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Impact of Global Warming on Kryal Fauna: Thermal Tolerance Response of Diamesa steinboecki (Goetghebuer, 1933; Chironomidae)

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dc.contributor.authorMuñiz González, Ana Belén
dc.contributor.authorMartínez Guitarte, José Luis
dc.contributor.authorLencioni, Valeria
dc.contributor.editorMDPI
dc.contributor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4341-9923
dc.date.accessioned2025-01-29T15:22:28Z
dc.date.available2025-01-29T15:22:28Z
dc.date.issued2023-05-26
dc.descriptionThe registered version of this article, first published in “Diversity 2023, 15, 708", is available online at the publisher's website: MDPI, https://doi.org/10.3390/d15060708
dc.description.abstractThe ice fly Diamesa steinboecki Goetghebuer, 1933 (Diptera: Chironomidae: Diamesinae) is exclusive to glacier-fed streams in the East Palaearctic region and is threatened by extinction due to global warming and glacier retreat. To date, no data are available on its thermal tolerance or ability to develop a heat shock response (HSR) or involve other biomarkers when exposed to higherthan-natural temperatures (i.e., >4–6 ◦C). Our study aimed to investigate the warmth resistance of IV-instar larvae of D. steinboecki in terms of (1) ability to survive heat shock and (2) gene expression of four genes known to be involved in the detoxification/stress response (cytochrome p450 (Cyp450), heat shock protein 70 (hsp70), hsp70 with intron and heat shock protein cognate 70 (hsc70)). Larvae were exposed to short-term shocks for 1 h at increasing temperatures (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, and 40 ◦C) to estimate the lethal temperature, obtaining high values (LT10 = 38.1 ◦C, LT50 = 39.2 ◦C, LT99 = 40.3 ◦C), suggesting a strong heat resistance up to 38 ◦C and a very rapid decline in survival thereafter. Moreover, gene expression analysis by real-time PCR was performed on larvae from the control (at 2 ◦C) and larvae found alive after the previous treatment at 26, 28, 30, 32, 34, 36, and 38 ◦C. Modulation of the expression was observed only for hsc70 and hsp70 genes. Specifically, hsc70 resulted in constitutive overexpression, even at 26 ◦C when all larvae were found alive without evidence of suffering. By contrast, hsp70 showed up and downregulation according to the specific temperature, suggesting the activation of an HSR at 28 ◦C, when some larvae were found alive but suffering (almost paralyzed). The results suggest that, based on LTs, D. steinboecki is more thermally tolerant than other Diamesa species (e.g., D. tonsa) from cold freshwaters, but, as in these, hsp70 and hsc70 are involved in surviving short-term heat shock. This makes the ice fly from the Alps different from Belgica antarctica and other cold-adapted organisms living in extremely cold habitats that, constantly exposed to cold, have lost the ability to develop an HSR. Further research is needed to investigate the response to prolonged exposure to temperatures higher that the natural one, giving new insights into the biological response to climate change of alpine species threatened by extinction.en
dc.description.abstractLa mosca de hielo Diamesa steinboecki Goetghebuer, 1933 (Diptera: Chironomidae: Diamesinae) es exclusiva de los arroyos alimentados por glaciares en la región Paleártica Oriental y está amenazada de extinción debido al calentamiento global y el retroceso de los glaciares. Hasta la fecha, no hay datos disponibles sobre su tolerancia térmica o capacidad para desarrollar una respuesta de choque térmico (HSR) o involucrar otros biomarcadores cuando se expone a temperaturas más altas que las naturales (es decir, > 4-6 ° C). Nuestro estudio tuvo como objetivo investigar la resistencia al calor de las larvas de IV estadio de D. steinboecki en términos de (1) capacidad para sobrevivir al choque térmico y (2) expresión genética de cuatro genes que se sabe que están involucrados