( PDF ) Restrições ontogenéticas e filogenéticas na evolução da forma da cápsula cefálica em oito espécies de heliconíneos (lepidoptera: nymphalidae)

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ANACAROLINABAHIAYMONE



RESTRIÇÕESONTOGENÉTICASEFILOGENÉTICASNAEVOLUÇÃODAFORMADA

CÁPSULACEFÁLICAEMOITOESPÉCIESDEHELICONÍNEOS

(LEPIDOPTERA:NYMPHALIDAE)



DissertaçãoapresentadaaoProgramadePós‐Graduação

em Biologia Animal do Instituto de Biociências da

Universidade Federal do RioGrande do Sul, como parte



dos requisitos para obtenção do título de Mestre em

BiologiaAnimal.

Áreadeconcentração:BiologiaeComportamentoAnimal

Orientador:Prof.Dr.GilsonR.P.Moreira

Co‐orientador:Prof.Dr.PedroC.Estrela



UNIVERSIDADEFEDERALDORIOGRANDEDOSUL

PORTOALEGRE

2009

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RESTRIÇÕESONTOGENÉTICASEFILOGENÉTICASNAEVOLUÇÃODAFORMADA

CÁPSULACEFÁLICAEMOITOESPÉCIESDEHELICONÍNEOS

(LEPIDOPTERA:NYMPHALIDAE)



ANACAROLINABAHIAYMONE



Aprovadaem24/03/2009



____________________________________

Profa.Dra.VeraLúciaS.ValenteGaiesky(UFRGS)



____________________________________

Profa.Dra.LarissaRosadeOliveira(USP)



____________________________________

Prof.Dr.LuísAlexandreCampos(UFRGS)

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SUMÁRIO



INTRODUÇÃO1

 Alometriaeevoluçãodaformabiológica1

 AinteraçãoHeliconiini‐Passifloraceae4

 FilogeniadeHeliconiini5

 PadrõesdeoviposiçãoecomportamentoalimentaremHeliconiini8

 SociabilidadeemHeliconiini11

 Cápsulacefálicaemúsculoadutordasmandíbulas12

 Objetivo14

MATERIALEMÉTODOS15

 Larvas15

 MorfometriaGeométrica19

 Análisefilogenética23

RESULTADOS25

 Análisesontogenéticas25

 Análisesfilogenéticas51

DISCUSSÃO83

Análisesontogenéticas83

 Análisesfilogenéticas86

REFERÊNCIASBIBLIOGRÁFICAS93

APÊNDICE108



...“Iseehardlyanywayofdistinguishingbetweentheeffects,ontheonehand,ofapart

being largely developed through natural selection and another and  adjoining part

beingreducedbythissameprocess...,and,ontheotherhand,theactualwithdrawalof

nutrimentfromonepartowingtotheexcessofgrowthinanotherandadjoiningpart”.

[Darwin,1859.Ontheoriginofspecies,p.147]



AGRADECIMENTOS

 AgradeçoprimeiramenteaoProf.GilsonMoreirapeloimensoaprendizadoque

me proporcionou durante esses anos e pela força, incentivo e apoio ao longo do

desenvolvimento“ontogenético”destadissertação.

 Ao Prof. Pedro Estrela por ter me introduzido às técnicas de morfometria

geométricaeaoambiente“R”.

A‘RDevelopmentCoreTeam’,pelolivreacessoefacilidadeanalíticaegráfica

paraseobterresultadosatravésdematrizesbrutas.

AoProf.Dr.AndrewBrower(MiddleTennesseeStateUniversity,TN,USA), por

ter fornecido as seqüências nucleotídicas de espécies de heliconíneos, analisados na

filogeniamoleculardeBeltránetal.(2007).

Àdoutoranda GisleneL.Gonçalves (PPGGenética‐UFRGS),pelarealizaçãodas

análises filogenéticas, às quais foram imprescindíveis para a etapa conclusiva deste

trabalho.

AoProf.Dr.OlafH.H.MielkeeàProfª.

Drª.MirnaM.Casagrandepelaacolhida

e apoiolaboratorial na UFPR, duranteo períodode coleta e criaçãode imaturos em

Curitiba.AodoutorandoEduardoCarneiro(PPGEntomologia‐UFPR)eaoDr.JorgeS.S.

Bizarro,peloauxílionascoletasnoParanáeexcelenteexperiênciaemcampo.

A André Klein (PPG

Genética‐UFRGS), Augusto Ferrari (PPG Biologia Animal‐

UFRGS),LeonardoRéJorge eLucasKaminski (PPGEcologia‐UNICAMPI)pelasvaliosas

sugestõesediscussões.

À Universidade Federal do Rio Grande do Sul, pelo ensino gratuito e pelos

benefícios oferecidos aos estudantes de pós‐graduação. Da mesma forma, aos

iii

professores dessa Universidade que, de uma forma  ou de outra, sempre me

incentivaramapermanecernapesquisaacadêmica,desdeostemposdegraduação.

ÀCAPESpelabolsademestradoconcedida.

À Profª. Carla Ozorio, pela  excelente experiência didática que proporcionou

durante a minha prática em Docência, na disciplina Zoologia de Campo. Da mesma

forma, aos alunos que orientei: Bruna Missaggia, Caroline Teixeira, Cláudio Reis,

Clarissa Bandeira, Daniel Zimmer, Joyce Baptista, Kauai Oliveira, Paula Martinelli da

Rosa,ThaynáLimaeValentinaZaffaroni.

À querida colega e amiga Érica Jaqueline Giani, pela parceria nas coletas e

criações,viagenseinesquecíveis“indiadas”.

AoscolegasdoLMCI‐UFRGS:ÁbnerCampos,DanessaBoligon,DarliMassardo,

DenisdaSilva,DeniseDall’Bosco,KimBarãoeRodrigoPetrypelocoleguismoeapoio

conjunto.

Aos meus familiares, em especial aos meus pais‐José Newton Aymone e

MargotBahiAymone‐eirmãos‐DanieleMarco,portudoquerepresentam!

ANestor

Sanders,pelasidéias“luminosas”,momentosdepazetranqüilidade,

amizadeecompanheirismo.



RESUMO

As variações ontogenéticas e filogenéticas na forma da cápsula cefálica em oito

espécies de heliconíneos neotropicais (Lepidoptera: Nymphalidae) foram analisadas

através de métodos de morfometria geométrica. As configurações de marcos

anatômicos foram analisadas após ser aplicado o método de sobreposição de

Procrustes,que remove osefeitos de tamanho,translação erotação. Osresíduosde

sobreposição de  Procrustes (correspondentes às variáveis de forma) foram, então,

submetidos a análises de componentes principais,  bem como a análises de

deformaçõesrelativas, cujainterpretação gráficase deuatravésda funçãothin plate

splines. Para testar a significância das variações ontogenéticas e interespecíficas da

forma, foram realizadas MANOVA’s. As relações de proximidade fenotípica entre os

instaresdecadaespécie,eentreasespéciesparacadainstar,foramavaliadasatravés

deárvores deNeighbor‐Joining construídascom baseemdistâncias deMahalanobis.

AsmatrizesdasdistânciasdeMahalanobisentreasespéciesparaoprimeiroequinto

instares foram comparadas através de teste de Mantel com as suas distâncias

genéticas.Estasforamestimadascombasenasseqüênciasnucleotídicasutilizadas na

filogenia molecular de Beltrán et al. (2007). Os métodos de morfometriageométrica

utilizadospermitiramevidenciarquetantoemnívelontogenéticoquantofilogenético,

todas as espécies de heliconíneos avaliadas

 sofrem variações na forma de suas

cápsulas cefálicas, porém não correlacionadas com a filogenia reconhecida. Foi

constatadaaexistênciadeumarelaçãonãolinearentreasdistânciasmorfométricase

filogenéticas da literatura. Assim, os resultados indicam a presença de processos

evolutivosadicionais,guiadosporrestriçõesontogenéticaseecológicasagindosobrea

diferenciaçãodaformadascápsulascefálicasemHeliconiini.

1

INTRODUÇÃO

Aconexão entre ontogeniae evoluçãotem sidoobjeto de estudohá maisde

um século, sendo Haeckel (1866) um dos pioneiros. Entretanto, permaneceu

estagnada durante certo período, até S. J. Gould publicar o clássico Ontogeny and

Phylogeny, em 1977. A partir de então, diversos autores têm buscado sintetizar a

biologia evolutiva e a biologia do desenvolvimento em uma única teoria, conhecida

como“evo‐devo” (Atkinson1992, Hall 1992, Gilbert et al. 1996, Raff1996, Hall et al.

2003,Brakefield2006).

 Ontogenia,no seuconceito maisamplo, refere‐seao desenvolvimento deum

organismodesdeozigotoatéamorte,estando,porisso,estreitamenterelacionadaà

evoluçãodashistóriasdevida(McKinney1986,McKinney&McNamara1991).

Deumpontodevistamaisrestrito,oconceitodeontogeniapodesereferirao

desenvolvimento decada parte ou estrutura corporalem um únicoindivíduo  (Gould

1977,Alberch1980,Zelditchetal.2000,Webster&Zelditch2005).

Dessa maneira, a evolução de ontogenias, ou padrões de desenvolvimento,

aliados aos componentes de história de vida e à seleção natural, devem explicar

grandepartedaevoluçãomorfológicaedadiversidadecladísticanosdiferentesníveis

taxonômicos(Alberchetal.1979,Fink1982,McKinney 1988,Zelditchetal.

1993,Fink

&Zelditch1995,Zelditch&Fink1995,McNamara1997,Klingenberg1998,Beldadeet

al.2002,Smith2003,Nijhout2008).



Alometriaeevoluçãodaformabiológica

As relações entre as mudanças de forma e tamanho são denominadas

alometria (Gould 1966,

 1977), a qual foi originalmente definida por Huxley (1950)

2

comoastaxasdiferenciaisdecrescimentoentrediferentesmedidasouestruturasde

umorganismo(Gayon2000).

Atualmente,aalometriatemsidosubdivididaemtrêsdiferentestipos,quesão

1)alometriaontogenética‐consideraasmudançasnamagnitudedeumorganismono

decorrer do seu desenvolvimento, 2) alometria estática‐relaciona ou compara a

magnitudede estruturasouórgãosentre indivíduoscoespecíficos nomesmoestágio

dedesenvolvimento‐e3)alometriafilogenética‐comparaoscrescimentosrelativos

dediferentesespéciesparaanálisedefilogenias,bemcomodeprocessoscausadores

deespeciação(Cheverud1982,Klingenberg&Zimmermann1992).

Aalometria temse reveladoum interessantepontodevista nacompreensão

de padrões ontogenéticos em relação à adaptação a fatores ecológicos e

comportamentais (Sinervo & Huey 1990, McKinney & McNamara 1991, Emlen 1996,

1997,Halletal.2003,Frankinoetal.2007),umavezquemuitospadrõesalométricos

são adaptativos‐objetos da seleção natural (Nijhout & Wheeler 1996, Nijhout &

Emlen1998,Stern&Emlen1999,Frankinoetal.2005).

