Evolução da Metamorfose em Insetos - Análise Biológica

biologia atual Análise A evolução da metamorfose dos insetos James W Truman Departamento de Biologia e Laboratórios Friday Harbor Universidade de Washington 620 University Road Friday Harbor WA 98250 EUA Correspondênciatrumanjjaneliahhmiorg httpsdoiorg101016jcub201910009 A evolução da metamorfose dos insetos é uma das sagas mais importantes da história animal transformando pequenos e obscuros artrópodes do solo em um grupo terrestre dominante que moldou profundamente a evolução da vida terrestre A evolução do voo iniciou a trajetória rumo à metamorfose favorecendo maiores diferenças entre as fases juvenil e adulta A etapa inicial modificou o desenvolvimento pósembrionário resultando nas diferenças ninfaadulto características das espécies hemimetabólicas O segundo passo foi completar a metamorfose holometabolia e ocorreu alterando profundamente a embriogênese para produzir um estágio larval a ninfa se tornando a pupa para acomodar o desenvolvimento adiado necessário para fazer o adulto Esses padrões de história de vida em mudança estavam intimamente ligados a dois sistemas hormonaisKrüppel homólogo 1 Krh1 largoeE93Os ecdisteróides induzem e direcionam a muda através do receptor de ecdisona EcR um receptor de hormônio nuclear com vários alvos incluindo uma rede de fator de transcrição conservada a cascata de Ashburner que traduz características do pico de ecdisteróides nas diferentes fases da muda Com a evolução da metamorfose os ecdisteróides adquiriram uma função metamórfica que explorava a capacidade repressora da EcR não ligada tornandoa uma porta de entrada controlada por hormônios para o desenvolvimento tecidual precedendo a metamorfose JH direciona a ação do ecdisteróide controlandoKrh1expressão que por sua vez regula os outros genes que especificam o estágio JH aparece em grupos de insetos basais quando seus embriões mudam de crescimento e padronização para diferenciação Como a maior parte da embriogênese foi adiada para a vida pósembrionária com a evolução da holometabolia JH também adquiriu um papel importante na regulação do crescimento e desenvolvimento pósembrionário Detalhes de sua participação emlargoexpressão eE93supressão foram modificados à medida que os ciclos de vida se tornaram mais complexos e provavelmente subjacentes a algumas das mudanças observadas na mudança de metamorfose incompleta para completa Introdução Anfíbios e insetos proporcionam à maioria das pessoas o primeiro contato com a metamorfose A impressionante transformação de um girino em sapo é relativamente rápida mas podese acompanhar sua progressão dia após dia à medida que seus membros se estendem e sua cauda é reabsorvida A metamorfose nos insetos no entanto parece mais misteriosa pois seu exoesqueleto externo esconde as mudanças graduais que ocorrem em seu interior e só se veem os resultados quando a velha cutícula externa se desprende abruptamente como quando a borboleta emerge de sua crisálida A metamorfose é um traço da história de vida antiga que se estende profundamente às raízes dos anfíbios e muitos grupos de invertebrados Insetos são incomuns porém porque sua metamorfose é uma característica derivada que evoluiu bem depois que eles colonizaram a terra A metamorfose dos insetos está sob controle hormonal que tem sido objeto de estudo experimental por quase um século A importância dos insetos como competidores por alimentos e fibras bem como seu impacto na saúde humana e animal estimulou uma extensa pesquisa sobre sua fisiologia e desenvolvimento e especialmente como eles controlam sua metamorfose Os estágios iniciais desta pesquisa normalmente usavam grandes insetos que facilitavam as manipulações cirúrgicas e o isolamento de quantidades suficientes de tecido para extração de hormônios e caracterização química Os estudos genéticos e moleculares que se seguiram porém mudaram gradualmente para Drosophila melanogaster que ainda serve como uma plataforma inigualável para a descoberta de genes No entanto muitas características derivadas de Drosophila como um número invariante de instares larvais e uma substituição quase completa das células larvais pelas do adulto na metamorfose resultaram em uma diminuição ou perda de alguns aspectos do controle hormonal observado em insetos menos derivados Consequentemente apesar do fato de que o trabalho emDrosophila é responsável pela descoberta de praticamente todos os genes envolvidos na recepção hormonal seus efeitos a jusante e especificidade de estágio de ação as funções mais amplas de tais genes muitas vezes permaneceram obscuras por décadas e foram finalmente mostradas em insetos com padrões de história de vida menos derivados Por exemplo trabalhe no besouro da farinha Tribolium castaneum apresentou a prova de que oTolerante a metoprenogene Conheceu realmente codifica o receptor para o hormônio juvenil JH um hormônio chave que suprime a metamorfose 12 Além disso estudos sobre este besouro e a barataBlattella germanicamostraram que o fator de transcrição hélicevoltahélice Eip93F E93 é um gene mestre especificador de estágio que fica no topo de uma cascata de genes que produz o fenótipo adulto 3 Além do maisDrosophila esta discussão baseiase em outros sistemas de modelos de insetos comoBombyx morimanduca sexta Tribolium castaneumOncopeltus fasciatusPyrrhocoris apteruse Blattella germanica para o qual informações genômicas e genes R1252biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019ª2019 Elsevier Ltda Traduzido do Inglês para o Português wwwonlinedoctranslatorcom biologia atual Análise Ametábolo hemimetábolo holometábolo Paleopte 0 N 66 145 200 250 300 360 holometabola 420 Pterigota 485 biologia atual Figura 1 Filogenia dos insetos mostrando os principais tipos de desenvolvimento A figura mostra como os três principais tipos de desenvolvimento de insetos ametabólico hemimetabólico e holometábolo mapeiam a filogenia do inseto com exemplos dos estágios imaturo e adulto para cada um O asterisco indica formas neometabólicas que evoluíram independentemente uma história de vida com larva pupa e adulto Para as ordens principais a largura das caixas mostra o número de famílias ao longo do tempo Filogenia de 134135 com distribuições familiares adaptadas de 14 baseado em 136 técnicas de supressão podem ser tecidas em uma rica história de experimentação endócrina Embora esses poucos sistemas não comecem a cobrir a incrível gama de variação que se vê nos insetos é animador que estratégias de história de vida altamente derivadas como a neotenia feminina em Strepsiptera 45 e cochonilhas 6 ou a metamorfose completa que evoluiu paralelamente nos tripes 7 utilizam os mesmos interruptores moleculares que regulam os padrões de história de vida mais tradicionais Esta revisão explora as mudanças de desenvolvimento que acompanharam a evolução dos estágios de larva e pupa do inseto Em seguida concentrase nos dois principais sistemas hormonais que regulam a muda e a metamorfose dos insetos e considera como esses sistemas evoluíram para suportar a crescente complexidade das histórias de vida dos insetos Por fim examina nosso crescente conhecimento da função dos genes de especificação de estágio que regulam o fenótipo de cada estágio principal da vida e como esses genes e seu controle mudaram com a crescente complexidade das histórias de vida dos insetos processo denominado ecdise Consequentemente o crescimento do juvenil alterna entre um período de alimentação e crescimento a intermuda e uma muda O período de uma ecdise para a próxima é denominado instar Na maioria dos insetos há um número característico de ínstares entre a eclosão e a metamorfose mas a decisão de iniciar a metamorfose normalmente depende de atingir um tamanho característico específico da espécie8 Portanto nutrição abaixo do ideal ou lesões ou doenças podem resultar na intercalação de mudas adicionais até que esse tamanho seja alcançado No entanto os insetos são extremamente diversos em suas estratégias de alimentação e em algumas espécies a larva pode optar por um ínstar anterior para iniciar a metamorfose se as condições alimentares forem ruins por exemplo 9 Por qualquer critério os insetos são um grupo terrestre espetacularmente bemsucedido com diversas estratégias de história de vida e 28 ordens existentes figura 1 Os verdadeiros insetos e outros hexápodes como colêmbolos Collembola e diplurans Diplura divergiram de seus ancestrais crustáceos aquáticos e fizeram parte da invasão artrópode da terra que começou há mais de 450 milhões de anos A história de vida desses primeiros insetos foi semelhante à dos saltadores rabo de cerda Archaeognatha e traças Zygentoma de hoje Esses insetos primitivamente sem asas têm umametáboloestilo de vida que mostra desenvolvimento direto o filhote é uma miniatura Estratégias de história de vida de insetos Como seu exoesqueleto rígido restringe o crescimento e as mudanças na morfologia a história de vida de um inseto é pontuada por mudas durante as quais uma nova cutícula é formada e a antiga se desprende um biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019R1253 Idade milhões de anos atrás arqueogn Zigentoma Odonata efêmero Dermatter Zoraptera Plecoptera Orthoptera Mantodea Blattodea Mantophas Grylloblatti Phasmatod Embioptera Psocódea Phthirapter Thysanopt Hemiptera Hymenopte Megalopte Neuroptera Raphidiopt Coleoptera Trichoptera Lepidoptera Mecoptera Siphonaptera dípteros biologia atual Análise versão do adulto e sua morfologia é essencialmente inalterada durante seu crescimento para um adulto Como a maioria dos outros artrópodes os adultos dessas ordens ametabólicas continuam a mudar tipicamente alternando uma muda com um período de reprodução10 Os insetos são os únicos invertebrados que evoluíram para o vôo motorizado e dominaram os céus por mais de 100 milhões de anos até que os pterossauros apareceram no final do Triássico O voo forneceu um meio de evitar a predação mover se rapidamente entre manchas de alimentos dispersos e realizar dispersões de longo alcance Ordens iniciais de insetos alados como os extintos Paleodictyoptera e Megasecoptera também foram consideradas ametabólicas porque seus juvenis tinham pequenas asas articuladas que eventualmente se tornavam grandes o suficiente para suportar o vôo em ínstares posteriores1112 A evolução das asas e do voo no entanto apresentou problemas de desenvolvimento cuja solução proporcionou a oportunidade para o primeiro passo para a metamorfose 13 Em vez de crescer como pequenas asas articuladas o crescimento das asas nos juvenis ocorreu em almofadas alares imóveis que então se transformaram em asas articuladas na muda adulta Uma segunda mudança evidente nos insetos alados de hoje os Pteryogota foi que a muda adulta tornouse uma muda terminal A cessação da muda adulta provavelmente estava relacionada a tornar a asa o mais leve possível A redução de peso ocorre pela morte das células epidérmicas que secretam a cutícula da membrana da asa após a emergência do adulto No entanto sem essas células a cutícula da membrana da asa não pode ser feita novamente Os únicos insetos existentes que mudam suas asas são as mayflies Ephemeroptera uma ordem muito basal que tem um estágio de subimago alado que muda rapidamente para o adulto alado Os subimagos têm asas grossas e voam muito desajeitadamente Interessantemente A evolução da fuga então inaugurou a estratégia da metamorfose incompleta também conhecida comohemimetábolodesenvolvimento O estágio imaturo é chamado de ninfa e as ninfas geralmente se assemelham ao adulto mas não possuem asas Almofadas alares externas aparecem durante o crescimento ninfal mas não se transformam em asas funcionais até a muda adulta Ninfas e adultos geralmente ocupam habitats semelhantes exploram fontes de alimento semelhantes mas geralmente têm diferentes tipos de cutícula Embora ninfas e adultos geralmente tenham morfologias semelhantes em ordens como Odonata libélulas e Ephemeroptera efeméridas que possuem ninfas aquáticas que se transformam em adultos aéreos os dois estágios podem apresentar diferenças marcantes na forma do corpo A alta mobilidade do adulto hemimetábolo provavelmente preparou o terreno para a metamorfose completa A evolução do estilo de vida hemimetabólico envolveu principalmente alterações no desenvolvimento pósembrionário Como em seus ancestrais ametabólicos o plano básico do corpo adulto foi estabelecido durante a embriogênese embora algum grau de atraso no desenvolvimento como a adição de novas fileiras de unidades visuais ommatídeos ao olho em crescimento ocorra em alguns grupos A mudança para holometáboloo desenvolvimento porém envolvia uma alteração fundamental do desenvolvimento embrionário para produzir um estágio larval que apresentava pouca ou nenhuma semelhança com o adulto As adaptações dos estágios larval e adulto foram desacopladas no desenvolvimento o que permitiu a evolução de um estágio larval com motilidade reduzida mas maior capacidade de explorar recursos alimentares sem afetando especializações adultas para dispersão e reprodução 14 Esta inovação da história de vida resultou na rápida diversificação e radiação dentro do Holometabola 15 que inclui as ordens que possuem mais espécies Coleoptera a maior biomassa Hymenoptera e os maiores impactos na agricultura