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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.41.2010.tde-10122010-101958
Document
Author
Full name
Marcella Sobral
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2010
Supervisor
Committee
Gnaspini Netto, Pedro (President)
Costa-ayub, Cristina Lúcia Sant'Ana
Dolder, Mary Anne Heidi
Willemart, Rodrigo Hirata
Zacaro, Adilson Ariza
Title in Portuguese
Análise morfológica e morfométrica do trato reprodutor feminino e masculino de duas espécies de Serracutisoma (Arachnida: Opiliones: Gonyleptidae): evidências de seleção sexual em machos
Keywords in Portuguese
Espermatecas
Espermatozóides
Opiliones
Polimorfismo intra-sexual
Seleção sexual
Abstract in Portuguese
Machos dos opiliões goniosomatíneos Serracutisoma spelaeum e Serracutisoma guaricana, cujas fêmeas copulam com mais de um parceiro em um único período reprodutivo, apresentam uma grande variedade morfológica, especialmente relacionada a caracteres sexuais secundários. Considerando-se que machos menores frequentemente perdem disputas por fêmeas, esta tese objetivou verificar possíveis estratégias reprodutivas alternativas, resultantes de seleção sexual pré e pós-copulatória, adotadas por machos de pequeno porte dessas espécies assim como o papel da fêmea nesses mecanismos. Este trabalho foi, então, dividido em três capítulos, cada um com objetivos específicos. O primeiro deles refere-se à organização do trato reprodutor feminino e caracterização das espermatecas, órgãos de armazenamento de espermatozóides. Imagens de microscopia de luz e de microscopia eletrônica de varredura associadas às obtidas sob estereomicroscópio revelaram a existência de quatro espermatecas inseridas na musculatura da porção distal do ovipositor. Cada uma delas é constituída por quatro sáculos individuais de fundo cego e se comunica com a luz do ovipositor através de um único canal. A complexidade das espermatecas indica que a fêmea pode ser capaz de armazenar separadamente os espermatozóides dos diferentes machos com os quais vier a copular, enquanto a musculatura ao redor dessas estruturas sugere que ela possa determinar a paternidade de sua progênie através de contrações diferenciais. O capítulo 2 abrange observações comportamentais e características morfológicas e morfométricas do trato reprodutor masculino, objetivando identificar possíveis estratégias alternativas utilizadas por machos de pequeno porte na obtenção de sucesso reprodutivo. Para tal, foram efetuados acompanhamento do comportamento sexual e estudos morfométricos de genitália e da gônada. Machos de pequeno porte parecem adotar a estratégia de machos-satélites, copulando com as fêmeas quando machosguardiões estão com a atenção desviada. A ausência de diferenças estatísticas significativas na largura da placa ventral sugere que o pênis de machos grandes e de machos pequenos se ajustam à genitália feminina da mesma maneira e, portanto, sejam vii avaliados pelas fêmeas da mesma forma. Já a semelhança no comprimento da genitália e o menor tamanho corpóreo dos machos pequenos indicam que, durante a cópula, eles poderiam alcançar regiões mais profundas da espermateca, removendo ou deslocando os espermatozóides dos outros machos e, consequentemente, diminuindo o risco de competição espermática. A análise ultraestrutural dos espermatozóides (compostos por núcleo, citoplasma e acrossomo, além de diversas projeções na superfície) mostrou que, provavelmente, todos os machos possuam espermatozóides viáveis, visto que espermatozóides não-férteis, em geral, não possuem acrossomo. As similaridades entre machos de grande e de pequeno porte tanto na morfologia dos gametas como em seu comprimento indicam que tais características possam ter sido objeto de seleção sexual pós-copulatória. O terceiro capítulo propõe uma hipótese para a formação das projeções encontradas nos espermatozóides das duas espécies e que lhes confere uma morfologia peculiar. Para isso foi utilizada a associação de três técnicas de microscopia: microscopia eletrônica de transmissão, de varredura e confocal de varredura a laser. Os resultados obtidos evidenciam que essas estruturas são formadas ao longo do processo de espermatogênese. Uma rede de proteínas situada logo abaixo da membrana plasmática exerceria uma pressão sobre o citoplasma, que extravasaria pelos espaços existentes nessa espécie de malha. Dessa forma, as projeções seriam constituídas de citoplasma envolto por membrana plasmática. Em conclusão, os resultados obtidos na presente tese sugerem que a competição espermática e a escolha críptica da fêmea, componentes da seleção sexual póscopulatória, são pressões seletivas atuantes nessas duas espécies de opilião.
Title in English
Morphological and morphometric analysis of the reproductive system of females and males of two species of Serracutisoma harvestmen (Arachnida: Opiliones: Gonyleptidae): evidences of sexual selection among males
Keywords in English
Intrasexual polymorphism
Opiliones
Sexual selection
Sperm
Spermathecae
Abstract in English
Males of the goniosomatine harvestmen Serracutisoma spelaeum and Serracutisoma guaricana, which females may copulate with more than one partner during the same reproductive season, show a large morphological variation, especially considering secondary sexual features. Since smaller males frequently lose fights against larger males for females, the present thesis aimed at verifying the occurrence of alternative reproductive strategies among these smaller males as a result of pre- and postcopulatory sexual selection, as well as the role of the female in these mechanisms. This study is composed of three chapters, each one with specific objectives, as described as follows. The first chapter describes the general organization of the female reproductive system and the spermathecae, structures for the storage of sperm. Ligth and scanning electronic microscopy images revealed the presence of four spermathecae inserted in the musculature of the distal portion of the ovipositor. Each spermatheca is composed of four individual dead-end sacs and is connected to the ovipositor lumen through a single channel. This complex spermathecae structure indicates that the female is able to store sperm from different males with which she copulates in different places, and that the musculature that involves these structures may be responsible for differential contractions which would result in different paternity for the females descendants. The second chapter includes behavioral observations and morphological and morphometric analysis of the male reproductive system (genitalic and gonadal features), aiming at identifying possible alternative reproductive strategies used by small males to achieve reproductive success. Small males seem to adopt a satellite-male strategy, copulating with females when larger guardian-males are not paying attention. The absence of significant statistic differences in the width of its ventral plate suggests that the penis of both large and small males may adjust to the female genitalia in the same way and, therefore, will be similarly evaluated by the female during copulation. In turn, the smaller length associated to the same sized penis of smaller males in comparison to the larger ones may indicate that they may reach deeper regions of the female genitalia during copulation, possibly removing or displacing the sperm of other males and, in consequence, reducing the risk of sperm competition. The ultrastructure analysis of the spermatozoa (which are composed of a nucleus, cytoplasm and an acrosome, in addition to several surface projections) showed that probably males of different sizes all have viable sperm, since generally non-fertile spermatozoa lack an acrosome. Similarities in the morphology and size of the gametes of both small and large males may indicate that these features have been subjected to postcopulatory sexual selection. The third chapter suggests a new hypothesis for the development of the projections found in the surface of the spermatozoa of the two species here studied. For this study, three microscope techniques were used: transmission electronic microscopy, scanning electronic microscopy, and confocal laser scanning microscopy. The results show that these projections are formed during the spermatogenesis. A net of proteins situated just below the plasmatic membrane restrains the cytoplasm, which flows through the spaces formed in the net, forming the projections, which are externally limited by plasmatic membrane. In conclusion, the results obtained in the present study suggest that sperm competition and female cryptic choice, which are components of the postcopulatory sexual selection process, are selection pressures working on the species studied herein.
 
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Marcella_Sobral.pdf (26.21 Mbytes)
Publishing Date
2011-01-21
 
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