Wolfetal.(2001)propuserammodelosondefatoresgenéticos,epigenéticose

epistáticosinteragentesseriamdeterminantesdascovariânciasontogenéticasentreas

características fenotípicas de um dado organismo. Assim, sugerem haver

 uma inter‐

modularidade orgânico‐sistêmica, a qual  pode  se dar através de um feedback

acompanhadodeumtrade‐offentreestruturasemdesenvolvimento.

O estudo restrito da forma foi abordado biometricamente por D’Arcy

Wentworth Thompson, através de sua clássica obra, On Growth and Form, de 1917.

Segundo esta, a modificação

 da forma biológica ao longo da evolução dos grupos

envolve a ação de fenômenos físicos, sendo passível, portanto, de descrição em

3

termos de leis matemáticas. Em especial, o uso de coordenadas  cartesianas para

analisar mudanças na forma animal‐o que integra a sua conhecida ‘Teoria das

Transformações’.

Hoje, o estudo analítico da forma encontra‐se em crescente expansão,

sobretudo devido aos avanços técnicos e  conceituais da morfometria geométrica

(Bookstein 1991, 1996, Monteiro & Reis 1999, Roth & Mercer 2000, Zelditch et al.

1995,Zelditchetal.1998,Zelditchetal.2004).

Dentro deste enfoque, a forma  passou a ser conceituada como todas as

propriedades de uma configuração de pontos que não se alteram por efeitos de

tamanho,posiçãoeorientação(Kendall1977).

A morfometria geométrica tem sido amplamente utilizada em estudos

referentes, por exemplo, a estabelecimentos quanto à filogenia de espécies

estritamenteaparentadas(Rohlf1998,Monteiro&Abe1999),detecçãodeprocessos

heterocrônicos(Klingenberg&Spence 1993,Vinicius& Lahr 2003),caracterizaçãode

dimorfismosexual(Adams&Funk1997)ecompreensãodatrajetóriaontogenéticade

estruturas morfológicas no decorrer do desenvolvimento de um dado organismo

(Rodriguesetal.2005,Rodrigues&Moreira2005),dentreoutrasaplicações.

Diversos fatores biológicos causam alterações na forma entre indivíduos, tais

como o desenvolvimento ontogenético e a diversificação evolutiva. Diferenças na

forma podem ser devidas a diferentes respostas às mesmas pressões seletivas (ou

diferenças nas próprias pressões seletivas), bem como diferenças nos padrões  de

crescimentoemorfogênese.Aanálisedaformaéumaabordagemparacompreender

essas diversas causas da variação e transformação morfológica (Zelditch et al. 2001,

Zelditchetal.2004).

4

Traçosfenotípicoscomplexos sãoconstruídosdurante odesenvolvimentopor

um intrincado arranjo de fatores e interações entre fatores, incluindo DNA, RNA,

proteínas, módulos desenvolvimentais e diversos fatores ambientais (Atchley 1991,

Wolf2002,Rice2004).Comoresultado,éodesenvolvimentoqueestruturaarelação

entreogenótipoeo fenótipo,desse modo,determinaaarquiteturagenética(Wu&

Hou2006).

Emnívelmorfológico,asprimeirascaracterísticasalvodaseleçãonatural,eque

refletem diretamente a adaptabilidade de um organismo a um dado meio, são o

tamanho e a  forma. Assim, grande parte da evolução morfológica pode ser descrita

atravésdealteraçõesnaformae/outamanhodeumoumaistraçosindividuaisdeum

organismo(Klingenberg1998,Zelditchetal.2000,Webster&Zelditch2005).

A evolução morfológica dos insetos herbívoros se encontra diretamente

relacionada às pressões seletivas impostas pelas plantas hospedeiras, através de

barreirasfísicasequímicas (Bernays1991,Futuyma2000).Bernays(1991), emrazão

disso, alertaque amorfologia deve ser analisadaconjuntamente coma ecologiae o

comportamento,devidoàdireta interaçãoentreessestrêsfatores,principalmenteem

relação às plantas hospedeiras, cujos padrões morfo‐ecológicos são altamente

variáveis.



AinteraçãoHeliconiini‐Passifloraceae

Os heliconíneos (Lepidoptera, Nymphalidae), ou borboletas‐do‐maracujá, são

umdosmaisconhecidosgruposdeborboletas(Beltránetal.2007).Devidoàcoloração

aposemáticadosadultos,participaçãoemanéismiméticosevariabilidadegeográfica,

têmsidoobjetodeestudostaxonômicoshámaisdeumséculo(Stichel1906,Michener

5

1942, Emsley 1963, Brown & Mielke 1972, Turner 1976, Brown 1981, Brower 1994,

Brower&Egan1997,Penz1999,Beltránetal.2007).

Atualmente,Heliconiinipossuicercade70espécies(Brown1981),distribuídas 

em 10 gêneros, que são: Agraulis Boisduval & Le Conte, Dione Hübner, Dryadula

Michener, Dryas Hübner,  Eueides Hübner, Heliconius Kluk, Laparus Billberg, Neruda

Turner,PhilaethriaBillbergePodotrichaMichener.

Principalmente aquelas do gênero Heliconius têm sido consideradas modelos

deestudoemecologiacomportamentaleevolução(Gilbert1991),empartedevidoa

suafáciladaptaçãoàscondiçõesdeinsetárioelaboratório(criaçãodeimaturos),bem

comoaofácilcultivodesuasplantashospedeiras‐osmaracujás(Passifloraceae).

A família Passifloraceae é representada por 600 espécies, distribuídas em 12

gêneros.NoBrasil,ocorremosgênerosMitostemma,Dilkea,TetrastylisePassiflora.O

gênero Passiflora abrange o maior número de espécies‐aproximadamente 400,

distribuídasem22subgêneros(Sacco1980).

 Tanto os heliconíneos como as passifloráceas encontram‐se amplamente

distribuídos na região Neotropical (Benson et al. 1976). No contexto da  interação

inseto‐planta, têm fornecido um amplo aporte de conhecimento a respeito da

coevolução entre insetos e plantas hospedeiras (Gilbert 1975, 1991, Benson  et al.

1976,Brower1997,Futuyma2000).



FilogeniadeHeliconiini

Além de sua reconhecida importância para estudos de cunho evolutivo e

ecológico,atualmenteéumdosgruposdeinsetosmaistrabalhadosdopontodevista

filogenético. As maiores contribuições ao estudo sistemático‐filogenético dos

6

heliconíneos,atéopresentemomento,foramMichener(1942),Emsley(1963),Brown

(1981),Leeetal.(1992),Brower(1994),Brower&Egan(1997),Penz(1999)eBeltrán

etal.(2007).Destes,apenasosquatroúltimosvaleram‐sedemétodoscladísticoseda

utilizaçãodedadosmoleculares.

Michener(1942),atravésdeumarevisãogenérica,combasenamorfologiados

adultos, propôs diagnoses e uma chave de identificação para sete gêneros de

Heliconiini,sendoomarcodivisórioparaasistemáticadessegrupo.

Emsley (1963) foi o primeiro a propor uma filogenia para as borboletas‐do‐

maracujá.Atravésdecaracteresmorfológicosdosadultos‐comênfasenadistribuição

das escamas androconiais, estabeleceu um nível basal a partir do qual todas as

espécies divergiriam. A cladogênese do gênero Philaethria, nesta análise, foi

consideradaamaisantiga,ouseja,foioprimeirogêneroadivergir.

Brown (1981) baseou‐se na filogenia de Emsley (1963) para substanciar as

relações filogenéticas entre os heliconíneos. Desse modo, adicionou (indiretamente)

em sua análise caracteres tais como morfologia da pupa (Turner 1968),

comportamento do adulto (Gilbert 1975), bioquímica (Brown 1967) e genética

(Suomaleinenetal.1971),parasuplementarerefinarafilogeniapropostaporEmsley

(1963).

Lee et al. (1992) analisaram as relações filogenéticas entre dez espécies de

heliconíneos,com basenamorfologia eem sítiosde restriçãodegenes transcritores

deRNAribossomal.Aanálisecombinadadeambososdadosresultouemumaárvore

filogenéticasimilaraostrabalhosanteriores.

Brower (1994) utilizou dados seqüenciais de DNA mitocondrial e métodos

cladísticosparaanalisarafilogeniadeHeliconiini. Emborao enfoquedeseutrabalho

7

tenha sido dado aos gêneros Eueides, Neruda, Laparus e Heliconius, incluiu nove

gêneros de heliconíneos, excluindo somente o gênero Agraulis. Nesta proposta, o

gêneroHeliconiusfoiparafiléticocomrelaçãoaEueides,NerudaeLaparus.

Brower & Egan (1997) revisaram a filogenia de Brower (1994) usando a

combinação de seqüências de DNA mitocondrial e do gene nuclear wingless. Além

disso, foram incluídos na análise o gênero Agraulis e uma espécie (não heliconíneo)

representativa de um grupo externo. Conforme a análise combinada de ambas as

seqüências, o gênero Eueides formou uma linhagem ancestral emrelação ao gênero

Heliconius, que permaneceu parafilético com relação a Neruda e Laparus‐um

resultado diferente do obtido por Brower (1994), em que a posição de Eueides está

estreitamenterelacionadaaumalinhagemderivadadeHeliconius.

 Penz (1999) analisou as relações filogenéticas entre 24 espécies de

heliconíneos, representativas dos 10 gêneros, com base em caracteres morfológicos

dosestágios imaturos(incluindoa morfologiadoovo, doprimeiroedoquintoinstar

larval e da pupa) e dos adultos. Conforme sua análise, o gênero Heliconius assumiu

umacondiçãomonofilética,comos

gênerosEueides,NerudaeLaparusintegrandoum

único clado, basal em relação ao gênero Heliconius . Esta foi a primeira análise

filogenética a utilizar formalmente os estágios imaturos. A supracitada autora ainda

ressaltaaimportânciadestesparaacompreensãofilogenéticadeHeliconiinae.

 Finalmente, Beltrán et al. (2007) reavaliaram as relações

 filogenéticas de 60

espéciesdeHeliconinae,atravésdegenesmitocondriais(CitocromoOxidasee16S)e

nucleares (Elongation factor‐1α, apterous, decapentaplegic e wingless). Os autores

valeram‐sedaárvoreobtidaparadiscutiraevoluçãodetrêscaracterísticasecológicas ‐

alimentaçãodepólen,cruzamentopupalegregariedadelarval.

8

Em todas as filogenias citadas, os gêneros Agraulis, Dione, Philaethria,

Podotricha, Dryas e Dryadula (não necessariamente nesta ordem) sempre foram os

primeirosadivergireindependentesdeHeliconius,Eueides,NerudaeLaparus.



PadrõesdeoviposiçãoecomportamentoalimentaremHeliconiini

Os ovos de Heliconiini podem ser encontrados nas mais diversas partes da

planta,comobrotos,gavinhasverdesousecas,superfícieadaxialouabaxialdefolhas

jovensouvelhas,oumesmoforadaplanta(Dell’Erbaetal.2005).

De um modo geral, os gêneros mais ancestrais (Agraulis, Dione, Philaethria,

Podotricha,Dryas eDryadula)ouovipositamindiscriminadamenteemqualquerparte

daplanta,aparentementesemexibirumapreferênciaespecíficaportecidosjovensou

velhos,ouofazemespecificamenteemtecidosvelhos‐folhasdurasegavinhassecas.

