Evolução genômica em espécies da Subordem Ensifera, com ênfase em duas espécies Neotropicais de grilos Endecous Saussure, 1878 (Orthoptera: Phalangopsidae)

Abstract

The order Orthoptera includes about 30,000 crickets, grasshoppers, and katydid’s species. The genus Endecous, from the suborder Ensifera, is restricted to the Neotropical region and exhibits morphological, bioacoustics, and chromosomal variations. The application of molecular analyses can help in understanding the evolutionary history of the group. Orthoptera genomes are large and complex, with extensive repetitive regions that complicate complete assembly. As such, mitochondrial genomes are widely used in evolutionary studies, providing information on gene rearrangements and phylogenetic inferences. The repetitive regions of the genome include mobile sequences, such as transposable elements (TEs), which can influence genes and are linked to variations in genome size. This work aimed to expand knowledge about the structure and evolution of the genomes of two Endecous species and to discuss the relationship between genome size and evolutionary trends in Ensifera. In the first study, the first complete mitogenomes of Endecous chape and E. onthophagus were assembled, along with the partial mitogenome of Dianemobius nigrofasciatus. Phylogenetic analyses of 49 species from the infraorder Gryllidea were performed to infer the relationships of Endecous. Four types of gene order rearrangements were identified, aligning with the phylogenetic relationships found. The second study presented the genome sizes of E. chape and E. onthophagus through flow cytometry and a review of genome sizes in Ensifera. The content and diversity of TEs in both Endecous species’ genomes were also analyzed, offering an overview of the behavior of these elements over time. Ensifera species exhibit significant variation in genome size, with Gryllidea having smaller genomes than Tettigoniidea. TE analysis suggests a balance between new transpositions and excisions over time. These pioneering studies highlight the importance of expanding genetic research in Ensifera, given the large structural and evolutionary variations observed and the need for further studies on Endecous and related species to provide a broader and more robust understanding of the group’s evolutionary history.

A ordem Orthoptera inclui cerca de 30.000 espécies de grilos, gafanhotos e esperanças. O gênero Endecous, da subordem Ensifera, é restrito a região neotropical e apresenta variações morfológicas, bioacústicas e cromossômicas. A aplicação de análises moleculares pode auxiliar na compreensão da história evolutiva do grupo. Os genomas de Orthoptera são grandes e complexos, com amplas regiões repetitivas que dificultam sua montagem completa. Com isso, genomas mitocondriais são amplamente empregados em estudos evolutivos, fornecendo informações quanto a rearranjos e inferências filogenéticas. As regiões repetitivas no genoma incluem sequências móveis, como os Elementos transponíveis (TEs) que podem influenciar genes e estão ligados às variações de tamanho genômico. O objetivo deste trabalho foi expandir o conhecimento sobre a estrutura e evolução dos genomas de duas espécies de Endecous e discutir a relação entre tamanho genômico e tendências evolutivas em Ensifera. No primeiro estudo, foram montados os primeiros mitogenomas completos de Endecous chape e E. onthophagus, além do mitogenoma parcial de Dianemobius nigrofasciatus. Foram realizadas análises filogenéticas de 49 espécies da infraordem Gryllidea para inferir as relações de Endecous. Quatro tipos de rearranjos na ordem dos genes foram identificados, e estes se alinham com as relações filogenéticas encontradas. O segundo estudo apresentou o tamanho genômico de E. chape e E. onthophagus por citometria de fluxo, e uma revisão quanto ao tamanho dos genomas de Ensifera. Também foi analisado o conteúdo e a diversidade de TEs nos genomas de ambas as espécies de Endecous, oferecendo uma visão geral do comportamento desses elementos ao longo do tempo. As espécies de Ensifera apresentam grande variação no tamanho genômico, com Gryllidea possuindo genomas menores em comparação a Tettigoniidea. A análise dos TEs sugere um equilíbrio entre novas transposições e excisões ao longo do tempo. Os estudos realizados são pioneiros e destacam a importância de ampliar estudos genéticos em Ensifera, decorrente das grandes variações estruturais e evolutivas que podem ser observadas. Assim como a ampliação de pesquisas com Endecous e espécies próximas, gerando uma visão amplificada e robusta da história evolutiva do grupo.