento aumenta com o número de machos presentes na gaiola, mas diminui drasticamente quando as fêmeas acasalam anteriormente. Females may mate multiple times with different males in one breeding session and mating duration is significantly longer when a male mates the second time with the same female. Dissections of T. rostrale’s oviducts showed that it is a synovigenic species emerging with about 17 % of its lifetime egg load and develops most of its eggs in the first three days after emergence at 20 °C. Sugar, but not pollen, significantly increased the insect’s longevity compared to water. Spruce budworm larvae, silk from larvae and damaged balsam fir foliage triggered probing in T. rostrale females significantly more often than larval feces. The sequence of the parasitoid’s behaviors leading to successful attack is described as antennation, probing, insertion of the ovipositor, oviposition, and subsequent disinterest or resuming of the sequence. Defense mechanisms of the host larva such as vigorous movements, biting, and/or regurgitation and behavioral countermeasures by T. rostrale are described in detail.

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Mosquito Biology and the Role of Water

Depiction of the mosquito life cycle.
Art Cushman, USDA Systematics Entomology Laboratory, Bugwood.org

The mosquito life cycle consists of four developmental stages: egg, larva (referred to as the wriggler), pupa (referred to as the tumbler), and the adult. The life cycle, from egg to adult, takes approximately 8-10 days.

Mature female mosquitos generally require a blood meal prior to egg production and can lay masses of 50 to 200 eggs at a time in or on a water source. There are two mosquito egg types: floodwater eggs (laid in water but require a drying period to become viable) and permanent water eggs (require standing water to hatch). For the majority of permanent water mosquito species, the egg, larva, and pupa stages require water for development.

Adult mosquitoes emerge from stagnant water after completing development.
LayLa Burgess, ©2018 HGIC, Clemson Extension

Permanent water eggs hatch in 2-3 days once laid in or on exposed water. After hatching, a series of larval phases (referred to as instars) will occur indicated by molting and an increase in size. For approximately one week, the wrigglers (larvae) will feed on small pieces of settled organic matter in stagnant water. They periodically “wriggle” to the surface of the water to breathe air at this time. After reaching their final instar and feeding stops, the wriggler will begin to take on the comma-shaped appearance of the pupae (tumblers). The tumbler stage lasts approximately two days but can extend up to a week. The adult mosquito emerges, crawls out of the water, and flies once its body parts have hardened. At this time, the adult mosquito is ready to begin mating. Female and male mosquitoes use flower nectar as a carbohydrate (sugar) source for energy. Only female mosquitoes bite, as they require protein from a blood meal prior to producing new eggs.


Does paternal health status in mosquitoes influence maternal offspring results?

Barry Alto working in the biosecurity lab at UF/IFAS Florida Medical Entomology Laboratory. Credit: University of Florida

Scientists at the University of Florida Institute of Food and Agricultural Sciences are one step closer to learning the factors that ultimately lead to characteristic differences in mosquito offspring—a key takeaway in the make-up of mosquito species and a critical finding in the continued research of mosquito-borne illnesses.

"There are greater than 3,000 mosquito species around the world, and they are the most dangerous animal on the planet," said Barry Alto, a UF/IFAS associate professor of entomology at the Florida Medical Entomology Laboratory and a co-author on a new study. "The reason is because they cause human illnesses and deaths attributable to the pathogens they transmit ranging from malaria and filarial parasites to viruses."

In the latest study, "Paternal and maternal effects in a mosquito: A bridge for life history in transition" published in the Journal of Insect Physiology, researchers Kylie Zirbel Yanchula, lead author and a UF/IFAS doctoral graduate, and Alto used the yellow fever mosquito, known scientifically as Aedes aegypti, to take a fundamental look at the biology of this species. Specifically, they asked whether the quality of the mosquito mate influences reproductive allocation of resources such as macronutrients (lipids and proteins) to their offspring.

"To what extent do the health conditions (quality) of parents, parental effect, have on an offspring's success," said Alto. "We address this question using a model system of a mosquito, disentangling the relative importance of maternal (mom) and paternal (dad) effects on offspring."

In this study, the researchers used the offspring of mosquitoes collected in 2012 from the Florida Keys to establish a colony that has been maintained in a lab insectary at the UF/IFAS research center in Vero Beach. From that colony, the mosquitoes were raised in low and high-quality nutrient environments meaning they were fed on diets that consisted of high and low nutrition to produce high quality and low-quality males and females. Then, adult male and female mosquitoes were paired for mating to produce offspring for the experiment.

Female Yellow fever mosquito, Aedes aegypti. Credit: University of Florida

"A key takeaway to the findings shows that parental larval diet in mosquitoes results in different allocation of resources in offspring of parents depending on the nutritional condition of their mate. Maternal effects mostly influenced the number of eggs produced by females as well as their lipid investment of the eggs," said Alto.

Alto explains that females make unconscious physiological decisions determining the allocation of nutrients to their offspring during reproduction. The content of the eggs includes varying levels of nutrients. The amount of nutrients in the eggs represents the female investment, which ultimately can influence offspring health and development. During the experiment, researchers observed that as female mosquitoes mated with males fed high-quality diets, they invested higher amounts of nutrients to their offspring.

"Through a series of experimental tests that involved nutritional treatments to determine whether mate quality directly influences reproductive allocation by mosquito mothers, we demonstrate that when low-quality female mosquitos' mate with high-quality males, they invest higher amounts of lipid nutrients, to their offspring," added Alto.

Lipids are a source of energy for the mosquito larval. Lipids can be a determining factor to the offspring's survival. Studies on the biology of mosquitoes yield insights into strategies to exploit mosquito biology for purposes of controlling mosquitoes and the pathogens they transmit.

In future studies, Alto would like to track the allocation of resources to eggs of female mosquitoes during their entire lifespan and determine whether paternal nutrients influence hormone regulation in female mosquitoes.

"Hormone regulation is closely linked to reproduction and so it is a natural progression in the research," said Alto.


Supporting Information

Tabela S1

Hosts of Aedes sticticus, Aedes vexans, Coquillettidia perturbans, Culex erraticus, Culex peccator, Culex quinquefasciatus e Culex territans from Tuskegee National Forest, AL, USA (2001� and 2006�). Host use was determined by PCR-based assays identifying the vertebrate source of blood from field-collected mosquitoes.


Assista o vídeo: PICADA DE MOSQUITO NÃO É O QUE VC PENSA (Novembro 2021).