O mesmo não ocorre para os gêneros derivados (Heliconius, Laparus, Neruda e

Eueides), cujos ovos são freqüentemente depositados sobre tecidos jovens‐

meristemas

apicais,folhasjovensegavinhasverdes(Brown1981).

Emgeralaslarvasdeprimeiroinstarexibemumalocomoçãorelativamentede

curtoalcance,conseqüentementealimentam‐sederegiõespróximasaolocalondefoi

realizadaaoviposição,oqual,então,estáintimamenteassociadoaocomportamento

alimentardaslarvas(Alexander1961).

As espécies

de Passiflora apresentam diferentes graus de rigidez foliar, tanto

emnívelinterespecíficoquantointra‐específico.Nestenível,ograuderigidezpodese

dar em função da idade da folha, uma vez que a ontogênese da mesma implica em

maiordeposiçãodecelulose,hemicelulose, pectinaeoutrosconsolidantesdaparede

celular,oqueresultaemmaiorrigidezedurezadaestruturafoliar.

9

Alexander (1961), ao comparar as diferentes eficiências dos heliconíneos  ao

lidarcomaingestãodetecidosduros,propôsqueestefatopoderiaestarassociadoa

diferenças na forma das mandíbulas. Por exemplo, no caso das larvas de Eueides

isabella e Heliconius melpomene, ambas alimentando‐se em Passiflora laurifolia,

diferememrelaçãoaostecidosfoliaresingeridos.EnquantoE.isabellaingereapenaso

parênquima, deixando a nervura central intacta, H. melpomene ingere tanto o

parênquima quanto a nervura central, sugerindo que as mandíbulas dessa espécie

seriam mais eficientes com relação às de E. isabella. Ao comparar a morfologia das

mandíbulasentreessasduasespécies,constata‐sequea regiãoincisora(responsável

porcortaroalimento)deH.melpomeneémuitomaisdesenvolvida,omesmovalendo

paraaregiãomolar(responsávelpelatrituração).

Outrasespécies,taiscomoDryasiuliaeHeliconiuserato,quecostumamingerir

oparênquimae anervuracentrale,adicionalmente,durante apassagempara outra

folha,podem tambémingeriropecíolo;eH.erato,alémdopecíolo,ocaule.Ambasas

espéciespossuemmandíbulascomasregiõesincisoraemolarbemdesenvolvidas.

Périco & Araújo (1991) e Périco (1995) analisaram as relações entre quatro

espécies de heliconíneos (Agraulis vanillae maculosa, Dryas iulia, Heliconius erato

phyllis e Heliconius ethilla narcaea) e suas passifloráceas hospedeiras. Avaliaram

tambémousodestasparaaoviposiçãodasfêmeaseaformadepartiçãoderecursos

pelaslarvas.Passiflorasuberosafoiaespéciequerecebeumaiorquantidadedeovos,

entretanto, não foi nela encontrado ovos de H. ethilla. A partição de recursos pode

ocorrer pela utilização de partes diferentes da planta ou pela utilização de habitats

diferentes. D. iulia e H. erato ovipositam praticamente nas mesmas espécies de

plantas, porém a primeira prefere ovipositar em gavinhas mais velhas, enquanto a

10

outra, assim como H. ethilla, utiliza preferencialmente folhas jovens, brotos ou

gavinhas(constatadotambémporBorges2005).EmsetratandodeAgraulis vanillae,

não há um padrão específico de preferência. Foram também avaliados o tempo e a

taxadecrescimentodasquatroespéciesdeheliconíneoscriadasemnoveespéciesde

Passiflora, as quais apresentaram performance diferenciada para cada passiflorácea,

permitindo corroborar que existe uma especificidade na escolha das fêmeas para

oviposição,emvistadaperformancelarvalemdiferentesplantas.

Rodrigues& Moreira(1999) testaram oefeito daidade da folhade Passiflora

suberosanodesenvolvimentoenaperformancelarvaldeH. erato,sendoconstatado

queaslarvasdeprimeiroínstarnãoconseguemfazerusodetecidosmaduros(folhas

rígidas),havendonestecasoaltamortalidade.Aspoucaslarvassobreviventesfizeram

usodefolhasmadurassomenteatravésderaspagemdostecidos.

Silveira(2002)avaliou o mesmoefeito, porémna integridade dasmandíbulas

deH.eratophyllis.Constatouquediantedefolhasduras,asmandíbulassedesgastam,

podendohaver,inclusive,perdadedentes.

OpadrãodeconsumodaslarvasdeH.erato,portanto,inicia  naregiãoapical

do ramo‐onde as folhas ainda são tenras, e avança em direção à base, havendo

preferênciaedependênciadaslarvasnosinstaresiniciaisportecidosjovens;aopasso

que nos instares finais, há preferência por tecidos maduros (Rodrigues & Moreira

1999).

Rodrigues&Moreira(2002)avaliaramoefeitodavariaçãogeográficadeduas

passifloráceasutilizadaspelaslarvasdeHeliconiuseratosobreotamanhodosadultos

correspondentes. Demonstraram que os adultos provindos de larvas alimentadas

sobre P. misera são relativamente maiores que os provindos de larvas alimentadas

11

sobreP.suberosa.Aherdabilidadeestimada paraotamanhofoinula,indicandoquea

variaçãonotamanhodosadultosnãose dáporinfluênciagenética,naamplitudede

variaçãodetamanhoverificadaemcampo.

Rodrigues&Moreira(2004)analisaramavariaçãonotamanhodosadultosde

H. erato em função da variação sazonal na abundância de P. misera (sua espécie

preferida para oviposição) em relação a P. suberosa. Esta passiflorácea mantém‐se

perene durantetodo o ano,já P. misera écompletamente desfolhadanos mesesde

outono e inverno. Nesses meses, os adultos de H. erato passam a ovipositar

alternativamente em P. suberosa, sendo os adultos gerados relativamente menores

queosgeradosnosmesesdeprimaveraeverão.Oefeitoestimadodatemperaturafoi

nulo. Desse modo, as variações sazonais, assim como as geográficas (Rodrigues &

Moreira2002),notamanhodosadultosdeH.  eratosãoprimariamenteinfluenciadas

pelaqualidadeedisponibilidadedashospedeirasutilizadaspelaslarvas.



SociabilidadeemHeliconiini

Alémdasdiferenças nospadrõesdeconsumo, aslarvasde Heliconiinipodem

ainda ser classificadas em relação ao grau de sociabilidade, podendo ser solitárias,

semi‐gregárias ou gregárias (Brown 1981). Assim, os ovos podem ser dispostos

isoladamente,empequenosgrupos,ounaformade clusterstípicos,quepodemvariar

de10(quantidademínimaparaumaespécieserclassificadacomogregária)a200ovos

(Brown1981).

Em Heliconiini, o hábito gregário ocorre em aproximadamente 50% das

espécies e está presente nos gêneros Dione, Eueides, Heliconius, Laparus e Neruda.

12

Segundo Beltrán et al. (2007), este hábito evoluiu  pelo menos três vezes,

independentemente.

Bianchi & Moreira (2005) avaliaram o efeito da densidade larval na

sobrevivênciaedesenvolvimentodeDionejunojuno‐subespéciedecomportamento

gregário.Observaramqueataxadesobrevivênciafoisignificativamentereduzidanos

grupos com baixa densidade larval, e que tal comportamento pode estar associado,

portanto,àfacilitaçãoalimentar.



Cápsulacefálicaemúsculoadutordasmandíbulas

A cápsula cefálica de Lepidoptera é uma estrutura esclerotizada que, a  cada

troca de instar, separa‐se da epiderme, num processo denominado apólise (Heming

2003),concomitanteaoprocessodeformaçãodeumanovacápsulacefálica.

Internamente, o volume dessa estrutura é em grande parte preenchido pelo

músculo adutor das mandíbulas (Snodgrass 1935, Gronenberg et al. 1997, Vegliante

2005), o qual é responsável pelo movimento de fechar as mesmas. Esse músculo

origina‐se principalmente na porção superior da cápsula cefálica e insere‐se

 em um

apódemaconectadodiretamenteàbasedecadamandíbula(Chapman1998).

Asmandíbulas,porsuavez,sãoresponsáveispelafunçãoprimáriadecortaro

alimentoemfragmentosmenoresparaqueessespossamseringeridosetransferidos

ao intestino anterior (Chapman 1998). Esta função aparentemente simples envolve

umasériede

fatoresmecânicos,neuronaisequímicosque,integrados,determinarãoa

performancedoinsetofrenteàingestãodeseualimento.

Morfologicamente, cada mandíbula consiste de uma região incisora, onde se

situamosdentesresponsáveisporcortaroalimento,eumaregiãomolar,responsável

13

pormoer,trituraremacerar.Cadadentedaregiãoincisoraé inervadoporinúmeros

receptoressensoriais,osquaisdetectamadurezadoalimentoemodulamaforçaea

velocidade necessárias a serem aplicadas pelo músculo adutor (Scoble 1992,

Gronenbergetal.1997).Opadrãodeinervaçãodomúsculoadutortemsidoestudado

em himenópteros (Masuko 1986, Rehder 1989, Paul & Gronenberg 2002), em

ortópteros(Bainesetal.1990)enaslarvasdamariposaManducasexta(Griss1990).

O significado comportamental do músculo adutor é refletido por seu design

anatômico.Éconstituídopordoistiposdefibrasmusculares,asquaissãocompostas

por sarcômeros curtos (2‐3μm) ou longos (5‐6μm). Sarcômeros curtos estão

associados à rapidez da contração, enquanto os longos estão associados à força – e

desempenhammovimentosnãomuitorápidos(Mülleretal.1992).

Já foi constatado que o músculo adutor determina diretamente a forma e o

tamanho da região cefálica em insetos mastigadores (Das 1937, Snodgrass 1935,

Matsuda1965).Porestardiretamenteenvolvidocomosrequerimentosbiomecânicos

damastigação, algunstrabalhos têmbuscado relacionaraforma e/ouo tamanhoda

região cefálica (como reflexo do crescimento do músculo adutor) com os diversos

hábitosalimentaresapresentadospelosinsetosmastigadores(Bernays1986,Bernays

&Hamai1987,Wheater&Evans 1989,Gronenberget al.1997,Gorb&Beutel

 2000,

Brannenetal.2005).

 Amorfometriageométricatemsidoextensamenteaplicadaemtrabalhoscom

fundo evolutivo, buscando relacionar forma à função e/ou a fatores relacionados à

ecologia dos organismos estudados. Trabalhos  com esse viés têm sido realizados,

sobretudo, com vertebrados (Monteiro & Abe 1999, Bruner & Manzi 2001, León &

Zollikofer2001,Cardini2003,Kawakami&Yamamura2008).Desconhecemos,porém,

14

a existência de trabalhos que tenham se valido da utilização da morfometria

geométrica paraabordar as relaçõesexistentes entre os mecanismos deingestão de

insetosherbívorosesuasplantashospedeiras.



