A glândula metapleural de formigas (Hymenoptera: Formicidae) com diferentes estilos de vida: morfologia e volatilômica

Abstract

As formigas possuem elevada riqueza de espécies, ocupando níveis tróficos diversos, além de possuírem múltiplas interações com outros organismos e comportamento eusocial. Estudos comparados da morfologia interna das subfamílias de formigas contribuem para a compreensão de sua filogenia e evolução. As formigas possuem uma gama de glândulas exócrinas, as quais produzem e armazenam secreções e as colocam para fora do corpo de forma controlada, dentre elas, as glândulas metapleurais são exclusivas destes insetos, sendo considerada uma sinapomorfia de Formicidae. Assim, o conhecimento da morfologia da glândula metapleural nas espécies de formigas é fundamental para compreensão da origem da eusocialiedade destes insetos. O presente estudo comparou a morfologia e volatilômica das glândulas metapleurais de Paraponera clavata (Paraponerinae), Pachycondyla crassinoda (Ponerinae) e Atta sexdens (Myrmicinae) que possuem diferentes estilos de vida, contribuindo para a compreensão de aspectos evolutivos e comportamentais das formigas. As glândulas metapleurais foram analisadas com microscopia de luz e cromatografia de fase gasosa acoplada com espectrometria de massas. Os resultados revelaram que a anatomia das glândulas metapleurais de P. clavata e P. crassinoda possuem poucas diferenças em relação ao tamanho, forma, coloração, além de apresentarem uma diferença em relação ao orifício da abertura da glândula. A histologia e histoquímica das glândulas metapleurais das três espécies são semelhantes ao encontrado em outras espécies de formigas. Os resultados mostram que o número de células e o tamanho do reservatório são maiores na espécie arborícola, P. clavata, e menor em P. crassinoda e A. sexdens com hábitos terrestres. Apesar de A. sexdens possuir menores número de células, área celular e reservatório, a glândula apresenta alta taxa de atividade metabólica, enquanto P. crassinoda possui um número de células maior que A. sexdens, e apresenta menor atividade metabólica, mas possui a mesma capacidade de secreção de substâncias. Provavelmente o tamanho da glândula e atividade metabólica P. clavata, P. crassinoda e A. sexdens está associada à sua interação com microrganismos patogênicos. Os compostos químicos identificados nas glândulas metapleurais de P. clavata e P. crassinoda indicam sua natureza antimicrobiana, além de demostrar que as duas espécies possuem químicos semelhantes. Alguns compostos identificados neste estudo são o primeiro registro para as formigas, ou para os insetos, tais como Dodecane, n-Docosanol, Heptadecano 9-hexil- , Tetracosano 11-decil- e Decano. Em conclusão, os aspectos morfológicos possuem algumas diferenças, demostrando que o estilo de vida destes indivíduos são provavelmente o fator decisivo, além de demostrar a semelhança química em P. clavata e P. crassinoda. Palavras-chave: Células. Compostos químicos. Morfometria. Atividade Antimicrobiana.Ants have a high species richness, occupying different trophic levels, in addition to having multiple interactions with other organisms and eusocial behavior. Comparative studies of the internal morphology of ant subfamilies contribute to the understanding of their phylogeny and evolution. Ants have a range of exocrine glands, which produce and store secretions and release them out of the body in a controlled manner. Among them, the metapleural glands are exclusive to these insects, being considered a synapomorphy of Formicidae. Thus, knowledge of the morphology of the metapleural gland in ant species is fundamental to understanding the origin of eusociality in these insects. The present study compared the morphology and volatilomics of the metapleural glands of Paraponera clavata (Paraponerinae), Pachycondyla crassinoda (Ponerinae) and Atta sexdens (Myrmicinae) that have different lifestyles, contributing to the understanding of evolutionary and behavioral aspects of ants. The metapleural glands were analyzed with light microscopy and gas chromatography coupled with mass spectrometry. The results revealed that the anatomy of the metapleural glands of P. clavata and P. crassinoda have few differences in relation to size, shape, color, in addition to presenting a difference in relation to the opening of the gland. The histology and histochemistry of the metapleural glands of the three species are similar to that found in other ant species. The results show that the number of cells and the size of the reservoir are higher in the arboreal species, P. clavata, and lower in P. crassinoda and A. sexdens with terrestrial habits. Although A. sexdens has a smaller number of cells, cell area and reservoir, the gland has a high rate of metabolic activity, while P. crassinoda has a greater number of cells than A. sexdens, and has a lower metabolic activity, but has the same ability to secrete substances. Probably the size of the gland and metabolic activity of P. clavata, P. crassinoda and A. sexdens is associated with their interaction with pathogenic microorganisms. The chemical compounds identified in the metapleural glands of P. clavata and P. crassinoda indicate their antimicrobial nature, in addition to demonstrating that the two species have similar chemicals. Some compounds identified in this study are the first records for ants or insects, such as Dodecane, n-Docosanol, Heptadecane 9-hexyl-, Tetracosane 11-decyl- and Decane. In conclusion, the morphological aspects have some differences, demonstrating that the lifestyle of these individuals is probably the decisive factor, in addition to demonstrating the chemical similarity in P. clavata and P. crassinoda. Keywords: Cells. Chemical compounds. Morphometry. Antimicrobian activity.