Lepidoptera e na saúde humana e animal Diptera Em insetos holometábolos a transição da larva para o adulto ocorre através do estágio de transição sem alimentação conhecido como pupa Os fósseis inequívocos mais antigos de larvas holometábolas são de cerca de 320 milhões de anos atrás16 Curiosamente nesta era de insetos gigantes os primeiros holometábolos eram bem pequenos Seu pequeno tamanho pode ter permitido que eles explorassem nichos indisponíveis ou não produtivos para seus parentes maiores Uma queda nos níveis de oxigênio antigos pode ter posteriormente condenado os gigantes mas teria tido pouco efeito sobre as pequenas formas holometábolas e pode ter aberto a porta para sua radiação 16 Alguns grupos hemimetabólicos como tripes e alguns hemipteras desenvolveram independentemente um estilo de vida semelhante ao holometábolo uma condição às vezes chamada de neometabolia 17 A larva de insetos com metamorfose completa Idéias sobre a metamorfose dos insetos remontam a Aristóteles 1819 e foram posteriormente construídos pelo anatomista Sir William Harvey que considerou a larva como o produto de um ovo imperfeito do qual o animal eclodiu antes de adquirir sua forma típica da espécie A pupa serviu então como um segundo ovo no qual a forma adequada do animal foi construída a partir dos restos da larva O refinamento posterior dessas ideias sustentava que a pupa correspondia à ninfa de formas hemimetabólicas 2021 mas essas ideias para a correspondência dos estágios de vida em insetos holometábolos e hemimetabólicos foram contestadas por outros pesquisadores que consideravam larvas e ninfas como estágios equivalentes 2223 Eles sustentaram que a pupa é um último estágio ninfal modificado 22 ou que a última muda ninfal se divide em um processo de duas etapas com a pupa formando a primeira etapa 23 Discussões dessas últimas ideias podem ser encontradas em outros artigos 2425 mas descobrimos que a ideia da larva surgindo de um estágio embrionário modificado se encaixa melhor com os dados de desenvolvimento endócrinos e moleculares disponíveis 2628 Usarei os termos larvas e ninfas para os estágios alimentares imaturos de insetos holometábolos e hemimetábolos respectivamente Durante a embriogênese regiões do embrião se organizam em primórdios destinados a formar pernas antenas olhos e assim por diante Em insetos hemimetabólicos tais primórdios crescem e se padronizam à medida que formam versões em miniatura da estrutura adulta Os embriões de espécies holometábolas têm o mesmo conjunto de primórdios mas experimentos clonais comDrosophilademonstrou que apenas parte de cada primórdio é utilizada para fazer uma estrutura larval reduzida enquanto o restante é separado para contribuir mais tarde para a contraparte adulta 29 Este padrão é bem ilustrado para o olho composto Figura 2UMA 3031 Em embriões hemimetabólicos o primórdio ocular inicia a organização com uma fileira de omatídeos em sua borda posterior seguida pela adição de fileiras sucessivas à medida que uma onda morfogenética avança anteriormente através do primórdio A ninfa eclode com um olho composto bem desenvolvido embora algumas espécies retenham um primórdio ao longo da margem anterior para adicionar fileiras adicionais R1254biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019 biologia atual Análise UMA Embrião Ninfa Adulto Escotilha fotorreceptores de nascimento 0 50 100 E1 Embrião Crescimento E2 E3 Larva Pupa Adulto Crescimento Morfogênese Diferenciação 0 50 E1 100 E2 pp E3 Dia 4 isomórfico Estágio B Dia 0 C morfogenética Estágio Crescimento Olho p muda 0h Alimentação 4d Asa Olho Asa L3 L4 L5 Pupa biologia atual Figura 2 Modificação do desenvolvimento embrionário e pósembrionário associada à evolução da larva A Comparação do desenvolvimento ocular em um inseto hemimetabólico generalizado gafanhoto com o de um inseto holometábolo mariposa A linha do tempo embrionária de desenvolvimento mostra o tempo de deposição das três cutículas embrionárias linha preta epicutícula linha vermelha procutícula Os fotorreceptores começam a nascer em momentos semelhantes mas os embriões de mariposa produzem apenas os primeiros fotorreceptores enquanto os gafanhotos mostram uma produção estendida de fotorreceptores A porção não utilizada do primórdio do olho laranja claro na lagarta é mantida através do crescimento larval e eventualmente forma o disco imaginal do olho que forma o olho composto adulto Adaptado de 28 e baseado em 3147 Momento da muda embrionária 3852 B Lagartas demanduca sextatêm alguns primórdios imaginais que invaginam cedo para formar um disco imaginal o disco da asa em verde e não contribuem para a larva enquanto outros vermelho estão associados com sua contraparte larval e fazem a cutícula larval mas no último instar larval eles se desdiferenciam e invaginam para formar um disco imaginal de formação tardia As imagens confocais de montagens inteiras coradas com iodeto de propídio mostrando o primórdio ocular p contorno pontilhado no dia 0 do último instar larval quando faz parte da monocamada epidérmica e no dia 4 quando invagina para formar o disco ocular o asterisco indica fotorreceptores larvais logo atrás do primórdio Durante o mesmo período o disco alar se transforma de um simples saco em uma estrutura complexamente dobrada com incipientes veios alares Adaptado de 41 C Primórdios imaginais que se formam cedo verdecontra os discos de formação tardia vermelho mostram diferentes padrões de crescimento isomórfico como um disco de formação precoce eles crescem durante os períodos de intermuda e muda enquanto na estratégia de formação tardia o crescimento ocorre apenas na fase inicial de cada muda larval Em ambas as estratégias o crescimento muda para um modo morfogenético no início do ínstar final da larva nas mudas ninfais subseqüentes Em embriões de espécies holometábolas ao contrário o primórdio ocular produz apenas um conjunto inicial e posterior de fotorreceptores que se diferenciam nos olhos laterais simples estemas característicos das larvas A porção anterior do primórdio permanece dormente durante o crescimento larval mas no último instar larval sofre morfogênese no disco imaginal do olho31 As pernas dos Lepidoptera apresentam um desafio metamórfico mais complexo porque o animal faz dois tipos diferentes de pernas complexas durante sua vida a lagarta tem pernas torácicas encurtadas e modificadas para agarrar enquanto a mariposa ou borboleta adulta tem pernas típicas para caminhar A formação de uma perna que anda seja durante a embriogênese em um grilo 3233 ou pósembrionário em umDrosophiladisco imaginal da perna ocorre através de um padrão semelhante de recrutamento de genes de padronização proximodistal 34 Essa cascata de padronização é interrompida em um ponto intermediário nos embriões da mariposamanduca sexta produzindo a perna de lagarta modificada 35 A perna da lagarta no entanto retém um remanescente do primórdio da perna embrionária 3637 que sofre extensa proliferação e morfogênese no último estágio larval e se combina com algumas das células larvais à medida que completam o programa de padronização para formar a perna andante adulta 37 A forma larval então surge da interrupção dos padrões ancestrais de crescimento e padronização dos tecidos As estruturas que são organizadas antes da parada são adaptadas à forma larval enquanto o restante do primórdio é transportado para contribuir com o sistema adulto Figura 2UMA O ponto em que os programas embrionários param para formar a estrutura larval e o grau em que as células larvais contribuem para a versão adulta varia de acordo com a espécie e o sistema orgânico considerado27 Os embriões de insetos normalmente produzem três cutículas embrionárias e estas são bem desenvolvidas em formas hemimetabólicas38 A primeira cutícula embrionária é delicada e se deposita com a finalização da segmentação e estabelecimento dos primórdios embrionários O embrião então entra em uma fase de rápido crescimento e padronização que termina em grande parte no fechamento dorsal quando biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019R1255 Mariposa gafanhoto tamanho Primórdio biologia atual Análise ele deposita uma segunda cutícula embrionária denominada cutícula proninfal Este estágio de próninfa tem a forma geral da ninfa embora suas proporções possam ser limitadas pelos limites da casca do ovo Sua cutícula difere da cutícula ninfal e pode apresentar especializações para escape da casca e local de oviposição Seguese a diferenciação e maturação dos tecidos e a deposição da primeira cutícula ninfal Propusemos que a próninfa foi a precursora do estágio larval 26 porque os processos de padronização que foram interrompidos na formação da larva foram aqueles que ocorrem durante a formação da próninfa Além disso algumas próninfas apresentam adaptações comportamentais únicas como movimentos de rastejar pelo corpo que lhes permitem escapar do local de oviposição39 e tais especializações específicas do estágio podem ter sido préadaptações importantes para a evolução da larva 26 Argumentamos ainda que os embriões de holometábolos sofreram apenas duas mudas durante a embriogênese 26 no entanto o trabalho posterior 38 mostraram que várias espécies de insetos holometábolos também produzem três cutículas embrionárias embora a segunda cutícula seja um tanto reduzida e careça de endocutícula Uma condição mais derivada é observada quando o primórdio imaginal não contribui para a larva mas se invagina no corpo onde se torna um disco imaginal em formação inicial Discos de formação precoce não são encontrados no besouroTribolium embora sejam encontrados em grupos mais derivados de besouros 26 Em Lepidoptera os únicos discos de formação precoce são os discos alares e genitais Figura 2B enquanto em Diptera superiores comoDrosophila praticamente todas as estruturas adultas vêm de discos em formação precoce 29 As únicas células epidérmicas que retêm um padrão ancestral de desenvolvimento são os histoblastos abdominais pequenas coleções de células diploides que produzem cutícula larval e depois pupal antes de proliferarem e se espalharem pelo abdômen para formar a cutícula adulta Os primórdios imaginais mostram duas fases diferentes de crescimento Figura 2B C Nos ínstares larvais préterminais seu crescimento é sensível às condições nutricionais e proporcional ao da larva como um todo Durante este período os discos de formação precoce têm uma vantagem de crescimento distinta sobre suas contrapartes de formação tardia Figura 2C Na melhor das hipóteses eles secretam apenas uma fina epicutícula 40 e pode proliferar durante os períodos de muda e intermuda Os primórdios que se transformam em discos no último ínstar larval entretanto são partes integrantes da epiderme larval nos ínstares préterminais Como tal eles fazem a cutícula através da última parte da muda e da intermuda e sua proliferação é restrita a uma breve explosão no início de cada muda No último instar ambos os tipos de primórdios mudam para um programa morfogenético que torna seu crescimento independente da entrada externa de nutrientes4142 A Pupa e os Discos Imaginais e Primórdios Como descrito acima a origem do estágio pupal tem sido uma questão controversa ao longo dos anos Em apoio à visão clássica de que a pupa corresponde à ninfa hemimetabólica propusemos 26 que o estágio imaturo responsável pelo crescimento mudou da ninfa para a próninfa quando esta se transformou em uma larva capaz de se alimentar O número de ínstares proninfaislarvais aumentou para acomodar o crescimento enquanto o número de ínstares ninfais diminuiu à medida que a ninfa se tornou um estágio de transição sem alimentação agora reconhecido como a pupa A pupa forneceu então um molde ou gabarito para o corpo do adulto no qual as estruturas adultas posteriormente se diferenciaram e amadureceram mas também desenvolveu adaptações para garantir sua sobrevivência como um tipo de cutícula característico Se a pupa ocorre dentro de um ambiente protegido então a cutícula da pupa é tipicamente fina transparente e sem adornos pupas expostas ao meio ambiente como as crisálidas de borboletas A pupa é tipicamente formada a partir de células larvais reprogramadas bem como células de primórdios imaginais por exemplo 37 A contribuição relativa desses dois depende do órgão e da espécie em questão Umprimórdio imaginalé uma coleção de células larvais com uma capacidade embrionária latente que lhes permite desdiferenciarse parcialmente e sofrer crescimento e morfogênese para formar parte ou a totalidade de uma estrutura adulta Os primórdios imaginais geralmente estão associados às estruturas larvais correspondentes mas suas células permanecem diplóides enquanto as células larvais circundantes podem se tornar altamente poliploides A condição ancestral para tais primórdios é provavelmente semelhante àquela observada para os primórdios antenais patas e oculares de Lepidoptera Figura 2B C 2740 Esses primórdios são partes integrantes da epiderme larval formando uma nova cutícula larval a cada muda e adicionando camadas de endocutícula durante a intermuda No início do último instar larval porém eles param de produzir endocutícula se desprendem da cutícula larval se desdiferenciam parcialmente e iniciam a proliferação e a morfogênese41 À medida que crescem muitas vezes