Objetivo

Combasenoestudoontogenéticodavariaçãonaformadacápsulacefálicade

espécies representativas das diferentes linhagens (utilizando‐se como referência a

filogenia de Beltrán et al. 2007) e hábitos alimentares dos heliconíneos, através de

métodosdemorfometriageométrica,estadissertaçãotevecomoobjetivoresponderà

seguintequestão:

‐AslarvasdeHeliconiinidediferentesgêneros,padrõesalimentaresegrausde

sociabilidadedistintos,apresentam variaçãoontogenéticae/ou filogenéticanaforma

desuascápsulascefálicas?



15

MATERIALEMÉTODOS

Larvas

Oestudofoidesenvolvidocom oestágiolarvaldasseguintesespécies:Agraulis

vanillae (Linnaeus, 1758), Dione juno (Cramer, 1779), Philaethria wernickei (Röber,

1906), Dryas iulia (Fabricius, 1775), Eueides aliphera (Godart, 1819), Heliconius sara

(Fabricius,1793),Heliconiuserato(Linnaeus,1758)e HeliconiusethillaGodart,1819.A

escolha se deu em função da disponibilidade geográfica na região Sul do Brasil. A

Tabela1listaoslocaisdecoletadosespécimes,asplantashospedeirasutilizadaseo

hábitoalimentardaslarvas.

Aslarvasforamobtidasdeovoscoletadosemcampoouprovindosdeadultos

criados em insetário existente no Departamento de Zoologia‐Campus Vale, UFRGS,

PortoAlegre,oqualconsistedeumteladodearamede10mdecomprimentox5de

largurax2,7dealtura,revestidocomteladesombrite50%decorpreta,edividido em

10compartimentos(unidadesde2mx2m).

As borboletas criadas

 em insetário (D. iulia, H. erato e H. ethilla) foram

mantidasjuntamente comramos das respectivashospedeiras, dispostosem garrafas

plásticas com água e providas de uma armação de arame e madeira, para auxílio à

orientaçãodosramos(Ferro1998).

Diariamente,nohoráriodemaioratividadedasborboletas(entre

10e14h),o

insetário era monitorado para renovação do complemento alimentar (solução de

pólen, mel e água destilada, seguindo a  proporção 2:1:7, disposta em recipientes

plásticos‐descritoemdetalhesemFerro1998),coletadeovosereposiçãodosramos,

quandonecessário.

16

Em laboratório, os ovos (acondicionados em placas de Petri com papel filtro

umedecido) foram mantidos em câmara climatizada sob condições abióticas

controladas (25±1°C; fotofase 14h/luz/dia). Após a eclosão, as larvas foram

transferidas,individualmenteouemgrupo‐nocasodasespéciesgregárias‐paraos

ramosdasrespectivashospedeiras(Tab.1).

Osramoscomlarvaseramcobertoscomteladenáilon,vistoriadosdiariamente

etrocadosquandonecessário,demaneiraquesemprehouvessealimentodisponível.

Aslarvasforamcriadasseparadamenteatécompletar‐seoinstardesejado(L1‐

L5).Aslarva sentãoforamfixadasemfluidodeDietrichepreservadasemálcool70%.

ATabela2listaonúmerodeindivíduosutilizadosporespécie/instar.



17



Tabela1.Espéciesdoestudoerespectivosacrônimosutilizadosnasanálisesmorfométricas,locaisdecoleta,plantashospedeirase

hábitosalimentaresocial.

Espécie Acrônimo Localdecoleta Passiflorasp.

utilizada*

Hábitoalimentaresocial**

Agraulisvanillae AVM PortoAlegre,RS P.caerulea Generalista,solitária

Dionejuno DJJ PortoAlegre,RS P.edulis Folhasvelhas,gregária

Philaethriawernickei PW Curitiba,PR P.actinia Folhasvelhas,solitária

Dryasiulia DIA PortoAlegre,RS P.suberosa Folhasvelhas,solitária

Eueidesaliphera EAA Curitiba,PR P.actinia Folhasjovens,solitária

Heliconiussara HSA MorrodoBaú,SC P.truncata Folhasjovens,gregária

Heliconiuserato HEP PortoAlegre,RS P.misera Folhasjovens,solitária

Heliconiusethilla HEN PortoAlegre,RS P.alata Folhasjovens,solitária

*conformeregistrodeDell’Erbaetal.(2005);**conformeBrown(1981).

18



Tabela2.Númerode indivíduos(n)porinstarutilizadoparacadaespécieerespectivos

valorestotais.

Espécie

Instar Total

I II III IV V I‐V

Agraulisvanillae 20 20 20 20 20 100

Dionejuno 20 20 20 20 20 100

Philaethriawernickei 18 10 13 8 5 54

Dryasiulia 20 20 20 20 20 100

Eueidesaliphera 9 8 8 9 6 40

Heliconiussara 10 8 7 8 6 39

Heliconiuserato 20 20 20 20 20 100

Heliconiusethilla 20 20 20 20 20 100

Total 137 126 128 125 117 633



19

MorfometriaGeométrica

As cápsulas cefálicas, dissecadas com auxílio de uma tesoura oftalmológica,

foramfotografadasemvistafrontal,imersasemálcool70%,comcâmeradigitalNikon‐

Coolpix

995‐acopladaaummicroscópioestereoscópicoWild

M5.

Foramselecionadoscomomarcosanatômicos(Fig.1)basesdecerdaselimites

entre suturas. Tais estruturas são presentes em todos heliconíneos, num arranjo

espacial relativamente constante (Fleming 1960). Seguimos, portanto, os critérios de

homologiafilogenéticae topológica.Emgeral,noprimeiroinstartodasascerdassão

simples,eapartir dosegundo,algumaspodemsersubstituídasporescolos,osquais

correspondemaprojeçõesespessaseesclerotizadas(Stehr1987).

A digitação dos marcos anatômicos e sua localização em coordenadas

cartesianas foi realizada no progra ma TPSdig 2.10 (Rohlf 2006). As matrizes das

coordenadas brutas foram analisadas através de linguagem e ambiente “R”, versão

2.7.0(RDevelopmentCoreTeam2008).

Paraaanálisedaforma,foiaplicadoométododesobreposiçãodeProcrustes

(Rohlf&Slice1990)tantoparaascomparaçõesontogenéticas(sobreposiçãodetodos

os instares para cada espécie) quanto para as comparações interespecíficas

(sobreposição de todas as espécies para cada instar). O

método de sobreposição de

Procrustesbaseia‐se nos seguintespassos: 1) normalizatodas as configuraçõesa um

tamanho centróide unitário; 2) translada todas as configurações de modo que seus

centróides sobreponham‐se em uma origem comum e 3) seleciona um ângulo de

referência – de uma dada configuração, ajustando a rotação

 das demais, buscando

sempre minimizara soma dos quadrados dasdistâncias entre os marcosanatômicos

homólogosdentretodasasconfigurações.

20

Posteriormente, com os resíduos das sobreposições de Procrustes‐

equivalentes às variáveis de forma‐foram realizadas Análises de Componentes

Principais(ACP). Estetipo de análiseapresenta a vantagemde resumira informação

contida nas variáveis originais em apenas alguns componentes principais (PCs), nos

quaismaximizaavariânciadaamostra.Assim,possibilitavisualizaroordenamento dos

grupos (aqui representados por instares e espécies‐associados respectivamente às

comparações ontogenéticas e interespecíficas) nos eixos de maior variação. Cabe

ressaltarque nessemétododeordenamentoasvariáveisanalisadas correspondem a

funções decovariância entreas variáveis originais(x, y), oque simplifica adescrição

dasdiferençasnaformaentreosindivíduosdaamostra.Porém,osagrupamentosem

ACPnãorepresentamunidadesestatisticamentedistintas.

Paratestarasignificânciadavariaçãoontogenéticaeinterespecíficadaforma,

foram realizadasanálises multivariadas da variância (MANOVA)sobre os resíduos de

sobreposiçãodeProcrustes(Dryden&Mardia1998).

Foramrealizadasanálises

dasdeformaçõesrelativas(RelativeWarpsAnalysis‐

RWA), com utilização deα=0 (que dá igual peso aos componentes da análise), no

programa TPSrelw 1.11 (Rohlf 2008). As deformações relativas foram, então,

graficamente representadas pela função Thin Plate Splines (TPS), cujos coeficientes

correspondemaosescoresdasdeformaçõesparciais(Adams&Rosenberg1998).

A função TPS caracteriza as diferenças na forma através de deformações em

uma placa  infinitamente fina de  proporções lineares infinitas, para ajustar uma

configuraçãodemarcosanatômicosqueestejasobreaplacaaumaconfiguraçãoque

estejaabaixodesta(Bookstein1996,Monteiro&Reis1999).

21

Foram analisadas as relações de proximidade fenotípica entre os instares

(comparações ontogenéticas) e entre as espécies (comparações interespecíficas)

através de distâncias de Mahalanobis (Mahalanobis 1936) e árvores de Neighbor‐

Joining (Saitou & Nei 1987) (NJ) das distâncias de Mahalanobis, em formato não

enraizado.

A presença de alometrias foi testada através de testes de correlação de

Pearsonentreaforma(utilizandooprimeirocomponenteprincipalobtidoapartirda 

ACP) eo tamanhodecentróide, aolongo da ontogênesede cada espécie(alometria

ontogenética),eentreasespécies(alometriafilogenética)paracadainstar.

Foirealizadaumacomparaçãointerespecíficageral,incluindotodososinstares.

Nessecaso,parafacilitaravisualizaçãográficadaACP,estafoirealizadaapenascomas

médias dos escores das respectivas espécies. Foi também analisada a relação de

proximidadefenotípica,pormeiodasdistânciasdeMahalanobiserespectivaárvorede

Neighbor‐Joning.



22



Fig.1.Marcosanatômicos:1‐2,3‐4–basesdascerdasposterioresP2(denominadosescolosa

partirdosegundo instar);5,6‐parde cerdas posteriores P1;7,8 – par decerdaslaterais L1;

9,10 – parde cerdas adfrontais AF1; 11,12 –par de cerdasfrontoclipeais F1;13,14 – parde



cerdasanterioresA1;15,16–extremidadesdabasedofrontoclípeo;17‐extremidadesuperior

do frontoclípeo; 18 – ponto médio da base do frontoclípeo; 19 – limite posterior da sutura

epicranial.ModificadodeSilvaetal.(2006).



23

Análisefilogenética

As relações filogenéticas entre as oito espécies de heliconíneos analisadas

nesse estudo foram reconstruídas a partir de 3.824 nucleotídeos‐seqüenciados de

regiões mitocondriais (Citocromo Oxidase e 16S) e nucleares (Elongation factor‐1α,

apterous, decapentaplegic e wingless)‐, utilizadas por Beltrán et al. (2007). Com

exceção da espécie Philaethria wernickei, a qual não foi analisada por Beltrán et al.

(2007), neste caso, a título de comparação, utilizamos as seqüências de Philaethria

dido.

Foram utilizados os métodos de Máxima Verossimilhança (MV) e distância

(Neighbor‐Joining) através do programa PAUP* 4.0b10 (Swofford 2002), e Bayesiana

nosoftwareMrBayes3.0b4(Ronquist&Huelsenbeck2003).

