DNA barcoding em Nematoda : uma análise exploratória utilizando sequências de cox1 depositadas em bancos de dados

Abstract

Tradicionalmente, os nematoides (Filo Nematoda) são identificados através de características morfológicas, mas essa abordagem nem sempre é suficiente. Além disso, há uma potencial diversidade críptica no filo muito difícil de ser detectada e descrita. Neste trabalho, avaliamos a eficácia do gene citocromo c oxidase I (cox1) como DNA barcode para nematoides. Através de uma ampla amostragem no banco de dados GenBank e de um rigoroso processo de curadoria, foram obtidas 4.283 sequências de cox1 atribuídas a 516 espécies e 196 gêneros de nematoides. A partir do conjunto de dados principal, adicionalmente compilamos 20 conjuntos de dados secundários, de modo a representar as categorias de subclasse (2), subordem (3), família (8) e gênero (7). Realizamos cálculos de distância interespecífica e intraespecífica para verificar se em alguma escala taxonômica do Filo Nematoda existe um barcoding gap que torne possível a definição de um limiar de distância genética. Adicionalmente, testamos a eficácia do gene cox1 como DNA barcode para a identificação de nematoides e utilizamos o software ABGD (Automatic Barcode Gap Discovery) para estimar o número de espécies presentes no conjunto de dados compilado. Apenas dois dos 21 conjuntos de dados analisados mostraram um barcoding gap consistente (Strongyloides e Strongyloididae), embora exista uma tendência forte ao barcoding gap em pelo menos outros sete conjuntos de dados. Nossos dados mostram que a posição do barcoding gap (ou da tendência a esse gap) varia muito, e que o uso de DNA barcoding em níveis taxonômicos inferiores, como gênero e família, gera resultados mais satisfatórios. Os resultados apontam que o gene cox1 funciona para a identificação de mais de 75% das espécies amostradas, o que sugere que esse marcador é eficiente para identificação de espécimes, embora seja atualmente subutilizado. No entanto, identificações incorretas de sequências do GenBank e problemas na delimitação de espécies dificultam a interpretação dos dados obtidos. Isso é corroborado pelas análises feitas no ABGD, que estimaram um número de espécies diferente que o previsto para a maioria dos conjuntos de dados analisados. Nossos resultados mostram que através da manutenção de um banco de dados de referência que obedeça a critérios taxonômicos rigorosos, o uso do gene cox1 como código de barras molecular pode se tornar um importante aliado dos caracteres morfológicos na taxonomia e sistemática de Nematoda.

Traditionally, nematodes (phylum Nematoda) are identified through morphological characteristics, but this approach is not always sufficient. In addition, there is a cryptic nematode diversity that is very difficult to detect and describe. We evaluated the effectiveness of cytochrome c oxidase subunit I (cox1) as a DNA barcoding gene for nematodes. Through extensive sampling in GenBank and a rigorous curation process, 4,283 cox1 sequences were obtained representing 516 species and 196 genera of nematodes. From the main data set, we compiled 20 sets of secondary data to represent the categories of subclass (2), suborder (3), family (8), and genus (7). We performed interspecific and intraspecific comparisons in multiple taxonomic levels of phylum Nematoda to search for a barcoding gap that makes possible the definition of a threshold. In addition, we tested the effectiveness of the cox1 gene as a species identifier for nematodes and used ABGD (Automatic Barcode Gap Discovery) software to estimate the number of putative species present in the compiled datasets. Only two of the 21 datasets analyzed showed a consistent barcoding gap (Strongyloides and Strongyloididae), although there is a strong tendency to a barcoding gap in at least other seven data sets. Our data showed that the position of the barcoding gap (or the tendency to it) greatly varies, and that the use of DNA barcoding at lower taxonomic levels such as genus and family yields more satisfactory results. Our analysis showed that cox1 successfully identifies more than 75% of the species sampled, which suggests that this marker is efficient for specimen identification although it is currently underexplored for this phylum. However, incorrect labeling of GenBank sequences and problems in species delimitation make it difficult to interpret the obtained data. As shown in the ABGD results, for most of the analyzed data sets the number of putative species inferred was different from the taxonomic labels informed on GenBank. Our results show that through the maintenance of a reference database that obeys rigorous taxonomic criteria, cox1 might be an important ally to morphology in nematode taxonomy and systematics.