invaginam na cavidade do corpo para se tornarem de formação tardiadiscos imaginais Ecdisteróides e o controle da muda e metamorfose Os ecdisteróides são esteróides polihidroxilados que são feitos de colesterol dietético ou esteróis vegetais relacionados43 Figura 3 UMA Sua função primária é induzir a muda e eles cumprem essa função em todos os artrópodes 4445 Nos insetos os ecdisteróides circulantes geralmente vêm das glândulas protorácicas embora em algumas espécies outros tecidos como a epiderme os enócitos e as gônadas adultas também tenham essa capacidade As glândulas protorácicas secretam ecdisona que é posteriormente hidroxilada a 20hidroxiecdisona 20E pela ecdisona 20monooxigenase nos tecidos periféricos4346 20E é normalmente considerada a forma ativa do hormônio mas a ecdisona pode funcionar por conta própria no início da muda ou programas metamórficos por exemplo 47 O controle da secreção de ecdisona pelas glândulas protorácicas é complexo mas os dois principais atores são os hormônios peptídicos das células neurosecretoras do cérebro o hormônio protoracicotrópico e os peptídeos semelhantes à insulina48 As funções dos ecdisteróides no controle da metamorfose dos insetos têm paralelos marcantes com as dos hormônios tireoidianos no direcionamento da metamorfose dos anfíbios4950 Esses paralelos serão enfatizados ao longo desta seção Como visto emFigura 3A os níveis de ecdisteróides são baixos durante a intermuda mas mostram um pico maior durante cada muda Como a ecdisona 20monooxigenase é regulada positivamente durante as mudas 43 46 os tecidos periféricos em vez das glândulas protorácicas determinam a composição esteróide durante o pico Normalmente a ecdisona predomina no início do pico com 20E tornandose predominante posteriormente por exemplo 51Figura 3UMA R1256biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019 biologia atual Análise UMA PTTH insulinas Tecidos periféricos B DNA vinculativo Ligando vinculativo Cérebro protorácico glândulas Ecdisona 20 monooxigenase EcRA AB Ativação C D E F EcRB AB Ativação 20E E 9cisRA De outros EcR RXR ou EcR EcR Coleoptera EcR RXR ou EcR EcR L4 L5 Pupa corepressores Adulto Lepidoptera dípteros lipídio Dias ECR USP Coativadores C Tecidos larvais 20E 20E ECR USP B1 ECR USP B1 EcRB1 EcRE cromatina fechada EcRE cromatina aberta corepressores Coativadores Outras vias de sinalização 20E 20E EcRUSP EcRA ECR USP UMA UMA EcRE Tecidos imaginários EcRE cromatina fechada RÉ cromatina aberta biologia atual Figura 3 O sistema ecdisteróide dos insetos A A ecdisona E é produzida pelas glândulas protorácicas e secretada principalmente sob a influência de dois hormônios cerebrais o hormônio protoracicotrópico PTTH e as insulinas de insetos E é então convertido em 20hidroxiecdisona pelos tecidos periféricos O título de ecdisteróide é baseado emmanduca sexta51137 e mostra ecdisteróides totais para as mudas de larvas e pupas mas ecdisona e 20E separadamente para a muda para o adulto B A estrutura do receptor de ecdisona EcR mostrando os diferentes domínios da proteína A maioria das espécies expressa duas isoformas de EcR que variam na capacidade de transativação de seu domínio AB58 Dependendo do grupo de insetos EcR pode atuar como um homodímero ou heterodimerizar com o receptor de retinóide X RXR RXR se liga a ligantes como 9cisácido retinóico 9cisRA mas existem variantes que não possuem o domínio de ligação ao ligante ou se ligam a um lipídio estrutural constitutivo A última forma é chamada Ultraspiracle USP O EcR no último grupo não pode formar homodímeros Adaptado de 58 C Antes da metamorfose emDrosophila tecidos larvais e imaginais expressam diferentes isoformas de EcR Em ambos os casos o complexo EcRUSP não ligado ligase ao seu elemento de resposta EcRE e ligase a correpressores que suprimem a transcrição A ligação do ecdisteróide leva à abertura da estrutura da cromatina e à ativação do gene As duas principais isoformas diferem nesta capacidade e esta diferença pode suportar diferentes funções para ecdisteróides em tecidos larvais versus imaginais EcRE elemento de resposta à ecdisona RE elemento de resposta para outros fatores de transcrição A deposição de uma nova cutícula seja no período embrionário ou pósembrionário requer um pulso de ecdisteróides Cada uma das três cutículas embrionárias produzidas durante a embriogênese do gafanhoto está associada a um pico ecdisteróide52 No Drosophila os embriões que não possuem as enzimas biossintéticas da ecdisona passam pela embriogênese mas não produzem uma cutícula larval e têm uma aparência fantasmagórica que resultou em tais mutantes sendo chamados de Grupo de Halloween Esta coleção de mutantes posteriormente forneceu as ferramentas para a dissecação da via biossintética da ecdisona 53 O receptor de ecdisona Tanto os ecdisteróides quanto os hormônios tireoidianos atuam por meio de membros da subfamília do Grupo II de receptores hormonais nucleares o receptor do hormônio tireoidiano TR no caso dos anfíbios e o receptor da ecdisona EcR nos insetos54 A estrutura de EcR é típica para esta subfamília Figura 3B tem dois C4dedos de zinco no domínio carboxílico para mediar a ligação do DNA o domínio E de ligação ao ecdisteróide e uma região aminoterminal AB que é diferencialmente emendada para fazer duas isoformas principais EcRA e EcRB 5556 Essas duas isoformas são encontradas em todos os insetos 57 mas não se sabe se suas funções diferem com os diferentes tipos de desenvolvimento metamórfico Assim como outros membros desta subfamília de receptores nucleares alguns EcRs de insetos podem homodimerizar ou formar heterodímeros com outro receptor nuclear o receptor retinóide X RXR Em insetos mais basais o RXR se liga a ácidos graxos como 9cisácido retinóico como visto em seu homólogo vertebrado EcRRXR passou por uma evolução considerável dentro dos insetos Figura 3B 58 O domínio de ligação ao ligante de RXR foi aparentemente perdido em besouros Nos dípteros e lepidópteros o RXR foi modificado para se ligar a um lipídio estrutural e é chamado de Ultraspiracle USP enquanto o EcR desenvolveu uma interface de dimerização expandida que facilita a produção de dímeros EcRUSP mas impede a formação de homodímeros EcR58 Como a maioria dos sistemas modelo para estudar a ação dos ecdisteróides vem dessas duas ordens sabemos muito sobre as funções dos heterodímeros EcRUSP mas pouco sobre os homodímeros EcR ou os efeitos da ligação do ligante ao RXR O heterodímero EcRUSP está tipicamente no núcleo e ligado ao DNAFigura 3C 59 Sem ligante a EcRUSP recruta proteínas remodeladoras do nucleossomo para compactar a cromatina e causar repressão local Com a ligação de 20E coativadores como as histonas acetilases são trocados pelos corepressores para abrir a estrutura da cromatina e facilitar a transcrição o biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019R1257 título de ecdisteróide biologia atual Análise UMA Intermuda muda componente no início do pulso ecdisteróide 51 é provável que seja o formulário responsável por esses eventos Isto é seguido pelofase de indução da cutícula começando com a secreção de uma epicutícula externa e depois a procutícula feita de proteína e quitina Se a cutícula será rígida ou flexível depende de sua composição protéica As camadas externas da procutícula a exocutícula eventualmente tornamse fortemente reticuladas tornandoas extremamente duras e resistentes à degradação As camadas internas a endocutícula continuam a ser depositadas mesmo depois que a velha cutícula se desprende e a nova se expande Ecdisona ou baixos níveis de 20E não podem provocar a produção de cutícula em vez disso são necessários altos níveis de 20E por exemplo 47 Essa diferença é importante pois os tecidos periféricos são responsáveis pela conversão da ecdisona a 20E 43 controlando assim a duração da fase preparatória e o início da produção de cutícula Uma fase preparatória estendida é especialmente importante para a muda da pupa para o adulto para permitir tempo suficiente para a diferenciação e crescimento necessários para fazer muitas estruturas adultas O término prematuro dessa fase e a produção precoce de cutícula são observados quando pupas de lepidópteros são injetadas com altas doses de 20E ou outros agonistas ecdisteróides 65 eles mostram uma resposta de hiperecdisonismo tornandose adultos malformados com cutícula nua e olhos pequenos porque o alto 20E forçou a deposição de cutícula antes da conclusão da formação de escamas e crescimento dos olhos ofase ecdisíacaé o último da muda e envolve a degradação e descamação da velha cutícula e expansão e curtimento da nova Durante esta fase proteases e quitinases degradam a endocutícula antiga deixando a exocutícula altamente reticulada mas fina Uma cascata de neuropeptídeos então orquestra uma sequência comportamental para romper e eliminar a velha cutícula ecdise sentido estrito e em seguida expanda e crie um link cruzado para o novo 66 Esses eventos requerem a retirada dos ecdisteróides Este requisito para a retirada do 20E é o motivo pelo qual os insetos tratados com imitadores de ecdisteróides que não são facilmente metabolizados geralmente morrem no final da muda sem derramar sua velha cutícula 67 As diferentes fases da muda têm padrões característicos de expressão gênica Figura 4B Estes foram identificados pela primeira vez no contexto dos efeitos da ecdisona na metamorfose usando glândulas salivares cultivadas do mosquitoQuironomous tentans68 A adição de ecdisona às glândulas larvais evocou uma sequência temporal estereotipada de puffs regiões de cromatina expandida denotando atividade transcricional ao longo de seus cromossomos politênicos gigantes fornecendo a primeira evidência de que os hormônios esteróides podem ativar diretamente a transcrição gênica A comparação dos padrões de puffing com e sem inibidores da síntese de proteínas indicou que alguns genes eram alvos diretos de esteróides enquanto outros estavam a jusante desse conjunto inicial Análise quantitativa desses puffs e seus requisitos de esteróides por Michael Ashburner e colegas 69 usandoDrosophilaglândulas salivares identificou uma rede de interações gênicas frequentemente chamada de cascata Ashburner Embora muitos desses genes sejam específicos do tecido e codifiquem genes efetores existe um conjunto central de fatores de transcrição que são expressos em todos os tecidos em cada muda e entre espécies70 72 Muitos desses fatores de transcrição são receptores nucleares órfãos e constituem um circuito genético que interage e interpreta esse título de ecdisteróide traduzindoo em programas temporais de atividade gênica necessários para as diferentes fases preparatório Estágio Alto 20E ecdisíaco Estágio E ou baixo 20E Declínio de 20E Cutícula indução Estágio B 20E Alta 20E Baixo 20E ou E Genes precoces Limite alto E74A E75B Cedo tarde Condey genes DHR3 DHR4 Baixo por exemplo E74B limite Tarde βFtzF1 biologia atual Figura 4 Relação das fases do processo de muda com o título de ecdisteróide e os vários componentes da cascata Ashburner A Os requisitos de ecdisteróides para as três principais fases do processo de muda B Os componentes da cascata do fator de transcrição que estão ativos durante as fases correspondentes da muda e sua relação com o título de ecdisteróide Os genes são exemplos de fatores de transcrição de cada classe o domínio de ligação ao ligante medeia a repressão ou ativação do núcleo com base na presença ou não do ligante As duas principais isoformas de EcR diferem tanto em sua funcionalidade quanto em sua distribuição tecidual NoDrosophila melanogaster EcRB1 tem um domínio de ativação independente de ligante que falta em EcRA EcRB1 é encontrado através dos estágios larvais com EcRA juntandose a ele no último instar e na metamorfose 5660 mas no último momento eles são separados em diferentes tipos de células com células larvais expressando EcRB1 e células imaginais apenas EcRA 56 Ecdisteróides e Crescimento e Muda A ação dos ecdisteróides em causar a muda da cutícula é uma função antiga desses hormônios que antecede seu envolvimento na metamorfose A cutícula do inseto é multicamada e feita principalmente de proteínas e fibras de quitina um polímero de N acetilglucosamina6162 Mesmo no maior inseto a epiderme que secreta a cutícula tem apenas uma única célula de espessura Essa monocamada produz a cutícula que fica acima dela O processo de muda da cutícula pode ser dividido em várias fases63 que eu condensei em três Essas fases são orquestradas por diferentes características do pulso ecdisteróide Figura 4UMA O aumento do título de ecdisteroide evoca ofase preparatóriaque envolve um componente de compromisso que determina a natureza da muda por exemplo larval contrapupa 64 e os eventos celulares de desprendimento da epiderme da cutícula sobrejacente apólise a secreção de fluido de muda no espaço interveniente divisão celular e a diferenciação de novas organelas epidérmicas como um cabelo sensorial e sua cavidade Esses eventos podem ser evocados por níveis baixos de 20E ou ecdisona por exemplo 47 Como a ecdisona é o principal R1258biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019 título de ecdisteróide biologia atual Análise da muda 72 Nem todos os detalhes das interações neste circuito foram resolvidos mas sabese o suficiente sobre as interações de