O modelo de evolução das seqüências para todo o conjunto de genes foi

estimado de acordo com o critério de informação de Akaike (GTR+I+G)  utilizando o

programa ModelTest 3.7 (Posada & Crandall 1998). A árvore de MV utilizou a busca

heurística através da árvore inicial

 de NJ, e o colapso dos ramos através de Tree‐

bisection reconnection (TBR), no programa PAUP*. Efetuou‐se 100 replicações de

bootstrapnão‐paramétrico(Felsenstein1985),utilizandoaopçãoFASTSTEPparaobter

aconfiançadatopologiadaárvore.

Para a análise de distância foram construídas árvores no PAUP* utilizando o

métododeNJ(Saitou&Nei1987).Aconfiabilidadedasárvoresfoitestadautilizando

1.000replicaçõesdebootstrap(Hedges1992).

A análise bayesiana foi estimada com base no modelo evolutivo que mais se

ajustouaosdados(GTR+I+G),implementadonoprogramaMrModelTest2.2(Nylander

2004). Quatro cadeias de Markov e Monte Carlo foram rodadas simultaneamente;

24

cadacadeiafoiiniciadaapartirde umaárvorealeatória,ereplicadaparaummilhãode

gerações,amostrando umaárvore acada centésimageração. Os escoresdos valores

de verossimilhança das amostras foi plotado contra o tempo de geração para

determinar quando a  cadeia se tornou estacionária. Todos os pontos amostrais

anterioresàestabilidade(2.000árvores) foramdescartadoscomoamostrasburnin.Os

dadosremanescentesapósodescartedeamostrasburninforamutilizadosparagerar

uma árvore consenso de regra majoritária, onde a porcentagem de amostras

recobrindoqualquer cladoemparticular representaramaprobabilidade posteriordo

clado (Ronquist & Huelsenbeck 2003). As probabilidades acima de 90% foram

consideradasindicativasdesignificânciadesuporte.

Também, foi gerada uma matriz de distância entre  as seqüências das oito

espéciesatravésdométododemáximacomposiçãodeverossimilhança,assumindoa

distância de Tamura & Nei (1993), no software Mega 4.0 (Tamura et al. 2007).A

verossimilhança composta é definida como a soma de valores de verossimilhança

relacionados. Tamura et al. (2004) demonstraram que a distância pareada e os

parâmetros de substituição relacionados são estimadoscom precisão através da

maximizaçãodaverossimilhançacomposta.

Esta matriz de distância foi correlacionada com as matrizes obtidas a

partir de

dados morfogeométricos (distâncias de Mahalanobis), para o primeiro e quinto

instares, utilizando o teste  de Mantel (Mantel 1967) com 10000 permutações (α =

0.05)noprogramaXLstat

.



25

RESULTADOS

Análisesontogenéticas

AMANOVA realizadaparatestarse existemdiferençasnaforma dascápsulas

cefálicasentreosinstaresfoialtamentesignificativaparatodasasespécies(Tab.3).

As análisesde ordenamento dos componentes principais para comparaçãoda forma

entreosinstaresdecadaespécie(Fig.2A‐B)mostraram,paratodasasespécies,queo

primeiro componente principal (PC1), o qual contém uma grande proporção da

variânciaexplicada  (de 37% emH. eratoa 71% emH. sara),diferencia claramenteo

primeiro instar dos demais. A ordenação dos demais instares segue a ordem

ontogenética;ouseja,L2estáordenadomaispróximodeL3doqueaosoutrosinstares

noPC1,eassimsucessivamente.Estaobservaçãoécorroboradapelopequenograude

diferenciação dos instares no segundo componente principal (PC2) – segundo

componentedemaiorvariação.EmA.vanillae ,D.juno,D.iulia,H.saraeH.eratonão

há praticamente nenhuma diferenciação no PC2 entre os instares 2 a 5. Isto é uma

indicação de que o maior eixo de variação de forma domina a totalidade da

modificaçãoontogenética.

Porém,estenãoéocasoparaP.wernickei,E.alipheraeH.ethilla,ondeoPC2

separa os instares 2

‐5. Nesses casos, o padrão de variação da forma parece mais

complexoerespondeadoiseixosdemaiorvariação.

Asanálisesdasdeformaçõesrelativasaolongodaontogênesedecadaespécie‐

visualizadasatravésdafunçãothinplatesplines(Figs.3‐10),permitiramidentificarque

aregiãoposteriordacápsula

cefálica(Fig.1,marcosanatômicos1,2,3,4)cresce,em

largura,proporcionalmentemaisquearegiãoanterior(marcosanatômicos13,14).

26

Aregião frontoclipeal(marcos anatômicos11,12,13, 14,17) eas cerdasAF1

(marcos anatômicos 9, 10) não apresentaram grandes alterações posicionais.

Entretanto, no contexto geral das espécies, é possível notar que, do primeiro aos

demaisinstares, háum crescimentoproporcionalmentemenorda áreafrontoclipeal,

em relação ao crescimento da cápsula cefálica em áreas direcionadas lateralmente

e/ou posteriormente, onde, de fato, ocorrem as mais evidentes transformações

ontogenéticas.

Em quase todas as espécies, as distâncias de Mahalanobis (Tab.4)‐também

representadasemárvoresdeNeighbor‐Joining(Figs.11‐18)‐entreoprimeiroinstare

os demais foi maior em relação às outras distâncias entre instares; com exceção da

espécie P. wernickei, em que a maior distância se deu entre L2 e L5,estando, desse

modo,L1maispróximodeL5comparativamenteàL2.Emrelaçãoaosdemaisinstares

deP. wernickei,seguirammaioresasdistânciasdoprimeiroinstar,emrelaçãoàL3e

L4.

ApenasemD.junoeD.iulia,asdistânciasdeMahalanobisforamcrescentesao

longodosinstares,i.e.,seguiramaseqüênciaL1‐L2‐L3‐L4‐L5.Paraasdemaisespécies,

aordemdeproximidademorfométricaentreosinstaresnãoseguiuumpadrãolinear,

ouseja,não

houverelaçãocomaontogenia.EmA.vanillae,aseqüênciadedistâncias

entreoprimeiroinstareosdemaisfoiL1‐L3‐L2‐L4‐L5;emP.wernickei,L1‐L4‐L2‐L5;em

E. aliphera,L1‐L2‐L5‐L3‐L4; emH. sara,L1‐L2‐L4‐L3‐L5;em

H. erato,L1‐L3‐L2‐L4‐L5;e

emH.ethilla,L1‐L3‐L2‐L4‐L5.

AsanálisesdecorrelaçãodePearson(Tab.5,Fig.19A‐B)efetuadasparatestara

relaçãoentreaforma(PC1)eotamanhodocentróide,aolongodaontogênese,foram

significativasparatodasasespécies.

27



Tabela3.Resultadosdas MANOVAsrealizadasparatestarasvariaçõesontogenéticas

naformadascápsulascefálicasemoitoespéciesdeheliconíneos.

Espécies Pillai Faprox. Pr(>F)

Agraulisvanillae 2.5473 4.2324 <2.2e

‐16



Dionejuno 3.0281 7.5208 <2.2e

‐16



Philaethriawernickei 3.1859 3.7682 2.715e

‐11



Dryasiulia 2.6971 4.9966 <2.2e

‐16



Eueidesaliphera 3.5986 3.9847 2.852e

‐07



Heliconiussara 3.8734 6.9103 9.16e

‐08



Heliconiuserato 3.2473 10.4128 <2.2e

‐16



Heliconiusethilla 2.8537 6.0092 <2.2e

‐16



28



A



Figura 2 A‐B. Ordenamento dos instares nos componentes 1 e 2 das análises de

componentes principais, realizadas com os resíduos de sobreposição de Procrustes,

para a forma da cápsula cefálica ao longo da ontogênese em oito espécies

heliconíneos.Entreparêntesesaspercentagensdevariânciaexplicadasporcadaeixo.



29



B



Figura2.Continuação.



30



Figura3.Deformaçõesrelativas‐visualizadasatravésdafunçãothinplatesplines‐das

cápsulascefálicasaolongodaontogênese

de Agraulisvanillae.

31

Figura 4. Deformaçõesrelativas‐visualizadasatravésdafunçãothinplatesplines‐das

cápsulascefálicasaolongodaontogênesedeDionejuno.

32

Figura 5. Deformaçõesrelativas‐visualizadasatravésdafunçãothinplatesplines‐das

cápsulascefálicasaolongodaontogênesedePhilaethriawernickei.

33

Figura6. Deformaçõesrelativas‐visualizadasatravésdafunçãothinplatesplines‐das

cápsulascefálicasaolongodaontogênesedeDryasiulia.

34

Figura 7. Deformaçõesrelativas‐visualizadasatravésdafunçãothinplatesplines‐das

cápsulascefálicasaolongodaontogênesedeEueidesaliphera.

35

Figura 8. Deformaçõesrelativas‐visualizadasatravésdafunçãothinplatesplines‐das

cápsulascefálicasaolongodaontogênesedeHeliconiussara.

36

Figura 9. Deformaçõesrelativas‐visualizadasatravésdafunçãothinplatesplines‐das

cápsulascefálicasaolongodaontogênesedeHeliconiuserato.

37

Figura 10. Deformações relativas‐visualizadas através da função thin plate splines‐

dascápsulascefálicasaolongodaontogênesedeHeliconiusethilla.



38

Tabela 4. Distâncias de Mahalanobis entre os instares em oito espécies de

heliconíneos.

Espécie Instares



Agraulisvanillae

 L1 L2 L3 L4

L2 318.5 

L3 275.6 16.7 

L4 325.8 35.6 12.8 

L5 374.5 69.6 28.4 13.1

Dionejuno

L2 484.9 

L3 522.9 20.7 

L4 593.6 42.1 16.8 

L5 617.7 96.3 64.1 32.2

Philaethriawernickei

L2 595.1 

L3 565.8 94.9 

L4 576.9 272.1 72.5 

L5 797.8 856.3 477.9 196.7

Dryasiulia

L2 298.0 

L3 313.1 12.3 

L4 385.1 62.7 29.5 

L5 434.1 189.5 123.8 47.9



39

Tabela4.Continuação.

Espécie Instares



Eueidesaliphera

 L1 L2 L3 L4

L2 436.3 

L3 450.7 42.6 

L4 577.6 186.4 150.5 

L5 450.4 188.5 114.9 89.2

Heliconiussara

L2 2338.4 

L3 2980.9 81.3 

L4 2738.5 123.6 90.71 

L5 3110.8 298.0 202.1 139.7

Heliconiuserato

L2 523.4 

L3 498.6 38.1 

L4 531.9 63.9 20.1 

L5 599.5 140.4 73.7 40.5

Heliconiusethilla

L2 468.1 

L3 432.9 46.4 

L4 521.4 117.1 30.8 

L5 609.4 201.7 85.9 18.4



40



Figura11.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreosinstares

deAgraulisvanillae.



41







Figura12.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreosinstares

deDionejuno.



42



Figura13.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreosinstares

dePhilaethriawernickei.



43



Figura14.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreosinstares

deDryasiulia.



44



Figura15.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreosinstares

deEueidesaliphera.



45



Figura16.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreosinstares

deHeliconiussara.