en la respuesta de desintoxicación / estrés (citocromo p450 ( Cyp450 ), proteína de choque térmico 70 ( hsp70 ), hsp70 con intrón y proteína de choque térmico cognado 70 ( hsc70 )). Las larvas fueron expuestas a choques de corta duración durante 1 h a temperaturas crecientes (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 y 40 °C) para estimar la temperatura letal, obteniendo valores altos (LT10 = 38,1 °C, LT50 = 39,2 °C, LT99 = 40,3 °C), lo que sugiere una fuerte resistencia al calor hasta 38 °C y una disminución muy rápida de la supervivencia a partir de entonces. Además, se realizó un análisis de expresión génica mediante PCR en tiempo real en larvas del control (a 2 °C) y larvas encontradas vivas después del tratamiento anterior a 26, 28, 30, 32, 34, 36 y 38 °C. La modulación de la expresión se observó solo para los genes hsc70 y hsp70 . En concreto, hsc70 resultó en una sobreexpresión constitutiva, incluso a 26 °C cuando todas las larvas se encontraron vivas sin evidencia de sufrimiento. Por el contrario, hsp70 mostró una regulación positiva y negativa según la temperatura específica, lo que sugiere la activación de una HSR a 28 °C, cuando algunas larvas se encontraron vivas pero sufriendo (casi paralizadas). Los resultados sugieren que, según los LT, D. steinboecki es más tolerante térmicamente que otras especies de Diamesa (p. ej., D. tonsa ) de aguas dulces frías, pero, como en estas, hsp70 y hsc70 están involucradas en la supervivencia al choque térmico de corta duración. Esto hace que la mosca de hielo de los Alpes sea diferente de Belgica antarctica y otros organismos adaptados al frío que viven en hábitats extremadamente fríos que, constantemente expuestos al frío, han perdido la capacidad de desarrollar una HSR. Se necesitan más investigaciones para investigar la respuesta a la exposición prolongada a temperaturas superiores a la natural, lo que proporciona nuevos conocimientos sobre la respuesta biológica al cambio climático de las especies alpinas amenazadas de extinción.es
dc.description.versionversión publicada
dc.identifier.citationMuñiz-González, A.-B.; Martínez-Guitarte, J.-L.; Lencioni, V. Impact of Global Warming on Kryal Fauna: Thermal Tolerance Response of Diamesa steinboecki (Goetghebuer, 1933; Chironomidae). Diversity 2023, 15, 708. https://doi.org/10.3390/ d15060708
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.3390/d15060708
dc.identifier.issnISSN 1424-2818
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14468/25661
dc.journal.issue708
dc.journal.titleDiversity
dc.journal.volume15
dc.language.isoen
dc.page.final10
dc.page.initial1
dc.publisherMDPI
dc.relation.centerFacultades y escuelas::Facultad de Ciencias
dc.relation.departmentFísica Matemática y de Fluídos
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.es
dc.subject25 Ciencias de la Tierra y del Espacio::2502 Climatología
dc.subject32 Ciencias Médicas ::3206 Ciencias de la Nutrición ::3206.03 Sustancias tóxicas naturales
dc.subject23 Química::2302 Bioquímica
dc.subject24 Ciencias de la Vida::2408 Etología::2408.03 Insectos
dc.subject.keywordsChironomidaeen
dc.subject.keywordsDiamesinaeen
dc.subject.keywordslethal temperatureen
dc.subject.keywordsheat shock responseen
dc.subject.keywordsgene expressionen
dc.subject.keywordsclimate changeen
dc.subject.keywordsItalian Alpsen
dc.subject.keywordsChironomidaees
dc.subject.keywordsDiamesinaees
dc.subject.keywordstemperatura letales
dc.subject.keywordsrespuesta al choque térmicoes
dc.subject.keywordsexpresión genéticaes
dc.subject.keywordscambio climáticoes
dc.subject.keywordsAlpes italianoses
dc.titleImpact of Global Warming on Kryal Fauna: Thermal Tolerance Response of Diamesa steinboecki (Goetghebuer, 1933; Chironomidae)en
dc.titleImpacto del calentamiento global en la fauna de Kryal: respuesta de tolerancia térmica de Diamesa steinboecki (Goetghebuer, 1933; Chironomidae)es
dc.typeartículoes
dc.typejournal articleen
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