componentes individuais para apreciar sua função geral Como visto emFigura 4B diferentes partes da cascata estão associadas às diferentes fases da muda Os primeiros genes que são diretamente induzidos por ecdisteróides incluem classes de baixo e alto limiar73 Os genes de classe de baixo limiar como E74B parecem estar associados com a fase preparatória enquanto os genes da classe de alto limiar como E74Ae E75B estão associados à fase de iniciação da cutícula Os membros da classe de alto limiar também suprimem os genes de baixo limiar encerrando assim a fase preparatória Consequentemente a duração da fase preparatória é relativamente plástica e pode ser mantida pelas condições hormonais apropriadas desde que os genes de alto limiar não sejam induzidos Os altos títulos de esteróides também evocam a ativação de genes precocestardios comoReceptor Hormonal Drosophila 3DHR3 que têm alguma sensibilidade a esteróides mas dependem dos genes iniciais para sua ativação completa 74 Os genes de saída como os das proteínas da cutícula são alvos desses fatores de transcrição assim como os ecdisteróides por exemplo 7577 Um quadro completo de como todos os membros da cascata agem para direcionar o complexo programa de montagem da cutícula ainda não foi feito Genes comoDHR3feed forward para ativar genes tardios comobFtzF1 cuja expressão também requer a remoção de 20E 78bFtzF1 está envolvido em alguma indução posterior do gene da cutícula por exemplo 76 mas também induz a produção do receptor do hormônio desencadeante da ecdise um hormônio chave que controla a descamação da cutícula 79 Portanto manter níveis elevados de 20E no final da muda evitabFtzF1expressão e a descamação da velha cutícula Ecdisteróides e Metamorfose Os ecdisteróides também impulsionam o desenvolvimento metamórfico de maneira análoga ao hormônio da tireoide e à metamorfose dos anfíbios4950 Os girinos de anfíbios começam em uma fase de pré metamorfose caracterizada pelo crescimento dependente de nutrientes do girino incluindo seus brotos de membros A secreção de tiroxina T4 pela glândula tireoide causa prometamorfose caracterizada por TRuma expressão crescimento acelerado e padronização de brotos de membros e a indução de TRbOs tecidos em desenvolvimento subsequentemente adquirem atividade de desiodase permitindo a conversão local de T4 em triiodotironina T3 80 Apenas o T3 é capaz de causar clímax metamórfico e atua através do TRbpara evocar os eventos dramáticos de perda da cauda e a erupção dos membros anteriores Para os insetos o período desde a eclosão até o início do último estágio larval é análogo à prémetamorfose dos anfíbios tanto os tecidos larvais quanto os primórdios imaginais crescem de maneira dependente de nutrientes durante esse período Este estado de pré metamorfose é amplamente mantido pela presença de JH ver abaixo e restringe a ação do ecdisteróide à muda Quando o crescimento da larva ou ninfa excede seu tamanho limite para a metamorfose 81 sua próxima muda será para o último instar larval ou ninfal No último instar larval do Holometabola os tecidos passam por uma mudança chamada compromisso de pupa64 Como na prometamorfose em anfíbios durante o compromisso pupal os programas de genes mudam do crescimento simples para a preparação de tecidos para a metamorfose Essas mudanças são vistas em tecidos larvais por exemplo 82 e em discos imaginais e primórdios que mude para crescimento morfogenético e padrão de pupa 42 Esse compromisso com a metamorfose é irreversível e pode ocorrer de forma mosaica em diferentes momentos nos tecidos da larva NoDrosophila este período também envolve um aumento dramático em EcR mas no início da metamorfose os discos imaginais e as células larvais expressam diferentes isoformas de receptores56 Essas diferentes isoformas de receptores refletem papéis diferentes para os ecdisteróides na metamorfose dessas duas classes de célulasFigura 3C Os tecidos larvais mostram forte ativação gênica para iniciar a metamorfose e a falta de ecdisteróides ou EcR ou a presença de uma forma negativa dominante de EcR EcRDN 83 previne a metamorfose Esses tecidos expressam EcRB1 que possui um domínio de ativação adicional que suporta altos níveis de indução gênica em resposta a 20E 59 O desenvolvimento metamórfico dos discos imaginais ao contrário é bloqueado pela falta de ecdisteróides ou pela presença de EcRDN mas ocorre se o EcR for removido mesmo se o esteróide estiver ausente 84 Para os tecidos imaginais portanto os ecdisteróides fornecem principalmente um sinal permissivo que permite o progresso de programas contínuos de padronização de tecidos e especificação celular Essas células expressam EcRA que não possui um domínio de ativação aminoterminal Como sugerido emFigura 3C a ação de EcRA provavelmente enfatiza a função de EcRUSP para apoiar a remodelação local da cromatina fornecendo assim acesso para outras vias de controle do desenvolvimento para conduzir as mudanças prémetamórficas 85 De fato uma das principais funções dos ecdisteróides nos tecidos imaginais é remover a repressão imposta por seu próprio sistema receptor Consequentemente as mutações que bloqueiam a produção de ecdisona resultam em déficits de desenvolvimento muito mais graves do que os mutantes que removem EcR ou USP por exemplo 55 Curiosamente um fenômeno semelhante é visto em alguns tecidos em Xenopogirinos em que a remoção de TRumapermite que alguns tecidos completem a metamorfose na ausência do hormônio tireoidiano86 Hormônio Juvenil e Controle da Natureza da Muda Os JHs Figura 5 A controlar a entrada em metamorfose e permitir que os pulsos ecdisteróides evoquem diferentes tipos de mudas 87 Os JHs são uma família de sesquiterpenos sendo o mais comum o JHIII epoximetilfarnesoato Dependendo da espécie ou estágio a estrutura de JH varia no número de grupos epóxido e nas ramificações laterais metil versus etil JH é sintetizado por glândulas cefálicas pareadas os corpos allata Tem uma grande variedade de funções sendo a principal delas o controle sobre a progressão através dos diferentes estágios da vida durante o crescimento e a metamorfose87 Também pode regular aspectos da reprodução 8889 bem como controlar polimorfismos de pigmentos determinação de castas em insetos sociais controle comportamental em abelhas operárias e alguns polimorfismos sazonais 63 Limitarei minha discussão sobre JH a suas ações sobre crescimento e metamorfose JH é um hormônio lipossolúvel e penetra facilmente na cutícula Baixas doses aplicadas topicamente podem suprimir localmente a metamorfose na epiderme subjacente enquanto o resto do inseto avança em sua história de vida Isso foi notavelmente ilustrado pelo fisiologista de insetos VB Wigglesworth que escreveu suas iniciais em cutícula de ninfa no dorso de insetos em metamorfose Rhodniuspela aplicação criteriosa de um extrato contendo JH 90 A capacidade de JH e seus mímicos de agir através da superfície biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019R1259 biologia atual Análise UMA B Cérebro hemimetábolo holometábolo Figura 5 O sistema de hormônio juvenil JH dos insetos A JH é sintetizado e liberado do par Corpora Allata CA situado posteriormente ao cérebro A JHIII é a JH de ocorrência mais ampla B Títulos JH típicos para insetos hemimetabólicos e holometábolos com base nos títulos de gafanhotos 138 e a mariposamanduca sexta139140 As regiões sombreadas são períodos da muda C O caminho para as ações desenvolvimentistas de JH após 94 JH ligase ao seu receptor Met que se liga à hsp83 citoplasmática na ausência de ligante JHMet então se transloca para o núcleo onde se dimeriza com Taiman Tai e se liga aos elementos de resposta JH JHRE O principal alvo JH para as funções de desenvolvimento é oKrüppel homólogo 1Krh1 fator de transcrição D Pupas do besouroTribolium castaneumresultante de larvas injetadas com RNA de fita dupla no 4ºínstar larval Larvas recebendo uma construção de controle egfp passam por mudas larvais subsequentes normais e formam pupas de tamanho normal aqueles que receberam Met RNAi imitaram os efeitos da remoção de JH e pupas em miniatura precocemente formadas A partir de 1 copyright 2007 Academia Nacional de Ciências EUA E Exemplos dePyrrhocoris apterusmostrando que o knockdown mediado por RNAi de componentes na via de resposta JH no 4ºinstar ninfal levam à formação de adultos precoces em vez de 5ºinstar ninfas Imagens de 97 CA JHIII N4 N5 último Adulto L4 L5 último Pupa Adulto C JH D E JH Conheceu Krh1 x x JH conheceu JH tai met Krh1 JHRE egfp dsRNA TcMet RNAi N5 adultos precoces Adulto biologia atual contato tornou esse hormônio um alvo importante para o desenvolvimento de agentes específicos para o controle de insetos 67 O padrão geral do título JH é bastante consistente durante a vida embrionária e pósembrionária Durante a embriogênese o HJ às vezes está presente no ovo recémposto mas é rapidamente metabolizado e está ausente no início e no meio da embriogênese mas depois aparece após o fechamento dorsal quando os tecidos do embrião adulto amadurecem e a última cutícula embrionária é depositada9193 O crescimento subseqüente de larvas e ninfas ocorre em um ambiente de alta circulação JH Figura 5B Em insetos hemimetabólicos os níveis de JH são altos durante o penúltimo estágio ninfal mas depois caem durante a muda até o último estágio ninfal JH é então ausente durante a muda para o adulto Em insetos holometábolos o padrão é semelhante pois JH está presente à medida que as larvas progridem através de seus ínstares mas depois desaparece no início do último ínstar larval para preparar o terreno para a formação da pupa JH então reaparece transitoriamente durante o pulso ecdisteróide prépupal que direciona a muda para a pupa mas depois desaparece para permitir a diferenciação do adulto o jhreceptor Os efeitos no desenvolvimento das funções de JH são mediados por um receptor intracelular da família básica de fatores de transcrição hélice alçahélice PerArntSim bHLHPAS94 Está relacionado com o receptor de arilhidrocarboneto de vertebrados mas é o único membro da família cooptado para servir como receptor de hormônio Ele é codificado pelo Tolerante a metoprenoConheceu que foi identificado pela primeira vez emDrosophilaem uma triagem para mutantes resistentes ao metopreno imitador de JH 95 Estabelecendo queConheceuera um receptor JH foi complicado emDrosophilaporque esta mosca tem um segundo gene receptorcélula germinativa expressagce que deu origemConheceupor duplicação de genes 96 A demonstração de que Met de fato medeia as ações antimetamórficas de JH veio de insetos que possuem apenas umConheceugene como o besouroTriboliume o bug PyrrhocorisFigura 5D E Em ambosConheceuknockdown por interferência de RNA RNAi causou metamorfose prematura e perda de sensibilidade à JH exógena 197 A prova definitiva de que Met e Gce são receptores JH então veio usandoDrosophila genética 98 Além disso Met demonstrou ligar JH e imitadores de JH em concentrações fisiológicas e a interação do ligante com resíduos no bolso de ligação do ligante foi resolvida para Gce 99 Met ou Gce heterodimeriza com Taiman outro membro da família bHLHPAS também conhecido como Coativador de Resposta a Esteróides SRC oubFtzF1 Interacting Steroid Coactivator FISC 94 Figura 5C Essa interação é intrigante pois Taiman também participa da ação da ecdisona como parte de um complexo coativador com a EcRUSP O alvo principal do JHMet é o geneKrüppel homólogo 1Krh1 que codifica um C2H2fator de transcrição do dedo de zinco Em muitas espécies a remoção de Krh1 imita tanto a perda de JH quanto a perda de Met Figura 5E Pensase também que a JH tenha um receptor de membrana ainda não identificado que pode ser especialmente importante para algumas das funções reprodutivas da JH94 Se este receptor de membrana tiver um papel na metamorfose é provável que seja favorável ao MetGce pois a remoção do último imita totalmente a remoção de JH As Ações de JH As ações embrionárias de JH são pouco compreendidas A JH normalmente aparece durante a embriogênese por volta da época do fechamento dorsal à medida que o embrião muda do crescimento e padronização para a diferenciação dos tecidos da ninfa ou larva do primeiro instar26 Os embriões variam muito porém em sua sensibilidade ao JH exógeno administrado antes desse período Eles parecem ser insensíveis a JH através da segmentação e estabelecimento de brotos de membros e outros primórdios período que se encerra com a primeira muda embrionária Em embriões de grupos mais basais como gafanhotos e grilos o tratamento com HH após esse período interrompe a morfogênese e o próximo pulso de ecdisona induz a diferenciação prematura do tecido2633 Esta ação de JH na supressão do padrão tecidual está de acordo com sua ação morfostática nos primórdios imaginais descritos abaixo Em contraste com o que é visto com espécies basais hemimetabólicas em embriões holometábolos o tratamento com JH tem efeitos comparativamente leves sendo confinado principalmente à supressão de movimentos morfogenéticos blastocinese dentro do ovo 100 De fato a maioria dos processos morfogenéticos que são R1260biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019 3 título de JH biologia atual Análise sensíveis ao tratamento JH em embriões de gafanhotos foram deslocados para o reino pósembrionário no Holometabola onde ainda