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Título: Aspectos da ecologia química em anuros: interações entre anuros e invertebrados e variação geográfica no perfil de metabólitos secundários em extratos da pele
Autor: Barros, André de Lima
Orientador: Lima, Albertina
Coorientador: Nunez, Cecilia
Palavras-chave: Anuros
Sapos
Data do documento: 15-Fev-2022
Editor: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Programa: Ecologia
Abstract: Anurans present a wide variety of defense strategies, whether visual, chemical, or behavioral, such as non-exclusive breeding in aquatic environments. Unusually, some species have used a defense mechanism considered rare, which is the habit of living with invertebrates. In general, the ecological aspects involved in these interactions are still not understood. Lithodytes lineatus is a frog that has a known distribution for South American countries and has been considered by many researchers to be of low detectability. This characteristic may be associated with the unusual habit that this species has of living next to leafy ants (Atta spp.). It is suggested that the association with Atta ants is mediated by chemical substances in the frog's skin, however, aspects of the chemical ecology of L. lineatus remain unknown. Until now, no study has attempted to investigate patterns of substance composition in the integument, let alone isolate and elucidate the substances in the frog's skin, which are important for understanding the bases of the ant-frog association. Thus, the general objective of this thesis was to investigate the chemical profile of secondary metabolites in the L. lineatus integument. In the first chapter, we investigate the state of the art about biology of interaction between frogs and invertebrates. We found that, to date, there are records of associations of anuran-scorpion, anuran-ant, and anuran-spider and that in all these associations suggest the use of a chemical signal between the frog and the partner organism, however from all the studies evaluated, only one presented the description of the substance that allows coexistence. We also observed that, for the vast majority of records, the ecological relationship between the organisms has not been assessed or defined. In the second chapter, we evaluated the use of benzocaine-based anesthetics as a safe death protocol in frogs for use in chemical composition analyzes or bioassays. We bring robust evidence, using spectroscopic, spectrometric, and chemometric techniques, that there is no conversion of the benzocaine present in the anesthetic to the L. lineatus integument after application directly in the mouth, suggesting that its use is safe and does not cause a negative impact in studies using extracts from the skin of animals killed under this protocol. In the third chapter, we evaluated differences between the chemical profile of secondary metabolites in the skins of individuals of L. lineatus according to the areas of occurrence. We used chromatographic, spectroscopic, and chemometric techniques and showed that there is a geographic variation in the profile of secondary metabolites in the skin extracts of the individuals evaluated. We also found that in addition to the geographic variation there is variation in the chemical profile depending on the type of environment, the most diverse being the chemical profile in individuals collected in primary forest areas. In the fourth chapter, we use chromatographic and spectroscopic techniques to isolate and elucidate a substance present in methanolic extracts made from the skins of the frog L. lineatus. Our analyzes suggest that it is a steroid, cholesterol. We suggest that this steroid be used as a precursor to substances that mediate the association with Atta ants.
Resumo: Anuros apresentam grande variedade de estratégias de defesa, sejam visuais, químicas ou comportamentais, como a reprodução não exclusiva em ambientes aquáticos. De maneira incomum, algumas espécies têm utilizado um mecanismo de defesa considerado raro, que é o hábito de conviver com invertebrados. De maneira geral, os aspectos ecológicos envolvidos nessas interações ainda são incompreendidos. Lithodytes lineatus é uma rã que apresenta distribuição conhecida para os países sul-americanos e tem sido considerada por muitos pesquisadores como sendo de baixa detectabilidade. Esta característica pode estar associada ao hábito incomum que esta espécie apresenta de viver junto a formigas saúvas (Atta spp.). É sugerido que a associação com formigas Atta seja mediada por substâncias químicas na pele da rã, porém aspectos da ecologia química de L. lineatus permanecem desconhecidos. Até o momento, nenhum estudo tratou de investigar padrões de composição de substâncias no tegumento e muito menos isolar e elucidar as substâncias na pele da rã, que são importantes para o entendimento das bases da associação sapo-formiga. Desta forma, o objetivo geral da presente tese foi investigar o perfil químico dos metabólitos secundários no tegumento de L. lineatus. No primeiro capítulo, investigamos o estado da arte acerca da biologia de interação entre anuros e invertebrados. Nós verificamos que, até o momento, há registros de associações anuro-escorpião, anuro-formiga e anuro-aranha e que em todas estas associações sugerem o uso de sinal químico entre a rã e o organismo parceiro, porém de todos os estudos avaliados, apenas um apresentou a descrição da substância que permite a coexistência. Observamos ainda que, para a grande maioria dos registros, a relação ecológica entre os organismos não foi avaliada ou definida. No segundo capítulo, avaliamos o uso de anestésicos a base de benzocaína como protocolo de morte seguro em anuros para o uso em análises de composição química ou bioensaios. Trazemos evidências robustas, utilizando técnicas espectroscópicas, espectrométricas e quimiométricas, de que não ocorre conversão da benzocaína presente no anestésico para o tegumento de L. lineatus após aplicação diretamente na boca, sugerindo que seu uso seja seguro e não ocasione impacto negativo em estudos que utilizem extratos da pele de animais mortos sob este protocolo. No terceiro capítulo, nós avaliamos diferenças entre o perfil químico de metabólitos secundários nas peles de indivíduos de L. lineatus em função as áreas de ocorrência. Utilizamos técnicas cromatográficas, espectroscópicas e quimiométricas e mostramos que ocorre variação geográfica no perfil de metabólitos secundários nos extratos de pele dos indivíduos avaliados e ainda, verificamos que, além da variação geográfica, ocorre variação do perfil químico em função do tipo de ambiente, sendo mais diversos o perfil químico em indivíduos coletados em áreas de floresta primária. No quarto capítulo, utilizamos técnicas cromatográficas e espectroscópicas para isolar e elucidar uma substância presentes em extratos metanólicos feitos a partir das peles da rã L. lineatus. Nossas análises sugerem tratar-se de um esteroide, o colesterol. Sugerimos que este esteroide seja utilizado como precursor de substâncias que medeiam a associação com formigas Atta.
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