Phylogeny, taxonomic reappraisal, and genomics associated with host manipulation in the spider-parasitic fungal genus Gibellula

Abstract

Fungos parasitas que infectam aranhas podem afetar a sobrevivência e potencialmente o comportamento do hospedeiro. Gibellula sp. (Ascomycota: Cordycipitaceae) parasita aranhas hospedeiras, que morrem afixadas a locais específicos da vegetação, o que pode ser um indício de manipulação comportamental induzida pelo fungo. Devido a dificuldades para se identificar o hospedeiro após a esporulação do fungo, a ecologia e a diversidade das aranhas hospedeiras é pouco entendida. A maioria das espécies de Gibellula permanece sem descrição, o que reduz a precisão das investigações relacionadas à ecologia e à filogenia. Neste estudo, nós fizemos uma investigação ampla do gênero em Mata Atlântica, inserimos as espécies encontradas em uma filogenia molecular, fornecemos uma revisão sistemática a fim de investigar a história natural do gênero, desvendar alguns conflitos taxonômicos e o número de espécies válidas atualmente, além de explorar quais genes são candidatos a estarem envolvidos na manipulação comportamental do hospedeiro por Gibellula pulchra. Nós propusemos uma nova espécie da mata atlântica, Gibellula aurea, que parasita duas famílias de aranha (Anyphaenidae e Corinnidae). Gibellula aurea apresenta hifa amarelo-dourada característica da espécie, que cobre completamente o hospedeiro, e conidióforos brancos emergindo das pernas do hospedeiro e ao longo do sinêmio. Nós também incluímos novos dados moleculares para espécies já publicadas e espécies potencialmente novas, avaliamos todas as publicações disponíveis relacionadas ao gênero, acessamos dados originais e descrições modernas da morfologia e compilamos todo o dado molecular disponível. A reconstrução filogenética mostrada aqui representa a filogenia mais completa do gênero atualmente. Nós sugerimos que 31 espécies são aceitas atualmente, apresentamos a distribuição mundial do gênero e a diversidade de aranhas hospedeiras. Considerando que comportamento é um fenótipo modulado por vários genes, investigar os genes candidatos relacionados ao parasitismo é uma estratégia promissora para entender o mecanismo de manipulação comportamental. Portanto, nós investigamos os genes envolvidos no processo patogênico de G. pulchra. Nós estimamos o tamanho do genoma a partir de citometria de fluxo e sequenciamos o genoma completo com o uso de uma abordagem híbrida com sequências curtas (Illumina HiSeq 2500) e longas (Oxford Nanopore MinION). A anotação do genoma foi realizada com ferramentas ab initio e o genoma de G. pulchra gerado pela abordagem híbrida (MaSuRCA-purge_dups) apresentou maior qualidade, com maior valor N50 e menor L50, 95,9% de completude, 269 contigs e tamanho de 27.846 Mb, como estimado pela citometria de fluxo. A partir da anotação funcional, nós detectamos genes capazes de codificar proteínas envolvidas na degradação de cutícula, controle de estresse, adaptação à hemolinfa, bem como proteínas relacionadas a atividades locomotoras e comportamentais. Esta é a primeira evidência genética de que o genoma de G. pulchra apresenta genes descritos como candidatos para diferentes etapas do parasitismo e alguns genes com papel em potencial no mecanismo de manipulação comportamental.