exibem sua sensibilidade JH Uma ação embrionária do JH é oposta ao que se esperava de seus efeitos pósembrionários Conforme descrito abaixo JH é geralmente considerado como tendo um status quo efeito na muda fazendo com que o inseto produza o mesmo tipo de cutícula que tinha antes Em grilos e gafanhotos embrionários no entanto o tratamento JH após a muda E1 resulta em um salto para uma muda ninfal E3 em vez de repetir a muda E1 2633 O experimento reverso de impedir quimicamente a produção de JH em embriões da barataNauphoeta cinerea teve o efeito oposto de bloquear o aparecimento de características ninfais 101 NoBlattella germanica o uso de RNAi materno para suprimir a produção de JH ou seu receptor produziu uma variedade de fenótipos um dos quais sendo uma parada como uma próninfa aparente 102 Mais precisa ser feito mas nos embriões desses insetos hemimetabólicos o JH parece servir para promover o desenvolvimento da ninfa JH tem duas categorias principais de ação durante a vida pós embrionária é clássicostatus quoação está ligada ao pulso ecdisteróide que causa uma muda 103 A presença ou ausência de JH no início do pulso ecdisteróide afeta o comprometimento das células determinando assim se a muda será uma muda progressiva para o próximo estágio ou umastatus quomuda repetindo o mesmo estágio 64 O comprometimento ocorre no início da fase preparatória de modo que as divisões celulares necessárias e a reprogramação dos genes de resposta ocorram antes que os altos níveis de 20E causem a produção de cutícula Uma relação modificada é observada durante a transição larvapupa na qual o comprometimento pupal das células larvais é causado pelo pequeno pulso ecdisteróide que termina a alimentação e induz a busca por um local de pupação A própria muda pupal é atrasada por horas a dias até a ocorrência do grande pico prépupal de ecdisteróides Uma segunda classe de ação JH tem a ver com o controle da forma que o inseto assumirá na próxima muda amorfostáticoação de JH 104 Conforme detalhado acima a larva carrega primórdios imaginais como discos imaginais invaginados ou como regiões de células diplóides que têm a capacidade de se desdiferenciar parcialmente e sofrer morfogênese pupal A presença tônica de JH nos períodos de intermuda em ínstares larvais préterminais atua para evitar que esses discos e primórdios iniciem a morfogênese prematura41 Em insetos hemimetabólicos JH desaparece no final da muda até o último estágio ninfal para permitir a formação do adultoFigura 5B Insetos holometábolos também mostram a eliminação de JH da circulação de larvas de último estágio Neste último porém JH reaparece durante o pulso ecdisteróide prépupal O reaparecimento de JH tem duas funções Em alguns insetos garante que os tecidos imaginais passem por uma muda de pupa em vez de pular diretamente para o adulto103 Uma segunda função está relacionada ao fato de que parte da proliferação e padronização celular para estruturas adultas começa na fase final da larva e se estende através da muda pupal até as fases iniciais do desenvolvimento adulto quando podem ser desativadas por altos níveis de 20E Níveis elevados semelhantes de 20E ocorrem durante o pico prépupal e a presença de JH impede que eles desliguem permanentemente a proliferação e a padronização105 JH parece desempenhar um papel semelhante durante a pupariação emDrosophila 106 Variações nos Requisitos para JH As larvas de insetos variam drasticamente em como respondem à implantação de corpos allata ativos ou ao tratamento com JH exógeno Muitas larvas e lagartas de besouros respondem passando por mudas larvais adicionais e tornandose larvas gigantes Por outro lado os mesmos tratamentos não farão com que as larvas de Diptera criem um ínstar larval extra Nas primeiras espécies o número de ínstares larvais é um tanto plástico e pode ser modificado por manipulações nutricionais enquanto nas últimas o número de ínstares larvais é fixo Tornouse claro recentemente porém que mesmo nas espécies que apresentam plasticidade clássica mediada por JH nem todos os ínstares são sensíveis a JH 107109 Experimentos clássicos em um inseto sugador de sangue Rhodnius prolixus e a maior mariposa de ceraGalleria mellonella mostraram que uma ninfa de primeiro ínstar ou a epiderme de larvas de primeiro ínstar poderiam sofrer metamorfose diretamente se expostas ao ambiente hormonal do último estágio ninfal ou larval Esses resultados fundamentaram a ideia de que a presença de JH era essencial para toda muda larval ou ninfal Recentemente porém foi demonstrado que larvas deBombyx morique não tinha o receptor JH ou as enzimas para produzir JH no entanto progrediu através das duas primeiras mudas larvais e só iniciou a metamorfose após o 3terceiroestádio larval 107108 Esses estudos e outros semelhantes no bugPyrrhocoris apterus108 mostram que JH não é necessário para as primeiras mudas do juvenil Esses resultados sugerem que um fator promotor da metamorfose é liberado após as primeiras mudas e uma vez que aparece o JH é necessário para suprimir a metamorfose e manter o estágio juvenil O ínstar em que esse fator promotor de metamorfose aparece pela primeira vez pode determinar se há ou não plasticidade controlada por JH no número de ínstares Por exemplo podese especular que emDrosophilatal fator não aparece até que a larva tenha cruzado o tamanho limite para a metamorfose e portanto o último estágio larval já tenha sido estabelecido Há uma lista crescente de peptídeos que influenciam o crescimento de insetos 110 como os do cérebro do corpo gordo e dos discos imaginais em crescimento Como isso pode se relacionar com os fatores que promovem a metamorfose não está claro mas provavelmente fornecerá uma história intrigante para o futuro Pensavase que a progressão através dos ínstares larvais era muito diferente nos nematóides em comparação com os insetos já que no primeiro a progressão é controlada por um circuito genético de genes heterocrônicos111 enquanto se pensava que os insetos usavam interruptores hormonais para progredir em suas séries Parece agora que o conjunto inicial de ínstares em insetos provavelmente também é conectado enquanto os últimos ínstares nos quais ocorre a maior parte do crescimento têm uma plasticidade regulada por hormônios para lidar com os desafios nutricionais Precisamos reexaminar se alguns dos genes heterocrônicos de nematóides também podem funcionar em insetos para regular a parte inicial conectada de sua série larvalninfal Genes de especificação de estágio e estratégias de história de vida Um avanço importante na última década foi a apreciação do papel dos genes de especificação de estágio Por analogia com o papel dos genes homeóticos que estabelecem diferenças ao longo do eixo espacial do inseto os genes de especificação de estágio estabelecem diferenças de estágio ao longo de seu eixo temporal Eles são a personificação do compromisso e determinam o caráter do biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019R1261 biologia atual Análise eu ii B Br E93 eu P UMA eu BrE93 E93 x BrE93 LA mosaico Krh1 iii JH Ecdisteróides 4 Baixo 20E MIFs D JH 20E P2 C L8 L9 L10 JHMet eu eu eu eu P BrEx93 Ex 93 UMA Krh1 Genes precoces Linha alta eu C Br PN N1 eu 1 eu1 Cedo tarde E93 Broad Early g enes resh Baixo th JH Krh1 Tarde euF euF Larval pupa NF pu pu Adulto Conjuntos de genes efetores E93 UMA UMA biologia atual Figura 6 Papel dos genes de especificação de estágio no direcionamento das histórias de vida dos insetos A derrubada baseada em RNAi de ampla ou E93 emTribolium castaneumaltera a progressão ao longo do ciclo de vida i Relação de largo Br e E93 com a progressão normal de larva L para pupa P para adulto A ii A remoção de Broad faz com que a larva do último instar mude para um mosaico larvaladulto em vez de uma pupa Imagens em Ai e Aii republicadas com permissão de The Company of Biologists de 119ª2008 iii A destruição de E93 na larva resulta em múltiplas mudas larvais em vez de formar uma pupa C Adaptado de 125 iv A eliminação de E93 na pupa resulta em uma segunda pupa P2 em vez de um adulto de 3 B Níveis de expressão delargo BrE93 eKrüppel homólogo 1Krh1 emTribolium castaneummostrando como seus níveis se relacionam com JH e picos de muda de ecdisteróides barras vermelhas e pretas e interações entre os vários genes níveis de 125128 Outros fatores indutores de metamorfose MIFs podem estar envolvidos na indução ampla e E93 em alguns tecidos do último instar larval C Resumo da mudança na expressão deKrh1largo eE93em hemimetabolous como barata e basal Tribolium e insetos holometábolos derivados moscas superioresLargoA expressão é uma característica dos estágios de ninfa N e pupa Pu e é mantida por JH atuando por meio de Krh1 Os estágios anteriores de pró ninfa PN e larval L são caracterizados por pouca ou nenhumalargoexpressão E93 determina o estágio adulto em todos os casos e serve como porta de entrada para a metamorfose de espécies hemimetabólicas e holometabólicas basais mas sua função de porta de entrada é assumida porlargoem Holometabola derivado D Intersecção das vias a jusante de JH e de ecdisteróides para determinar a natureza específica do estágio das mudas larvais pupais e adultas Os genes em caixas são componentes da cascata Ashburner que são comuns a todas as mudas muda subsequente Esses genes resumidos emFigura 6 normalmente incluemKrh1largoeProteína induzida por ecdisona 93F E93 Todos foram inicialmente identificados emDrosophilae associado à ação ecdisteróide durante a metamorfose A função de largopara estabelecer o estágio de pupa foi inicialmente demonstrado em Drosophila112113 mas o âmbito das funções deE93e Krh1só foi revelado pelo trabalho em insetos com desenvolvimento menos derivado Em insetos holometábolosKrh1largo eE93dirigem os programas genéticos associados à larva pupa e adulto respectivamenteLargotambém chamadoComplexo AmploBrC foi o primeiro a ser descoberto e sua ação é mais conhecida Pertence à família de fatores de transcrição BricabracTramtrackBroad dedo de zinco BTBZF Dependendo da espécie pode haver de quatro a seis isoformas principais que compartilham um BTB comum domínio mas variam em seus pares C2H2dedos de zinco em seu terminal carboxila 114 O domínio BTB pode interagir com co repressores e coativadores bem como apoiar a remodelação da cromatina115 As interações precisas que Broad usa porém não são bem compreendidas A proteína ampla aparece à medida que os tecidos larvais se comprometem com o desenvolvimento da pupa116 eDrosophilamutantes sem tudolargoAs isoformas permanecem como larvas de último estágio e não iniciam seus programas prémetamórficos112 experimentos emDrosophila mostram que Broad suprime programas relacionados a larvas e adultos 113117 enquanto ativa genes específicos para o estágio de pupa Esta dupla ação de Broad é notavelmente evidente em Tribolium em que o amplo knockdown por RNAi resulta na larva do último estágio tornandose um mosaico larvaadulto em vez de uma pupa Figura 6UMA 118119 R1262biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019 biologia atual Análise Em insetos hemimetabólicoslargoé expresso durante os ínstares ninfais mas depois desaparece no último ínstar quando a ninfa se transforma no adulto 120122 Esse padrão de expressão parece apoiar a proposta de que o estágio ninfal corresponde à pupa holometábola mas o knockdown baseado em RNA delargoem ninfas de estágio inicial dos insetos Oncopeltus fasciatuse Pyrrhocoris apteruse a barataBlattella germanicanão causaram metamorfose precoce No entanto impediu que as almofadas das asas das ninfas mudassem para um padrão prémetamórfico de crescimento aprimorado 97120122 sugerindo um papel ancestral paralargono controle do crescimento das asas e morfogênese No entanto trabalhos recentes sobre o críquete Gryllus bimaculatus mostrou que o knockdown de Broad de fato causa metamorfose precoce 123 As diferenças entre os efeitos em grilos versus outras espécies podem refletir diferenças no papel de largoou diferenças na eficácia do knockdown de genes mediado por RNAi As almofadas das asas das ninfas têm os mais altos níveis de largoexpressão 122 e um knockdown incompleto em algumas espécies pode afetar as asas mas não o resto do animal Mais trabalho é obviamente necessário para estabelecer selargoé o gene de especificação de estágio para a ninfa E93codifica um fator de transcrição hélicevoltahélice Foi originalmente estudado emDrosophilaporque foi um sopro inicial específico do estágio que apareceu pela primeira vez na glândula salivar prépupal tardia 124 Experimentos de knockdown de genes em insetos hemimetabólicos e holometábolos mostraram que E93 especifica o estágio adulto3 Na ausência de E93 as baratas ninfas permanecem como ninfas permanentes Da mesma forma no besouroTriboliuma forma adulta não é feita seE93expressão é suprimida A supressão de E93 na larva de último instar resulta em muda larval contínua 125 enquanto o knockdown na pupa resulta na muda para outro estágio de pupa 3 Figura 6UMA A E93 funciona como uma proteína pioneira abrindo locais em toda a cromatina para fornecer acessibilidade aos conjuntos de genes necessários para formar o adulto126 Também reprimelargoexpressão fechando a cromatina ao redor do gene 126 Krh1é frequentemente considerado como o gene de especificação de estágio para os estados