46



Figura17.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreosinstares

deHeliconiuserato.



47



Figura18.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreosinstares

deHeliconiusethilla.



48



Tabela 5. Resultados das análises de correlação de Pearson entre a forma (PC1) e o

tamanhodocentróideaolongodaontogênesedeoitoespéciesdeheliconíneos.

Espécies t correlação valorp

Agraulisvanillae 11.8685 0.7679327 <2.2e‐16

Dionejuno 9.7957 0.7033697 4.441e‐16

Philaethriawernickei 27.3555 0.9669675 <2.2e‐16

Dryasiulia 13.0508 0.7967232 <2.2e‐16

Eueidesaliphera 10.1206 0.8540474 2.444e‐12

Heliconiussara 6.0013 0.7023242 6.253e‐07

Heliconiuserato 9.676 0.8433878 8.458e‐12

Heliconiusethilla 16.6707 0.8598265 <2.2e‐16



49



A



Figura19A‐B.CorrelaçõesdePearsonentreaforma(PC1)eotamanhodecentróide

aolongodaontogênesedequatroespéciesdeheliconíneos.



50



B



Figura19.Continuação.



51

Análisesfilogenéticas

AMANOVArealizadaparatestaravariaçãointerespecíficanaformadacápsula

cefálicafoialtamentesignificativaparatodososinstares(Tab.6).

A proporção da variância explicada no primeiro componente principal das

análises de ordenamento dos componentes principais para comparação da forma

entreasespécies(Fig.20A‐E)varioude53%noprimeiroinstar,a68%‐noquinto.

Conforme o avanço da ontogênese, as análises de componentes principais

apresentaram crescentes graus de distanciamento entre as espécies. No primeiro

instar (Fig.20A), as espécies ordenaram‐se relativamente muito próximas,

apresentando A. vanillae agrupada com H. ethilla, H. erato, H. sara, D. juno e E.

aliphera.ComaltosescoresnoPC1,encontram‐seD.iuliaeP.wernickei,separadasde

A.vanillaeedasdemaisespécies.

No segundo instar (Fig.20B), H. ethilla, H. sara, D. iulia e P. wernickei

agruparam‐seisoladamentedasdemaisespécies.Entretanto,noPC1,H.ethillanãose

diferencia de H. erato, assim como H. sara não se diferencia de  D. juno e de P.

wernickei.A.vanillae,manteve‐se,emcertograu,agrupadacomD.juno,E.alipherae

H.erato.

No terceiro instar (Fig.20C), o PC1 separou H. ethilla, porém

indiferenciadamente de H. erato, com baixos escores. E. aliphera e A. vanillae (em

parte também indiferenciadas de H. erato e de D. iulia)agruparam‐se com escores

intermediários.Comaltosescoressituam‐seD.juno,H.sara,P.wernickeieD.iulia.

Noquartoinstar(Fig.20D),D.juno eH.saraapresentaramosmaioresescores

no PC1, permanecendo indiferenciadas entre si. D. iulia e P. wernickei mostraram

escoresintermediários‐juntamentecomA.vanillae.Emboraagrupadaisoladamente,

52

H.erato,permaneceuindiferenciadadeE.alipheraeH.ethilla,aqualsemantevecom

os menores escores. Em nível de PC2, P. wernickei aproxima‐se de A. vanillae, com

escoresmaiselevadosquedeD.iulia.

No quinto instar (Fig.20E), D. juno e H. sara apresentaram escores ainda

maioresemrelaçãoàsdemaisespéciesnoPC1.Entretanto,noPC2essasduasespécies

mostraram‐se diferenciadas entre si. P. wernickei teve maiores escores no PC2 e,

comparativamenteaosinstaresanteriores,distanciou‐sedeD. iulia‐aproximando‐se

mais de E. aliphera e A. vanillae. H. erato manteve‐se com escores intermediários e

indiferenciadadeE. aliphera,P. wernickei,eempartedeA. vanillae eH. ethilla,que

manteve‐secomosmenoresescoresemníveldePC1.

A proximidade fenotípica  entre as espécies, representada pelas distâncias de

Mahalanobis (Tab.7), não seguiu um padrão seqüencial constante ao longo dos

instares, o que pode ser também visualizado nas árvores de Neighbor‐Joining das

distânciasdeMahalanobis(Fig.21A‐E).

No primeiro instar, A. vanillae esteve mais próxima  morfometricamente do

gêneroHeliconius,mastopologicamente,segueasuarelaçãofilogenéticacomD.juno,

P. wernickeieD. iulia (Tab.7,Fig.21A).No segundoinstar (Tab.7,Fig.21B),A. vanillae

aproxima‐sedeD.junoeseguidamentedeH.erato.Noterceiroinstar(Tab.7,Fig.21C),

suas menores distâncias se dão, em ordem crescente, entre H. erato, E. aliphera,  D.

iulia e D. juno. No quarto instar (Tab.7, Fig.21D), aproxima‐se de P. wernickei,

mantendoessaproximidadenoquintoinstar(Tab.7,Fig.21E),ondemantémdamesma

formasuaproximidade emrelaçãoa E. aliphera,H. eratoe D. juno, distanciando‐se,

porém,deD.iulia.

53

As distâncias de Mahalanobis entre D. iulia e P. wernickei foram menores

reciprocamente até o terceiro instar (Tab.7, Fig.21A‐C). No quarto instar (Tab.7,

Fig.21D), apesar da menor distância de D. iulia ainda permanecer em relação a P.

wernickei,estarelativamentetorna‐semaispróximadeA.vanillae .Enoquintoinstar

(Tab.7, Fig.21E) P. wernickei distancia‐se sobremaneira de D. iulia, aproximando‐se

maisdeH.erato,A.vanillaeeE.aliphera.

Asrepresentaçõesgráficasdavariaçãonaforma,visualizadasatravésdafunção

thinplatesplines,organizadasnasárvoresdeNeighbor‐Joining(Fig.21A‐E),permitiram

identificarqueaproximidademorfométricaentreP.wernickeieD.iulia ,doinstar1ao

4, deve‐se ao estreitamento da região posterior da cápsula cefálica, uma vez que

nessasduasespéciesascerdasP2(Fig.1,marcosanatômicos1,2,3,4/escolosa partir

deL2)sãorelativamentemaispróximasentresiquenasdemaisespécies.Entretanto,

no quinto instar (Fig.21E), a  distância entre os escolos de P. wernickei aumenta,

enquantoemD.iuliaosescolospermanecemrelativamentepróximosentresi.

AsbaixasdistânciasdeMahalanobisentreD.junoeH.sarapodemtambémser

explicadasatravés dasrepresentaçõesgráficasde thin

plate splines(Fig.21A‐E). Essas

duas espécies, ao longo da ontogênese investem proporcionalmente mais no

crescimentoemalturaqueemlargura,oquelhesconfere,apartirdosegundoinstar,

umaspectolateralmenteestreitadoemrelaçãoàsdemaisespécies(Tab.7,Fig.21A‐E).

Já E. aliphera e H. ethilla são espécies que

 investem proporcionalmente mais

em largura que em altura, o que explica a crescente proximidade entre essas duas

espécies ao longo dos instares (Tab.7, Fig.21A‐E). Até o quarto instar, H. ethilla

manteve‐sepróximadeH.erato.Porémnoquintoinstar,devidoaomaiorcrescimento 

54

em largura, H. ethilla e E. aliphera tornam‐se mais próximas entre si, enquanto H.

eratomantémseucrescimentouniformeemsetratandodelarguraealtura.

As análises de correlação de Pearson (Tab.8, Fig.22) efetuadas para testar a

relação interespecífica entre a forma e o tamanho das cápsulas cefálicas para cada

instar, resultou em valores estatisticamente significativos excetuando‐se o quinto

instar.

A análise dos componentes principais para comparação interespecífica

utilizando‐se todos os instares, e apenas as médias de cada espécie, foi analisada

atravésdosPCs1e2,3e4,5e6(Fig.23A‐C).Omaioreixodevariação(PC1)explicou

47%davariaçãototal (Fig.23A)e nãomostroudiferenciaçãoentreasespécies,assim

como os demais componentes principais analisados (Fig.23B‐C). As distâncias de 

Mahalanobis(Tab.9)forambaixas,deummodogeral,secomparadasàsdistânciasdas

comparaçõesinterespecíficasporinstar.AárvoredeNeighbor‐Joiningcorrespondente

(Fig.24)apresentouumatopologiaresumidaparatodosinstares.

As árvores filogenéticas com base nas seqüências nucleotídicas reconstruídas

pelos métodos de Máxima Verossimilhança (MV), Neighbor‐Joining e Bayesiana

(Fig.25A‐C)apresentaramtopologiassemelhantes, corroborandoasrelaçõesinferidas

por Beltrán et al. (2007) (Apêndice 1). Heliconius apresentou um clado monofilético



bemsuportado(agrupandoH.erato,H.ethillaeH.sara),proximamenterelacionadoa

Eueides,emconcordânciacomashipótesesmolecularesprévias(Brown1981;Brower

& Egan 1997, Beltrán et al. 2007). As topologias com base em modelos evolutivos

indicaram baixa resolução nas relações de D. iulia, P. dido,

 D. juno e A. vanillae,

emboraaárvoredeMV,assimcomoadeNJ,tenhaagrupadoD.iuliacomP.didoeD.

55

junocomA.vanillae.TaisresultadosconcordamcomaquelesobtidosporBeltránetal.

(2007).

A matriz de distância calculada a partir do número de diferenças entre

seqüências pareadas (DG) é apresentado na Tabela 10. As correlações (teste de

Mantel) entre a matriz das distâncias de Mahalanobis do primeiro instar versus DG

apresentou r= 0.27 (p= 0.39), e entre o quinto instar versus DG, r = 0.22 (p = 0.49)

(Fig.26A‐B),sendoportantonãosignificativas.



56



Tabela6.ResultadosdasMANOVAsrealizadasparatestaravariaçãointerespecíficana

formadentrodecadainstar.

Instares Pillai Faprox. Pr(>F)

I 4.7476 7.7772 <2.2e‐16

II 5.1305 9.0849 <2.2e‐16

III 5.0006 8.4519 <2.2e‐16

IV 5.287 10.111 <2.2e‐16

V 5.2418 8.9440 <2.2e‐16



57



A



Figura 20 A‐E. Ordenamento das espécies nos componentes 1 e 2 das análises de

componentes principais, realizadas com os resíduos de sobreposição de Procrustes,

para o primeiro (A), segundo (B), terceiro (C), quarto (D) e quinto instar (E). Entre

parêntesesaspercentagensdevariânciaexplicadasporcadaeixo.



58



B



Figura20.Continuação



59



C



Figura20.Continuação



60



D



Figura20.Continuação.



61



E



Figura20.Continuação.



62

Tab.7.DistânciasdeMahalanobisentreasespéciesparacadainstar.