ninfais e larvais e portanto fornece uma razão para igualar ninfas e larvas2497127 Seu envolvimento na muda larval e ninfal no entanto está no contexto de sua função de mediar a ação de JH 128129 As primeiras mudas larvais que não requerem JH também não requeremKrh1 108 tãoKrh1não é necessário para a muda larval por siTambém Krh1depois passa a controlar a formação da pupa nos casos em que JH reaparece na prépupa para prevenir a formação precoce do adulto por exemplo 130 Krh1largo eE93expressão são todos sensíveis a sinais hormonais e também interagem uns com os outros Figura 6B Como observado acimaKrh1é o principal alvo de JH e os níveis de proteína Krh1 são freqüentemente usados como um proxy para o título de JHLargo eE93 expressão são induzidas por ecdisteróides mas também podem ser induzidas por outros fatores que aparecem durante o último instar larval por exemplo 41 Krh1 suprimeE93expressão em ambas as baratas 24 eTribolium130 A relação de JHKrh1 comlargoexpressão porém é complexa JH mantém largoexpressão em ninfas 120122 mas em larvas holometábolas JH inibe o aparecimento de Broad 116 Mas uma vez que as células larvais se tornam pupais comprometidas porlargo indução eles agora agir de forma ninfal porque JH agora mantémlargo expressão De fato as pupas tratadas com JH mantêmlargo expressão e realizar uma segunda muda de pupa em vez de se tornar um adulto 113 Dependendo da espécie Broad e E93 podem inibir um ao outro 113130 Implicações evolutivas dos genes de especificação de estágio e seu controle Tem havido uma controvérsia contínua sobre como os estágios ninfais e adultos das formas hemimetabólicas evoluíram para os estágios larval pupal e adulto do HolometabolaLargoe E93 fornecem informações importantes sobre essa controvérsia mas à primeira vista levam a conclusões um tanto conflitantes olargo os dados suportam a homologia da ninfa para a pupa A proninfa hemimetabólica e a larva holometábola expressam relativamente poucolargo mas este gene é então expresso proeminentemente na ninfa e na pupa respectivamente A questão importante discutida acima é selargoatua como um gene de especificação de estágio para a ninfa assim como para a pupa A resolução deste ponto é necessária para estabelecerlargofunção ancestral e fornecerá uma visão mais clara sobre a origem do estágio de pupa O papel deE93apresentou um quadro um pouco diferente É claro queE93determina o estágio adulto em insetos hemimetabólicos e holometábolos Em ninfas hemimetabólicas JH agindo através de Krh1 suprimeE93e assim mantém o estado ninfal Na falta deKrh1E93é expresso e causa diferenciação adulta Isso tem sido referido como a via MEKRE93 24 com E93 fornecendo a porta de entrada para a metamorfose Este também é o caso do besouroTribolium castaneum A queda dos níveis de JH e Krh1 na larva de último estágio permiteE93expressão mas o resultado é uma pupa em vez de um adulto Com referência à indução inicial de E93 o besouro mostra uma progressão de duas mudas de larva para pupa e depois de pupa para adulto em vez de apenas uma única muda para o adulto Isso é consistente com a ideia de que a pupa surgiu da muda terminal sendo dividida em duas partes para acomodar a transição de larva para adulto23 No besouro porémE93expressão é transitória porque JH e Krh1 reaparecem durante a transição larvapupa para suprimirE93e permitirlargoser expresso para causar diferenciação pupal O desaparecimento da HJ após a ecdise pupal permite entãoE93 expressão a supressão delargo e diferenciação adulta EmboraE93expressão proporciona a entrada na metamorfose em Tribolium aparentemente não desempenha esse papel em Holometábolas mais derivados comoDrosophilaE93ainda determina o estágio adulto mas não é expresso até o final do período prépupal 131 Além de especificar o estágio de pupa em moscas largoassumiu o papel de porteiro metamórfico como mostrado porlargomutantes nulos parando como larvas pré metamórficas 112 Esta mudança deE93paralargono controle da entrada em metamorfose pode explicar a variação observada dentro do Holometabola na necessidade de sinalização JHMetKrh1 para fazer uma pupa Enquanto a falta deKrh1expressão durante a transição larva pupa deTriboliumresulta em primórdios imaginais passando por diferenciação de adulto em vez de pupa uma falta semelhante de JH em muitas larvas de lepidópteros comoBombyx mori ou emDrosophila não NoTribolium o uso deE93iniciar a metamorfose significa que ela deve então ser suprimida pelo JHMetKrh1 biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019R1263 biologia atual Análise caminho para permitirlargoexpressão e desenvolvimento pupal 125 Com o atraso da expressão do E93 emDrosophilaentretanto JH não é mais necessário durante a transição larvapupa para suprimir a diferenciação precoce do adulto JH ainda está presente naquele período em moscas no entanto por causa de sua segunda função de impedir que os altos níveis de 20E da muda de pupa terminem os programas de padrão metamórfico 105106 Conclusões A vida dos insetos é dominada por mudas que segmentam sua história de vida em ínstares discretos que permitem crescimento e mudanças na morfologia Cada muda é iniciada e coordenada por um grande pulso de ecdisteróides que atuam através de um circuito genético conservado a cascata Ashburner que traduz as características do pulso de esteróides na síntese de uma nova cutícula e na descamação da antiga Figura 6D O caráter da muda no entanto é determinado por genes de especificação de estágio que selecionam os conjuntos de genes efetores que são acionados pela cascata No Holometabola os genes de especificaçãoE93 e provavelmente tambémlargo funcionam como proteínas pioneiras que abrem grandes extensões de cromatina permitindo o acesso aos fatores de transcrição necessários para a diferenciação adulta e pupal respectivamente JH atuando através do fator de transcrição Krh1 exerce o maior controle sobre os genes de especificação de estágio Como os hormônios de desenvolvimento e os genes de especificação de estágio se relacionam com a evolução do padrão de ninfa e adulto de insetos hemimetabólicos no padrão larva pupaadulto do Holometabola tem sido uma questão persistente de controvérsia A evolução da larva homoletábola envolveu alterações fundamentais na embriogênese Nas ordens hemimetabólicas a embriogênese normalmente gera uma aproximação em miniatura da forma adulta No Holometabola ao contrário a embriogênese é alterada para produzir uma larva cuja forma tem pouca relação com a do adulto Os programas ancestrais de crescimento e padronização são truncados e as estruturas resultantes adaptadas para uso na nova forma larval Esse truncamento também resultou em primórdios persistentes que sofrem morfogênese diferida no final do crescimento larval para fazer a primeira aproximação do adulto na forma de pupa As fases de crescimento embrionário e padronização alteradas para formar a larva foram aquelas que ocorrem durante um estágio embrionário críptico a próninfa que precede a formação da ninfa e o aparecimento normal de JH Dada a sensibilidade do estágio próninfa à exposição precoce de JH um avanço heterocrônico de JH para esse estágio inicial pode ter causado a interrupção do padrão necessário para formar a larva A próninfa apresenta baixos níveis delargoem comparação com a ninfa e esta característica de pouco ou nenhumlargoa expressão na larva é consistente com sua origem no estágio de próninfa Embora haja evidências conflitantes sobre a existência ou não de largoé realmente um gene de especificação de estágio ninfal sua expressão é claramente uma característica de ninfas Figura 6C JH através de Krh1 mantémlargoexpressão através dos estádios ninfais Uma relação semelhante de Broad com JH também é evidente na pupa holometábola Uma vez que as células larvais tornamse pupais e começam a expressarlargo JH não pode mais desligar essa expressão e de fato JH é necessário paralargo expressão durante a muda da pupa para evitar a diferenciação precoce do adulto Além disso o tratamento de pupas com JH suporta uma reindução de largoresultando em uma segunda pupa ao invés de um adulto O que não entendemos porém é como JH suprimelargoexpressão em estágios larvais enquanto promove largoexpressão em ninfas A resposta pode estar no controle de largoexpressão na proninfa relação que não foi examinada E93determina o estágio adulto em insetos hemimetabólicos e holometábolos mas sua relação com amboslargoe JH via Kr h1 é complexo e com diferentes recursos de suporte Mais insights de ciclos de vida derivados Krh1largoeE93também são geneschave envolvidos nos ciclos de vida altamente derivados observados em alguns insetos Dentro das ordens hemimetabólicas uma história de vida semelhante à holometábola evoluiu em tripes ordem Thysanoptera e em alguns Hemiptera cochonilhas Coccidae cochonilhas Pseudococcidae e moscasbrancas Aleyrodidae Os tripes têm dois estágios larvais que se alimentam seguidos de dois a três estágios de pupa sem alimentação antes de se tornarem adultosLargoA expressão é baixa no primeiro estágio larval mas depois aumenta no segundo instar larval em preparação para a produção da propupa o primeiro instar pupal e continua durante a produção da pupa 7 Nos hemípteros apenas os machos apresentam uma metamorfose complexa Como nos tripes na cochonilha japonesa Planococcus kraunhiaelargotranscritos aparecem como a muda da larva que se alimenta para uma prépupa e depois para uma pupa 132 Em ambos os tripes 133 e cochonilhas 6 a expressão de E93 acompanha a expressão delargoquando entram na série pupal mas depoisE93continua sozinho na formação do adulto Essa evolução paralela de um ciclo de vida parecido com um holometábolo no Neometábola um grupo de insetos que são claramente membros do clado hemimetábolo pode fornecer informações valiosas sobre dois aspectos das mudanças que deram origem ao Holometábola Em primeiro lugar sua metamorfose de seus estágios larvais para adultos não envolve um ínstar semelhante à pupa mas sim dois a três desses ínstares Isso difere da ideia de que o instar terminal da ninfa tornouse especializado como a pupa homometabólica por exemplo 22 A estratégia neometabólica é mais parecida com a nossa proposta de que a conversão da próninfa em um estágio larval de alimentação resultou em pressão de seleção para concentrar a atividade alimentar na larva e fazer da ninfa um estágio de transição 26 Essa transformação foi seguida por uma redução no número de ínstares de ninfa pupa para um único ínstar de pupa evidente no Holometabola hoje Os tripes também podem estar no processo de tal redução com uma subordem a Tubulifera tendo três ínstares semelhantes a pupas enquanto a outra Terebrantia reduziu a pupa a dois ínstares Embora os machos dos hemípteros que apresentam um estilo de vida neometabólico formem um macho móvel e alado as fêmeas são neotênicas e permanecem sésseis e semelhantes a larvasninfas Normalmente essas fêmeas se reproduzem assexuadamente durante parte do ano e só começam a produzir machos em épocas de estresse Expressão deE93é muito baixo em tais mulheres associado com a sua incapacidade de assumir uma forma adulta 6 Dentro do Holometabola a neotenia também foi desenvolvida nos Strepsiptera uma ordem de insetos parasitas relacionados a besouros e parasitas de vespas e hemípteros A fêmea permanece larviforme e nunca deixa o hospedeiro enquanto o macho sofre uma metamorfose normal O macho mostra a expressão esperada delargoeE93durante sua progressão metamórfica enquanto a fêmea expressa pouco ou nenhum desses dois fatores de transcrição45 R1264biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019 biologia atual Análise visões alternativas para a origem da pupa A transição ninfa adulto é simples JH agindo através de Krh1 suprimeE93e mantémlargo o declínio de JH no último instar ninfal permite E93expressão suprimindo assimlargoe causando diferenciação adulta Essa relação é um tanto modificada nos holometábolos basais conforme representado porTribolium Aqui a repressão E93por JHKrh1 na larva também controla a entrada na metamorfose e essa relação é tomada como suporte de que a transição larvapupa corresponde à transição ninfaadulto 24 97 No entanto a repressãoE93 por JHKrh1 é visto novamente na seguinte muda da pupa para o adulto A muda pupaadulto é mais parecida com a última muda ninfal porque Broad agora está presente e JHKrh1 funciona na pupa para manterlargoe inibirE93Incluir Broad na relação indica que a muda pupaadulto corresponde à muda ninfaadulto Para finalmente interpretar as relações que são vistas na metamorfose porém precisamos de mais informações sobre a regulação hormonal das mudas embrionárias de espécies mais basais As relações hormonais continuaram a mudar após a evolução da metamorfose completa como visto em grupos altamente derivados como os Diptera superiores Figura 6C Nesses insetos a entrada para a metamorfose foi agora dada a largoeE93 a expressão é retardada até o final do estágio pupal no início da diferenciação adulta Essa mudança diminuiu o papel do pico JH prépupal e simplificou a regulação endócrina sobre a metamorfose 7Minakuchi C Tanaka M Miura K e Tanaka T 2011 Perfil de desenvolvimento e regulação hormonal dos fatores de transcriçãolargo e Krüppel homólogo 1em tripes hemimetabólicos Bioquímica de Insetos Mol Biol41 