Instar Espécies

AVM DIA DJJ EAA HEN HEP HSA

L1

DIA 119.6  

DJJ 56.2 104.0  

EAA 78.2 205.7 133.3  

HEN 45.4 244.0 118.0 75.5  

HEP 34.0 176.7 96.1 66.1 20.8  

HSA 30.1 139.1 47.8 50.6 58.1 36.6 

PW 146.9 34.5 119.1 166.2 248.9 191.4 135.3

L2

DIA 162.9  

DJJ 68.3 195.2  

EAA 152.9 226.8 174.2  

HEN 88.5 226.2 238.4 119.9  

HEP 81.9 114.5 170.9 93.5 56.4  

HSA 121.1 118.4 74.9 88.7 223.7 115.8 

PW 182.4 66.4 147.0 220.1 288.3 175.2 114.5



63

Tab.7.Continuação.

Instar Espécies

AVM DIA DJJ EAA HEN HEP HSA

L3

DIA 88.7  

DJJ 90.9 120.8 

EAA 85.9 160.3 140.9  

HEN 97.3 212.1 276.6 102.6  

HEP 62.7 105.4 200.5  86.7 50.5 

HSA 97.9 73.3 44.1 87.3 224.5 131.9 

PW 98.4 51.9 84.5 105.3 230.6 136.7 60.8

L4

DIA 91.4  

DJJ 85.4 188.7  

EAA 151.2 221.0 309.7  

HEN 87.4 186.2 202.9 90.9 

HEP 81.1 77.2 230.9 139.1 90.9 

HSA 93.6 111.7 82.4 176.0 168.2 129.8

PW 49.1 60.2 119.4 122.3 113.1 87.1 66.4



64

Tab.7.Continuação.

Instar Espécies

AVM DIA DJJ EAA HEN HEP HSA

L5

DIA 104.3  

DJJ 75.6 159.9  

EAA 69.3 174.8 206.4  

HEN 103.6 224.68 245.8 55.9 

HEP 73.2 74.88 181.9 65.3 69.4 

HSA 92.1 106.18 87.3 161.4 200.1 113.5

PW 70.7 95.1 167.3 83.4 110.5 67.2 139.1



65



A



Figura 21 A‐E. Árvores de Neighbor‐Joining das distâncias de Mahalanobis para o

primeiro(A),segundo(B),terceiro(C),quarto(D)equintoinstar(E).







66



B



Figura21.Continuação.



67



C



Figura21.Continuação.



68



D



Figura21.Continuação.



69



E



Figura21.Continuação.



70



Tabela 8. Resultados das análises de correlação de Pearson entre a forma (PC1) e o

tamanhodocentróide,paraasespéciesdentrodecadainstar.

Instar t correlação valorp

I 7.2777 0.5308305 2.515e‐11

II 7.2313 0.5446304 4.326e‐11

III 8.8097 0.61739 8.438e‐15

IV 4.7955 0.3968855 4.597e‐06

V 1.3886 0.1284146 0.1676



71



Figura22.CorrelaçõesdePearsonentreaforma(PC1)eotamanhodocentróidepara

oitoespéciesdeheliconíneosdentrodecadainstar.



72



A



Figura23A‐C.Ordenamentodasespéciesnoscomponentes1e2(A),3e4(B)e5e6

(C) das análises de componentes principais, realizadas com os resíduos de

sobreposiçãodeProcrustes,paratodososinstares.Entreparêntesesaspercentagens

devariânciaexplicadasporcadaeixo.



73



B



Figura23.Continuação.



74



C



Figura23.Continuação.



75



Tab.9.DistânciasdeMahalanobisentreasespéciesparatodososinstares.



AVM DIA DJJ EAA HEN HEP HSA

DIA 19.4



DJJ 24.0 44.8



EAA 32.1 37.8 74.0



HEN 22.2 30.3 74.3 22.9



HEP 22.9 28.7 68.3 19.4 7.8



HSA 19.2 19.7 25.7 25.6 37.3 25.6



PW 31.5 14.9 48.0 38.1 48.7 43.6 25.6



76



Figura24.ÁrvoredeNeighbor‐JoiningdasdistânciasdeMahalanobisentreasespécies,

incluindotodososinstares.



77



Tabela10.Estimativadedivergênciaentreoitoseqüênciasdeheliconíneospareadas,

utilizandoométododemáximacomposiçãodeverossimilhança(distânciadeTamura‐

Nei1993).

 AVM DIA DJJ EAA HEN HEP HSA

DIA 112

DJJ 96 105

EAA 87 103 76   

HEN 91 114 84 73  

HEP 92 119 86 70 61 

HSA 93 104 87 92 97 91

PW 81 92 80 76 88 85 82



78



A



Figura 25 A‐C. Árvores filogenéticas não‐enraizadas para oito espécies de

heliconíneos com base na análise combinada de dados de mtDNA (CO e 16S) e

nuclear (EF‐1α, DPP, AP, e WG), totalizando 3.824 nucleotídeos. A, máxima

verossimilhança; B,Neighbor‐Joining; C, análise bayesiana. Osvalores nos ramos

em A e B indica o suporte de bootstrap para o nó equivalente, após 1000

replicações,eemCaprobabilidadeposterior.



79



B



Figura25.Continuação.



80



C



Figura25.Continuação.



81



A



Figura26A‐B.CorrelaçõesdePearsonentreamatrizdedistanciagenética(DG)versus

distânciadeMahalanobisutilizandootestedeMantel.A,distanciaL1xDG;B,L5xDG.



82



B



Figura26.Continuação.



83

DISCUSSÃO

Os métodos de morfometria geométrica utilizados permitiram evidenciar que

tanto em nível ontogenético quanto filogenético, todas as espécies de heliconíneos

avaliadassofremvariaçõesnaformadesuascápsulascefálicas.



Análisesontogenéticas

As análises de componentes principais juntamente com a função thin plate

splines permitiram identificar que a principal diferença entre o primeiro instar e  os

demais se deve à constrição da região posterior da cápsula cefálica em L1,

relativamenteàcrescenteexpansãoaolongododesenvolvimentonosdemaisinstares.

Sugerimosqueessadiferençaédevidaaocrescimentointernodomúsculoadutordas

mandíbulas,oqualorigina‐seprincipalmentenaporçãosuperiordacápsulacefálicae

insere‐se em um apódema conectado diretamente à base da mandíbula (Chapman

1998).Aconstriçãoobservadanoprimeiroinstaréresponsávelpelanítidaseparação

desteemrelaçãoaosdemaisinstaresnasanálisesdecomponentesprincipais.

Bernays (1986) comparou o tamanho das cápsulas cefálicas e

a área do

apódemadomúsculoadutordaslagartasdePseudaletiaunipuncta,alimentadascom

folhastenrasourígidas.Demonstrouquefrenteàingestãodefolhasrígidas,omúsculo

adutor tornou‐se muito mais desenvolvido e, conseqüentemente, o tamanho das 

cápsulascefálicasfoimaior,emrelaçãoàslarvascriadascomfolhas

tenras.Omesmo

foidemonstradoporBernays&Hamai(1987)paraosortópterosLocustamigratoriae

Chorthippus curtipennis. Em ambos os gafanhotos, a largura da cabeça foi

significativamentemaiorquandocriadosnasgramíneasdemaiordureza(Triticumsp.

paraL.migratoriaePoasp.paraC.curtipennis).

84

Gorb & Beutel (2000) demonstraram que as diferenças na forma da região

cefálica, entre três diferentes linhagens de coleópteros, podem ser atribuídas a

requerimentos biomecânicos correlacionados às diferentes estratégias alimentares

apresentadasporcadaumadessaslinhagens.

Brannenn et al. (2005) inferiram que a alometria cefálica ao longo da

ontogêneselarvaldocoleópteroAgabusdesintegratus édevidaàvariaçãoestratégico‐

alimentar durante o seu desenvolvimento. Principalmente na região superior da

cápsula cefálica é que se deram as maiores dilatações, provavelmente devidas ao

crescimentoexageradodomúsculoadutor,emseuspontosdeorigem.

Assim,nocontextodopresentetrabalho,aregiãoposteriordacápsulacefálica

podeestar representandoasmaiores transformaçõesnodesenvolvimentodacabeça

comoum todo(incluindoomúsculoadutoredemaisórgãoscefálicos internos).Etal

crescimento pode estar relacionado biomecanicamente não somente ao padrão 

alimentar das larvas, mas também ao crescente tempo empregado por estas na

alimentação com o avanço da ontogênese (Alexander

1961) e, possivelmente, às

crescentestaxasdeingestãoeconsumo.

A significância estatística das correlações de Pearson entre a forma e o

tamanhoaolongodaontogêneseindicaqueháalometriaontogenéticaparatodasas

espéciesanalisadas.

As variações observadas na forma das cápsulas cefálicas das espécies aqui

analisadas não se

 deram, contudo, de forma linear. As distâncias morfométricas

(distâncias de Mahalanobis) entre os instares não foram crescentes ao longo da

ontogênese. Isto sugere que a forma da cápsula cefálica em Heliconiini não é

modulada apenas por fatores deterministicamente ontogenéticos. Possivelmente, ao

85

longo da ontogênese há imposição de diferentes pressões seletivas, ou diferentes

respostas a uma pressão seletiva constante. A forma  dos instares, portanto, é

resultado de um complexo de pressões seletivas interagentes e processos de

desenvolvimento, os quais podem estar sujeitos a restrições evolutivas e

desenvolvimentaisquenãopermitamgrandesmodificações.

No contexto do presente trabalho, desconhecem‐se as pressões seletivas

responsáveis pela não‐linearidade no desenvolvimento ontogenético da forma da

cápsula cefálica. Se fossem levadas em conta apenas as pressões impostas pelas

plantas hospedeiras, poder‐se‐ia então inferir que a forma é definida por diferentes

respostasdaslarvasfrenteàingestãodestashospedeiras.

Emrelaçãoaospadrõesontogenéticosdealimentação,porexemplo,nogênero

Heliconius as larvas iniciam  o desenvolvimento  alimentando‐se em folhas tenras e

avança para folhas maduras conforme a ontogênese (Rodrigues & Moreira 1999).

Porém,paragrandepartedosgênerosdecladogênesemaisantiga,consomemfolhas

maduras ao longo de toda a ontogênese. Em adição, resta futuramente analisar as

variações ontogenéticas na forma das mandíbulas, as quais são consideráveis,

conformeavaliaçõespreliminaresefetuadas(G.R.P.Moreira,UFRGS,dadosinéditos).





Análisesfilogenéticas

As análises de componentes principais para as comparações interespecíficas

mostraramumarelaçãodescontínuaentreasespéciesnosdiferentesinstares,sendo

que a proximidade morfométrica entre as espécies parece envolver uma  mistura

complexa de fatores filogenéticos e ecológicos. Assim, as incongruências entre a

86

variação na forma da região cefálica e a filogenia molecular de Beltrán et al. (2007)

podem ser devidasa convergências adaptativas associadas a aspectos biomecânicos,

relacionadosaohábitoalimentaregraudesociabilidadedasespécies.