125134 8Nijhout HF e Callier V 2014 Mecanismos de desenvolvimento do tamanho do corpo e escamação do corpo da asa em insetos Annu Rev Entomol60 141156 9Chafino S Ureña E Casanova J Casacuberta E FranchMarro X and Martın D 2019 A regulação positiva da expressão do gene E93 atua como o gatilho para a metamorfose independentemente do tamanho do limiar no besouroTribolium castaneum Representante de Célula27 10391049 10Rousset A e Bitsch C 1993 Comparação entre proteínas endógenas e exógenas da gema ao longo de um ciclo ovariano no firebrat Thermobia domesticaInsectaThysanura Comp Bioquim Physiol 104B 3344 11KukalovaPeck J 1991 História dos fósseis e a evolução das estruturas hexápodes Em Os insetos da AustráliaVol 1Carlton Melbourne University Press 14117 12Prokop J Percharová M Nel A Hörnschemeyer T Krzeminska E Krzeminski W e Engel MS 2017 Almofadas de asas de ninfas paleozóicas suportam modelo duplo de origens de asas de insetos atual Biol27 263269 13Belas X 2019 A inovação da muda final e a origem da metamorfose dos insetos Philos Trans R Soc Lond B374 20180415 14Yang AS 2001 Modularidade evolubilidade e radiações adaptativas uma comparação de insetos hemi e holometábolos Evolução Dev3 5972 15Rainford JL Hofreiter M Nicholson DB e Mayhew PJ 2014 A distribuição filogenética da riqueza existente sugere que a metamorfose é uma inovação chave que impulsiona a diversificação em insetos PLoS One9 e109085 16Nel A Roques P Nel P Prokin AA Bourgoin Te outros 2013 Os primeiros insetos holometábolos conhecidos Natureza503 257261 17Sehnal F S vácha P e Zrzavy J 1996 Evolução do metainseto morfose Em Metamorfose Reprogramação pósembrionária da expressão gênica em células de anfíbios e insetos LI Gilbert JR Tat e BG Atkinson eds San Diego CA Academic Press pp 358 RECONHECIMENTOS Sou grato a Lynn Riddiford pelas muitas discussões durante a preparação deste artigo e pelas leituras críticas do manuscrito Comentários importantes sobre o manuscrito também foram fornecidos por Marek Jindra Joel Kingsolver Stuart Reynolds e revisores anônimos Agradeço a Marek Jindra por fornecer as imagens paraFigura 5D E Muitas das ideias surgiram durante pesquisas financiadas pela National Science Foundation National Institutes of Health e Howard Hughes Medical Institute 18Erezyilmaz DF 2006 Ovos imperfeitos e ninfas oviformes uma história de ideias sobre as origens da metamorfose dos insetos integr Comp Biol46 795807 19Reynolds SE 2019 Cozinhando o inseto perfeito a ideia transformatopnal de Aristóteles sobre a metamorfose completa dos insetos Philos Trans R Soc Lond B374 20190074 20Berlese A 1913 Intorno alle metamorfosi degli insetti Rédia9 121136 REFERÊNCIAS 21Imms AD 1937 Avanços Recentes em Entomologia Philadelphia PA Blakiston 1Konopova B e Jindra M 2007 Gene de resistência ao hormônio juvenil tolerante ao metoprenocontrola a entrada em metamorfose no besouro Tribolium castaneum Proc Nacional Acad ciência EUA104 1048810493 22Hinton HE 1963 A origem e a função do estágio de pupa Proc R Entomol Sociedade Londres Ser UMA38 7785 2Charles JP Iwema T Epa VC Takaki K Rynes J e Jindra M 2011 Propriedades de ligação ao ligante de um receptor de hormônio juvenil tolerante ao metopreno Proc Nacional Acad ciência EUA108 2112821133 23Poyarkoff E 1914 Essai dune the orie de la nymphe des Insectes Hol vem tabuletas Arco Zool Exp Gen54 221265 24Belas X e Santos CG 2014 A via MEKRE93 Methoprene tolerant Krüppel homolog 1E93 na regulação da metamorfose de insetos e a homologia do estágio de pupa Bioquímica de Insetos Mol Biol52 60 68 3Ureña E Manjón C FranchMarro X e Martın D 2014 O fator de transcrição E93 especifica a metamorfose adulta em insetos hemimetabólicos e holometábolos Proc Nacional Acad ciência EUA111 70247029 4Erezyilmaz DF Hayward A Huang Y Paps J Acs Z Delgado JA Collantes F e Kathirithamby J 2014 Expressão do determinante pupallargodurante a metamorfose e desenvolvimento neotênico do estrepsipteroXenos vesparum PLoS One9 e93614 25Jindra M 2019 De onde vem a pupa O tempo de sinalização do hormônio juvenil apóia a homologia entre os estágios de insetos hemimetabólicos e holometábolos Philos Trans R Soc B374 20190064 5Chafino S LópezEscardó D Benelli G Kovac H Casacuberta E FranchMarro X Kathirithamby J and Martın D 2018 Expressão diferencial do especificador adulto E93 no estrepsipteroXenos vesparum Rossi sugere um papel na neotenia feminina ciência Rep8 14176 26Truman JW e Riddiford LM 1999 As origens da metamorfose dos insetos Natureza401 447452 27Truman JW e Riddiford LM 2002 Insights endócrinos sobre a evolução da metamorfose em insetos Annu Rev Entomol47 467500 6Vea IM Tanaka S Tsuji T Shiotsuki T Jouraku A and Minakuchi C 2019E93expressão e links para o hormônio juvenil em cochonilhas hemiptera com insights sobre neotenia feminina Bioquímica de Insetos Mol Biol 104 6572 28Truman JW e Riddiford LM 2019 A evolução da metamorfose dos insetos uma visão desenvolvimentista e endócrina Philos Trans R Soc B374 20190070 biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019R1265 biologia atual Análise 29Cohen SM 1993 Desenvolvimento do disco imaginal Em O Desenvolvimento de Drosophila melanogasterVol 2 M Bate e A MartinezArias eds 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KF OConnor MB e Gilbert LI 2007 Evolução molecular da família de insetos Halloween do citocromo P450s filogenia organização gênica e conservação funcional Bioquímica de Insetos Mol Biol37 741 753 33Erezyilmaz DF Riddiford LM e Truman JW 2004 O hormônio juvenil atua nas mudas embrionárias e induz a cutícula ninfal no grilo em desenvolvimento direto Dev Genes Evolução214 313323 54Laudet V e Gronemeyer H 2002 O livro de fatos sobre receptores nucleares Londres Academic Press 55Koelle MR Talbot WS Segraves WA Bender MT Cherbas P e Hogness DS 1991 A DrosophilaEcRO gene codifica um receptor de ecdisona um novo membro da superfamília de receptores de esteroides Célula 67 5977 34Kojima T 2004 O mecanismo de desenvolvimento da perna da Drosophila ao longo do eixo proximodistal Dev Diferença de crescimento46 115129 35Tanaka K e Truman JW 2007 Mecanismo de padronização molecular subjacente à metamorfose da perna torácica emmanduca sexta Dev Biol305 539550 56Talbot WS Swyryd EA e Hogness DS 1993 Tecidos de Drosophila com diferentes respostas metamórficas à ecdisona expressam diferentes isoformas de receptores de ecdisona Célula73 13231337 36Kim CW 1959 O centro de diferenciação induzindo o desenvolvimento da larva para a perna adulta emPieris brassicaelepidópteros J Embryol Exp Morfol7 572582 57Watanabe T Takeuchi H e Kubo T 2010 Diversidade estrutural e evolução da região específica da isoforma Nterminal do receptor de ecdisona A abd B1 isoformas em insetos BMC Evol Biol10 40 37Tanaka K e Truman JW 2005 Desenvolvimento da epiderme da perna adulta emmanduca sexta contribuição de diferentes populações de células larvais Dev Genes Evolução215 7889 58Hill RJ Billas IM Bonneton F Graham LD e Lawrence MC 2013 Receptores de ecdisona do modelo de Ashburner à biologia estrutural Annu Rev Entomol58 251271 38Konopova B e Zrzavý J 2005 Ultraestrutura desenvolvimento e homologia de cutículas embrionárias de insetos J Morph267 339362 59Riddiford LM Cherbas P e Truman JW 2000 Receptores de ecdisona e suas ações biológicas Vitam Horm60 173 39Bernays EA 1971 A larva vermiforme deSchistocerca gregaria Forskål forma e atividade Insetos Orthoptera Z Morf Tiere70 183200 60Sullivan AA e Thummel CS 2003 Os perfis temporais da expressão do gene do receptor nuclear revelam respostas transcricionais coordenadas durante Drosophiladesenvolvimento Mol Endocrinol17 21252137 40Svácha P 1992 O que são e o que não são discos imaginais reavaliação de alguns conceitos básicos Insecta Holometabola Dev Biol154 101 117 61Andersen SO Højrup P e Roepstorff P 1995 Proteínas cuticulares de insetos Bioquímica de Insetos Mol Biol25 153176 41Truman JW Hiruma K Allee JP MacWhinnie SGB Champlin DT e Riddiford LM 2006 O hormônio juvenil é necessário para acoplar a formação do disco imaginal com a nutrição dos insetos Ciência312 13851388 62Moussian B 2010 Avanços recentes na compreensão dos mecanismos de diferenciação da cutícula de insetos Bioquímica de Insetos Mol Biol40 363375 63Nijhout HF 1994 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inseticidas com atividade ecdisteróide e hormônio juvenil Annu Rev Entomol 43 545 569 45Qu Z Kenny NJ Lam HM Chan TF Chu KH Bendena WG Tobe SS e Hui JH 2015 Como surgiram os artrópodes sesquiterpenóides e ecdisteróides Comparação de genes da via hormonal em genomas de artrópodes não insetos Genoma Biol Evolução7 19511959 68Clever U e Karlson P 1960 Induktion von puffvera nderungen em den Speiheldrüsenchromosomen vonChironomus tentansdurch Ecdyson Exp Célula Res20 623626 46Smith SL Bollenbacher WE e Gilbert LI 1983 Atividade da ecdisona 20 monooxigenase durante o desenvolvimento larvalpupal demanduca sexta Mol Cell Endocrinol31 227251 69Ashburner M Chihara C Meltzer P e Richards G 1974 Controle temporal da atividade de puffing em cromossomos politênicos Primavera Fria Harb Simp Quant Biol38 655662 47Champlin DT e Truman JW 1998 Os ecdisteróides governam duas fases do desenvolvimento do olho durante a metamorfose da mariposa manduca sexta Desenvolvimento125 20092018 70Hiruma K e Riddiford LM 2010 Expressão de desenvolvimento de mRNA para proteínas epidérmicas e do corpo gorduroso e fatores de transcrição regulados por hormônios no hornworm do tabacomanduca sexta J Insect Physiol56 13901395 48Yamanaka N Rewitz KF e OConnor MB 2013 Controle de ecdisona de transições de desenvolvimento lições deDrosophilapesquisa Annu Rev Entomol58 497516 71Juba Padrós D BorràsCastells F Belles X and Martın D 2012 O receptor nuclear HR4 desempenha um papel essencial na cascata gênica desencadeada por ecdisteróides no desenvolvimento do inseto hemimetabólico Blattella germanica Mol Célula Endocrinol348 322330 49Tatá JR 2000 Autoindução de receptores hormonais nucleares durante a metamorfose e seu significado Bioquímica de Insetos Mol Biol30 645 651 R1266biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019 biologia atual Análise 72KingJones K e Thummel CS 2005 Receptores nucleares uma perspectiva deDrosophila Nat Rev Genet6 311323 92Bergot BJ Baker FC Cerf DC Jamieson G e Schooley DA 1981 Aspectos qualitativos e quantitativos dos títulos de hormônios juvenis em embriões em desenvolvimento de várias espécies de insetos Descoberta de uma nova substância semelhante a JH extraída de ovos demanduca sexta Em Bioquímica do Hormônio Juvenil Ação Agonismo e Antagonismo GE Pratt e GT Brookes eds Amsterdã ElsevierNorthHolland Biomedical Press pp 3345 73Karim FD e Thummel CC 1991 A ecdisona coordena o tempo e as quantidades de transcrição de E74A e E74B emDrosophila Genes Dev 5 10671079 74Branco KP Hurban P Watanabe T e Hogness DS 1997 Coordenação deDrosophilametamorfose por dois receptores nucleares induzidos por ecdisona Ciência276 114117 93Temin G Zander M e Roussel JP 1986 Medições físicoquímicas GC MS dos títulos do hormônio juvenil III durante a embriogênese de Locusta migratoria Int J Inverter Reprod9 105112 75Charles JP 2010 A regulação da expressão de genes de proteínas da cutícula de insetos Bioquímica de Insetos Mol Biol40 205213 94Jindra M Belle s X e Shinoda T 2015 Base molecular do juvenil sinalização hormonal atual Opin Inseto Sci11 3946 76Wang HB Moriyama M Iwanaga M e Kawasaki H 2010 A ecdisona regula direta e indiretamente um gene de proteína da cutícula BMWCP10 no disco da asa deBombyx mori Bioquímica de Insetos Mol Biol40 453459 95Wilson TG e Fabian J 1986 UMADrosophila melanogastermutante resistente a um análogo químico do hormônio juvenil Dev Biol118 190201 77Cui HY Lestradet M BrueySedano N Charles JP e Riddiford LM 2009 Elucidação da regulação de um gene de cutícula adulta Acp65A pelo fator de transcrição Broad Inseto Mol Biol18 421429 96Baumann A Fujiwara Y e Wilson TG 2010 Divergência evolutiva dos parálogosTolerante ao metopreno Metecélula germinativa expressa gcedentro do gêneroDrosophila J Insect Physiol56 14451455 78Woodard CT Baehrecke EH e Thummel CS 1994 Um mecanismo molecular para a especificidade do estágio da resposta genética prépupal de Drosophila à ecdisona Célula79 607615 97Konopova B Smykal V e Jindra M 2011 Papéis comuns e distintos de genes sinalizadores de hormônios juvenis na metamorfose de insetos holometábolos e hemimetábolos PLoS One6 e28728 79Cho KH Daubnerová I Park Y Zitnan D e Adams ME 2014 A competência secretora em uma célula endócrina de passagem conferida pelo receptor nuclear bFTZF1 permite respostas de ecdisona específicas do estágio ao longo do desenvolvimento em Drosophila Dev Biol385 253262 98Jindra M Uhlirova M Charles JP Smykal V e Hill RJ 2015 Evidência genética para a função da proteína bHLHPASS GceMet como um receptor de hormônio juvenil PLoS Genet11 e1005394 99Bittova L Jedlicka P Dracinsky M Kirubakaran P Vondrasek J Hanus R e Jindra M 2019 Requintada estereosseletividade do ligante de um Drosophila receptor de hormônio juvenil contrasta com seu amplo repertório agonista J Biol Chem294 410423 80Brown DD 2005 O papel das desiodases na metamorfose dos anfíbios Tireoide15 815821 81Nijhout HF Riddiford LM Mirth C Shingleton AW Suzuki Y e Callier V 2014 O controle de desenvolvimento