Em relação à  gregariedade, as larvas de D. juno nos instares iniciais se

alimentamemgruposquepodemvariarde 60a 140larvas, eemH. sara podemser

encontradas até 200 larvas (Brown 1981). O fato dessas espécies manterem‐se boa

parte do estágio larval (basicamente nos instares iniciais, a partir do quarto instar

passamasedesagregar)dispostaslateralmente entresi, podetercontribuídoparaa 

realocaçãodocrescimentoprincipalmente  emaltura,em detrimentodo crescimento

lateral.Porém,comoocomportamento(representadopelohábitogregário)modulao

desenvolvimento para estabelecer a arquitetura da forma da cápsula cefálica, ainda

desconhecem‐se as razões correspondentes. No caso de H. sara, é evidente a

existência de restrição ecológica para a evolução da forma da cápsula cefálica no

gênero Heliconius, considerando que a mesma se aproxima daquela de D. juno,

pertencenteàcladogênesemaisantiga.

Nocasode H. sara,ahipótesedeumapossível estase–manutençãode uma

formaancestral(representadaporD.juno),podeserdescartada,umavezqueohábito

gregário,conformeBeltránetal.(2007), evoluiuindependentepelomenostrêsvezes.

Ohábitogr egárioemHeliconiiniestápresentenosgênerosDione,Eueides,Heliconius,

LaparuseNeruda(sendoqueostrêsúltimossãoparafiléticos).

Contrariamente, E. aliphera e H. ethilla, que apresentam hábito solitário,

investemproporcionalmentemaisemlargura,investindoseucrescimentoemdireções

laterais.

87

Aforma deA.vanillae(espéciedecladogênesemaisantigaepadrãoalimentar

generalista)emboaparteassemelhou‐seaH.sara.Podemosobservarqueaformade

A. vanillae ao longo dos instares, e comparativamente às demais espécies, aparenta

ser uma forma consenso entre as demais espécies, uma vez que, em termos de

proporção, não investe nem muito em altura nem muito largura. O mesmo foi

constatadoparaH.erato.

P. wernickei e D. iulia apresentaram como peculiaridade as baixas distâncias

entre as cerdas P2 ou escolos, evidenciando o aspecto de que sua região anterior é

relativamente mais larga. Isto talvez possa ser respondido através do estudo

alométricodasmandíbulasemrelaçãoàcápsulacefálica.Ambasespéciesalimentam‐

se sobre folhas velhas, já a partir do primeiro instar (Brown 1981). Então, será que

essas espécies investem mais no desenvolvimento das mandíbulas em si, e por isso

reduzem a realocação de energia que poderia ser destinada ao desenvolvimento do

músculo adutor em seus pontos de origemna região posterior? Será que o músculo

adutor nessas espécies origina‐se principalmente em pontos laterais, o que poderia

influenciar a dinâmica anatômica de seus aspectos biomecânicos? A largura anterior

da cápsula cefálica  pode ser reflexo, nesse caso, do tamanho das mandíbulas,

entretanto, esse aspecto resta ser avaliado. Esse padrão de forma, observada no

presente estudo apenas para essas duas espécies, pode ser classificada

filogeneticamente como ancestral. Dentro de um contexto desenvolvimental, a

arquiteturadessaformapodesermoldadapormeiodecompetiçãoentreasdiferentes

regiões topológicas da cápsula cefálica. Diante da ingestão de folhas velhas, talvez a

primeiramodificação alométrica tenhasedado noinvestimentorelativamentemaior

emtamanho(eforma?)demandíbulas.Odesl ocamentode energiaenutrientespara

88

o desenvolvimento destas, talvez tenha “suprimido” o crescimento em largura da

região posterior. A partir do quarto instar P. wernickei inicia um processo de

divergência de sua forma comum com D. iulia. Isso foi devido ao crescente

distanciamento entre seus escolos (provavelmente conseqüência do crescimento

acentuado do músculo adutor no espaço entre os escolos). Não podemos, porém,

analisar isoladamente a significância biomecânica  do músculo adutor. Apesar de ser

imprescindívelopapelbiológicodesteparaaingestão,asuarelaçãoalométricacomas

mandíbulastambémdeveserfuturamenteavaliada.

Por fim, cabe levantar o fato de que, contrariamente ao hábito gregário que

evoluiu pelo menos três vezes independentemente, os padrões alimentares ao que

tudo indica são bem estabelecidos filogeneticamente. Isto é, em se tratando das

espécies de cladogênese mais antiga (aqui estudadas), A. vanillae apresenta

comportamento generalista – alimentam‐se indiscriminadamente  tanto de folhas

jovens quanto de velhas nos instares iniciais, já D. iulia e P. wernickei alimentam‐se

exclusivamentedefolhasvelhas.OgêneroEueidesaparentaseroelonaevoluçãodos

padrõesalimentaresdeHeliconiini,uma vezque érepresentadopor espéciesque se

alimentam ou de folhas velhas ou de folhas jovens. E. aliphera alimenta‐se, nos

instares

iniciais, preferencialmente na face abaxial de folhas jovens (Périco 1995,

Dell’Erbaetal.2005). OgêneroHeliconius,porsuavez,érepresentadointeiramente

por espécies que iniciam seu desenvolvimento em folhas jovens (Brown 1981).

Portanto, os padrões alimentares generalistas e aquele apresentado pelas demais

espécies que primeiro divergiram (alimentação de

 folhas velhas) não evoluíram

novamente,demodoquese desconhece umaespéciedeHeliconiusque sealimente

naturalmente de folhas velhas, nos instares iniciais. Benson (1978) propôs que a

89

evoluçãodospadrõesalimentaresdeHeliconiinipoderiaestarassociadaàpartiçãode

recursos.

Em relação ao hábito gregário, Sillén‐Tullberg (1988) propôs queeste surgiu

posteriormente à evolução da impalatabilidade, uma vez que a gregariedade é

desvantajosaparaorganismospalatáveisquevivememhábitatsexpostos.

A significância das correlações de Pearson para os instares 1 a 4 indica que,

paraestes,háalometriafilogenética,enquantoqueparaoquintoinstarnão.

Em relação às variações interespecíficas nos padrões ontogenéticos de

alimentação, resta futuramente analisar as variações filogenéticas na forma das

mandíbulas.

Asanálisesdecomponentesprincipaisreferentesàanáliseinterespecíficageral

mostraramquasenuladiferenciaçãoentreasespécies,devidoàinclusãodosresíduos

desobreposiçãodetodososinstareseespécies.

Atopologia da árvoredeNeighbor ‐Joining mostrouo gêneroEueides inserido

entreosramosdogêneroHeliconius.H.sara,porém,muitopróximadeA.vanillae ;e

 juno , relativamente apresentou a  maior distância entre as demais espécies. P.

wernickeieD. iuliamostraram‐sepróximas,sobretudodevidoàsemelhançadosseus

padrõesdeformadosinstares1a4.

Do ponto de  vista topológico, os testes de Mantel demonstraram que as 

árvores morfométricas de Neighbor‐Joining,

com base na forma da cápsula cefálica,

não se relacionaram significativamente às árvores filogenéticas, morfológicas e/ou

moleculares,deHeliconiini(Leeetal.1992,Brower1994,Brower&Egan1997, Penz

1999,Beltránetal.2007).

90

A forma da cápsula cefálica demonstra estar sob influência de fatores

ecológicos e comportamentais associados à sociabilidade larval. Em termos

morfogeométricos,asespéciesdehábitogregárioaquiestudadas(D.junoeH.sara),a

despeitodesuaaltadistânciafilogenética(Beltránetal.2007),apresentaramestreita

relação de proximidade fenotípica, com base na morfometria geométrica da cápsula

cefálica. Principalmente H. sara contribuiu para a incongruência topológica entre as

árvores morfométricas e a filogenéticade Beltrán et al. (2007), sobretudo devido ao

seudistanciamento,combasenamorfometriageométrica,deH.eratoeH.ethillaea

suaaproximaçãodeD.juno,queporsuavez,mantém‐sepróximadeA.vanillae.

Pode‐seinferir,portanto,que aforma  dacápsulacefálica,somenteemparte,

está relacionada a fatores filogenéticos. Devido a restrições impostas pelo hábito

social, as espécies gregárias apresentam convergência na forma de suas cápsulas

cefálicas.Ouseja,aexpressãofenotípicanaformadascápsulascefálicasdeHeliconiini,

por uma pressão seletiva associada ao hábito gregário, não se correlaciona

integralmenteàsfilogeniasmolecularesdeHeliconiini.Desse modo,estecritérionão

pode ser utilizado como um caractere discreto em análises de filogenia, pois não é

influenciadaporestanasuaintegridade.

Entrementes, uma vez que também é influenciada por fatores ecológicos e

comportamentais, a forma da cápsula cefálica pode ser empregada à melhor

compreensão das paisagens adaptativas e fenotípicas desenvolvimentais,

principalmente associadas às restrições ecológicas e filogenéticas atuantes no

desenvolvimentolarvaldeHeliconiini.



91

Perspectivas

Para o desenvolvimento completo deste trabalho, pretendemos incluir mais

espécies, principalmente dentro do espectro de variação dos hábitos alimentares e

sociais. Pretendemos incluir outras espécies de hábitos semi‐gregário e gregário,

representantesdosgênerosDione, Eueides, Heliconius, Neruda eLaparus.Salienta‐se

aindaqueostrêsúltimossãoparafiléticos(Beltránetal.2007),equedoisdestesnão

foramcontempladosnopresenteestudo,assimcomoPodotricha(dehábitosolitário).

É crescente o número de trabalhos com enfoque evolutivo desenvolvimental

(Brakefield2006,Nijhout2008).Aausência de correlaçãoentrealgoritmosgenéticose

morfológicostemcadavezmaisdespertadointeresseaoslimitescompreendidosentre

o genótipo e o fenótipo. As relaçõesgenótipo‐fenótipo são ainda pouco conhecidas,

sendo apenas evidente que entre esses dois níveis atua um complexo

multidimensional de fatores interagentes, mecanismos epigenéticos, variáveis

ambientaisemódulosdesenvolvimentais(Wolf2002).Devidoàlimitaçãoexperimental

para o estudo das interações multifatoriais

 do desenvolvimento, essa abordagem é

tratadaporenquantoapenasemmodelosteóricosematemáticos(Wolf2002,Wu&

Hou2006,Nijhout2008).

Nijhout (2008) conceituou essa abordagem dentro de um modelo

multidimensional de paisagens fenotípicas desenvolvimentais, cujas superfícies

definem o desenvolvimento do fenótipo associado às múltiplas combinações de

fatoresinfluentes.

Onúmerodefatorescontribuintesparaavariaçãofenotípicadefine

o número de dimensões do espaço em que uma determinada paisagem existe.

Teoricamente, se não houvesse limitações quanto à utilização dos inúmeros fatores

responsáveis pela expressão de um traço fenotípico qualquer (p.ex. a forma), as

92

paisagens correspondentes seriam analisadas em um espaço multidimensional (i.e.,

emumhiperespaço).

Dentrodocontextodopresentetrabalho,identificarascausaseconseqüências

danão‐linearidadeobservadaentreaformadacápsulacefálicaeaspectosdafilogenia

é importante para compreender como a variação ontogenética da  forma pode ser

adaptadaàabordagemevolutivadabiologiadesenvolvimento.



93

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

108

Apêndice1.Filogeniaparaasespéciesdeheliconíneoscombasenaanálisecombinada

dedadosdeDNAnuclear(EF‐1α,DPP,AP,eWG)emitocondrial(COe16S),referentes

aBeltránetal.(2007).

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