de tamanho em insetos Wiley Interdiscip Rev Dev Biol3 113134 100Riddiford LM e Williams CM 1967 Os efeitos de análogos de hormônios juvenis no desenvolvimento embrionário de bichosdaseda Proc Nacional Acad ciência EUA57 595601 82Lepesant JA Levine M Garen A LepesantKejzlarvoa J Rat L e Somme Martin G 1982 Expressão gênica regulada pelo desenvolvimento em corpos gordurosos larvais de Drosophila J Mol Appl Genet1 371383 101Brüning E e Lanzrein B 1987 Função do hormônio juvenil III no desenvolvimento embrionário da barataNauphoeta cinerea Int J Inverter Reprod12 2944 83Cherbas L Hu X Zhimulev I Belyaeva E e Cherbas P 2003 Isoformas EcR em Drosophila testando requisitos específicos de tecido por bloqueio e resgate direcionados Desenvolvimento130 271284 102FernandezNicolas A e Belles X 2017 Sinalização hormonal juvenil em embriões hemimetabolianos de banda germinativa curta Desenvolvimento144 4637 4644 103Williams CM 1961 O hormônio juvenil II Seu papel no controle endócrino da muda pupação e desenvolvimento adulto no bichoda seda Cecropia Biol Touro121 572585 84Schubiger M Carré C Antoniewski C e Truman JW 2005 A desrepressão dependente de ligante via EcRUSP atua como uma porta para coordenar a diferenciação de neurônios sensoriais noDrosophilaasa Desenvolvimento132 52395248 104Truman JW e Riddiford LM 2007 As ações morfostáticas do hormônio juvenil Bioquímica de Insetos Mol BiolI37I 761770 85Uyehara CM e McKay DJ 2019 Papel direto e generalizado do receptor nuclear EcR na mediação da resposta à ecdisona em Drosophila Proc Natl Acad ciência EUA116 98939902 105Champlin DT Reiss SE e Truman JW 1999 Controle hormonal da miogênese do diafragma ventral durante a metamorfose da mariposa manduca sexta Dev Genes Evolução209 265274 86Buchholz DR e Shi YB 2018 Modelo de função dupla revisado por sapos nocaute alfa do receptor de hormônio da tireoide Gen Comp Endocrinol 265 214218 106Riddiford LM Truman JW Mirth CK e Shen YC 2010 Um papel para o hormônio juvenil no desenvolvimento prépupal deDrosophila melanogaster Desenvolvimento137 11171126 87Jindra M Palli SR e Riddiford LM 2013 A via de sinalização do hormônio juvenil no desenvolvimento de insetos Annu Rev Entomol58 181204 107Daimon T Kozaki T Niwa R Kobayashi I Furuta K Namiki T Uchino K Banno Y Katsuma S Tamura Te outros 2012 Metamorfose precoce no mutante juvenil deficiente em hormônio do bichodaseda Bombyx mori PLoS Genet8 e1002486 88Raikhel AS Brown MR e Belles X 2005 Controle hormonal dos processos reprodutivos Em Ciência Molecular Abrangente de Insetos Vol 3 LI Gilbert K Iatrou e SS Gill eds Amsterdã Elsevier Press pp 433491 108Daimon T Uchibori M Nakao H Sezutsu H e Shinoda T 2015 Bichosda seda knockout revelam um papel dispensável para hormônios juvenis no ciclo de vida holometábolo Proc Nacional Acad ciência EUA112 E4226E4235 89Wyatt GR e Davey KG 1996 Ações celulares e moleculares do hormônio juvenil II Papéis do hormônio juvenil em insetos adultos Adv Inseto Physiol26 1155 109Smykal V Daimon T Kayukawa T Takaki K Shinoda T e Jindra M 2015 A importância da sinalização do hormônio juvenil surge com a competência das larvas de insetos para se metamorfosear Dev Biol390 221230 90Wigglesworth VB 1958 Alguns métodos para dosagem de extratos do hormônio juvenil em insetos J Insect Physiol2 7384 110Droujinine IA e Perrimon N 2016 Vias de comunicação interorgânicas em fisiologia foco emDrosophila Annu Rev Genet23 539570 91Bergot BJ Jamieson GC Ratcliff MA e Schooley DA 1980 JH Zero novo hormônio juvenil de insetos que ocorre naturalmente a partir de embriões em desenvolvimento da lagartadotabaco Ciência210 336338 111Faunes F e Larrain J 2016 Conservação no envolvimento de genes e hormônios heterocrônicos durante as transições do desenvolvimento Dev Biol416 317 biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019R1267 biologia atual Análise 112Kiss I Beaton AH Tardiff J Fristrom D e Fristrom JW 1988 Interações e efeitos desenvolvimentais de mutações noComplexoAmplode Drosophila melanogaster Genética118 247259 127Lozano J e Belles X 2011 Função repressiva conservada do homólogo 1 de Krüppel na metamorfose de insetos em espécies hemimetabólicas e holometábolas ciência Rep1 163 113Zhou X e Riddiford LM 2002 Broad especifica o desenvolvimento da pupa e medeia a ação do status quo do hormônio juvenil na transformação da pupa adulta emDrosophilaemanduca Desenvolvimento129 22592269 128Minakuchi C Namiki T e Shinoda T 2009Krüppel homólogo 1 um gene de resposta hormonal juvenil precoce a jusante detolerante a metopreno media sua ação antimetamórfica no besouro vermelho da farinhaTribolium castaneum Dev Biol325 341350 114Chaharbakhshi E e Jemc JC 2016 Proteínas de complexo amplo tramtrack e bricàbrac BTB reguladores críticos do desenvolvimento Gênese54 505518 129Minakuchi C Namiki T Yoshiyama M e Shinoda T 2008 knockdown mediado por RNA dehormônio juvenil ácido Ometiltransferase gene causa metamorfose precoce no besouro vermelho da farinhaTribolium castaneum FEBS J275 29192931 115Ahmad KF Engel CK e Privé GG 1998 Estrutura cristalina do Domínio BTB de PLZF Proc Nacional Acad ciência EUA95 1212312128 130Ureña E Chafino S Manjón C FranchMarro X e Martin D 2016 A ocorrência do estágio pupal holometábolo requer a interação entre E93 Krüppelhomólogo 1 e BroadComplex PLoS Genet12 e1006020 116Zhou B Hiruma K Shinoda T e Riddiford LM 1998 O hormônio juvenil previne a expressão induzida por ecdisteróides de RNAs do complexo largo na epiderme da lagartadotabaco Manduca sexta Dev Biol203 233244 131Mou X Duncan DM Baehrecke EH e Duncan I 2012 Controle da especificidade do gene alvo durante a metamorfose pelo gene de resposta a esteroides E93 Proc Nacional Acad ciência EUA109 29492954 117Riddiford LM Hiruma K Zhou X e Nelson CA 2003 Insights sobre a base molecular do controle hormonal da muda e metamorfose de manduca sextaeDrosophila melanogaster Bioquímica de Insetos Mol Biol33 13271338 132Vea IM Tanaka S Shiotsuki T Jouraku A Tanaka T e Minakuchi C 2016 Variações diferenciais de hormônios juvenis no dimorfismo sexual extremo de cochonilhas PLoS One11 e0149459 118Konopova B e Jindra M 2008 O BroadComplex atua a jusante do Met na sinalização do hormônio juvenil para coordenar a metamorfose holometabolana primitiva Desenvolvimento135 559568 133Suzuki Y Shiotsuki T Jouraku A Miura K e Minakuchi C 2019 Comunicação pessoal 119Suzuki Y Truman JW e Riddiford LM 2008 O papel da Broad no desenvolvimento deTribolium castaneum implicações para a evolução da pupa do inseto holometábolo Desenvolvimento135 569577 134Wang YH Engel MS Rafael JA Wu HY Redei D Xie Q Wang G Liu XG and Bu WJ 2016 Registro fóssil de grupos caulinares empregados na avaliação do cronograma de insetos Arthropoda Hexapoda ciência Rep6 38939 120Erezyilmaz DF Riddiford LM e Truman JW 2006 O especificador de pupalargo dirige a morfogênese progressiva em um inseto de desenvolvimento direto Proc Nacional Acad ciência EUA103 69256930 135Wipfler B Letsch H Frandsen PBe outros 2019 História evolutiva de Polyneoptera e suas implicações para nossa compreensão dos primeiros insetos alados Proc Nacional Acad ciência EUA116 30243029 121Piulachs MD Pagone V e Belles X 2010 Principais papéis doComplexo Amplogene na embriogênese de insetos Bioquímica de Insetos Mol Biol40 468475 122Huang JH Lozano J e Belles X 2013 Funções de complexo amplo no desenvolvimento pósembrionário da barataBlattella germanica lançou uma nova luz sobre a evolução da metamorfose dos insetos Biochim Biophys Acta1830 21782187 136 Labandeira CC 1994 Um compêndio de famílias de insetos fósseis Contribuições do Museu Público de Milwaukee no 88 171 137Bollenbacher WE Smith SL Goodman W e Gilbert LI 1981 Título de ecdisteróide durante o desenvolvimento larvalpupaadulto da lagarta dotabaco Manduca sexta Gen Comp Endocrinol44 302306 123Ishimaru Y Tomonari S Watanabe T Noji S e Mito T 2019 Mecanismos regulatórios subjacentes à especificação do estágio homólogo de pupa em um inseto hemimetabólico Philos Trans R Soc Lond B 374 20190225 138HuibregtseMinderhoud L Van den HondelFranken MAM Van der Kerk Van Hoof AC Biessels HWA Salemink CA Van der Horst DJ e Beenakkers AMT 1980 Determinação quantitativa dos hormônios juvenis na hemolinfa deLocusta migratoriadurante o desenvolvimento normal e após a implantação dos corpos allata J Insect Physiol 26 627 631 124Baehrecke EH e Thummel CS 1995 O gene Drosophila E93 do sopro inicial 93F exibe regulação específica de tecido e estágio por 20 hidroxiecdisona Dev Biol171 8597 125Chafino S Ureña E Casanova J Casacuberta E FranchMarro X e Martin D 2019 A regulação positiva da expressão do gene E93 atua como o gatilho para a metamorfose independentemente do tamanho do limiar no besouroTribolium castaneum Representante de Célula27 10391049 139Baker FC Tsai LW Reuter CC e Schooley DA 1987Na Vivo flutuação de JH ácido de JH e título de ecdisteróide e atividade de esterase de JH durante o desenvolvimento do quinto estádiomanduca sexta Bioquímica de Insetos17 989996 126Uyehara CM Nystrom SL Niederhuber MJ LeathamJensen M Ma Y Buttitta LA e McKay DJ 2017 Controle dependente de hormônio do tempo de desenvolvimento através da regulação da acessibilidade da cromatina Genes Dev31 862875 140Fain MJ e Riddiford LM 1975 Títulos de hormônio juvenil na hemolinfa durante o desenvolvimento larval posterior da lagartadotabaco manduca sextaEU Biol Touro149 506521 R1268biologia atual29 R1252R1268 2 de dezembro de 2019 TRUMAN James W A evolução da metamorfose dos insetos Biologia Atual v 29 n 23 pág R1252R1268 2019 Insira neste campo seu nome e sobrenome sem parênteses1 Disciplina Entomologia Curso Engenharia Agronômica RESENHA CRÍTICA O presente trabalho aborda sobre a evolução da metamorfose dos insetos onde a evolução do voo deu inicio a trajetória para a metamorfose causando maiores diferenças entre as fases A primeira etapa modificou o desenvolvimento pósembrionário causando diferenças em ninfaadulto das espécies hemimetabólicas enquanto que a segunda etapa envolve completar a metamorfose e altera a embriogênese para originar um estágio larval onde a ninfa se torna pupa e posteriormente adulto Na introdução o autor inicia falando sobre nosso primeiro contato com a metamorfose de outros seres vivos conforme ocorre com os girinos que viram sapos Considero esse início válido e interessante uma vez que prende a atenção do leitor e faz com que ele se sinta parte integrante do trabalho É exposto que a metamorfose dos insetos é controlada por hormônios sendo esses objetos de estudo há mais de um século O autor ainda evidencia que a importância dos insetos enquanto competidores por alimentos e fibras assim como o impacto na saúde humana e animal causou diferentes pesquisas que refletem em sua metamorfose Chamase atenção nesse ponto onde o autor dá a entender que mais pesquisas sobre os insetos iniciaramse após somente interferir diretamente em nossa vida Durante a leitura do trabalho o autor menciona que os insetos são os únicos invertebrados que conseguiram evoluir para o vôo motorizado e conquistaram o ambiente aéreo há mais de 100 milhões de anos até o surgimento dos pterossauros Considero esse dado muito válido pois nos faz perceber que os insetos estão presentes em nosso planeta há tempo o suficiente sendo essa uma das causas de sua evolução e adaptação diante de tantas adversidades 1 Insira aqui seu título e sua filiação EX Mestre em Biodiversidade pela USP Com relação a evolução do estilo de vida hemimetabólico esse processo conforme exposto pelo autor contou com várias mudanças no desenvolvimento pós embrionário A explicação do autor para tal evento é bastante clara mas com uma linguagem pouco acessível onde ele defende que seus ancestrais ametabólicos possuíam o plano básico do corpo adulto durante a embriogênese apesar de algum grau de atraso no desenvolvimento Nesse sentido é perceptível que para compreender melhor o trabalho é necessário retomar alguns conceitos básicos de entomologia ao meu ver Considero curiosa a afirmação do autor de que os ecdisteróides e os hormônios tireoidianos atuam por meio da subfamília do Grupo II de receptores hormonais nucleares sendo a estrutura de ecdisiona típica para esta subfamília Todavia algumas informações expostas pelo autor antes não fazem relação com um trecho ou passagem anterior onde sentese por vezes a leitura vaga ou perdida em dado momento O artigo aborda ao seu final que dentre as conclusões é notado que as fases de crescimento embrionário e padronização diferente para formar a larva acontecem em um estágio embrionário críptico e a próninfa antecede a formação da ninfa Achei bastante relevante que a sensibilidade do estágio próninfa quando exposto precocemente a JH resulta em um avanço heterocrônico de JH podendo causar a diminuição do padrão fundamental para formar a larva Ademais o artigo é muito interessante e cheio de informações ricas e novas dentro da entomologia uma vez que o mesmo foi publicado no ano de 2019 O mesmo ao meu ver não seria recomendável para quem não possui uma base sobre conceitos dentro dessa disciplina pois pode comprometer seu entendimento e o objetivo do trabalho Por fim concluo que o uso desse trabalho seria interessante em cursos de graduação que ofertam a disciplina de entomologia cursos de mestrado e doutorado na área