Diversidade ecológica e genética em populações de Hypsiboas puchellus (Hylidae) de dois biomas da América do Sul
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Data
2013-11-29
Autores
Ugioni, Luiz Fernando Rocha [UNIFESP]
Orientadores
Alexandrino, Joao Miguel de Barros [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
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Resumo
Biological diversification generates patterns of genetic diversity, be it driven by neutral biogeographic (variance and dispersal) or populational (demographic fluctuation) or even adaptive processes mediated by natural selection (e.g., selection along ecological gradients). We undertook a study on the ecological and phylogeographical diversity of an amphibian widespread in the the subtropics of South America that occurs in three distinct biomes. Firstly, we used multivariate analyses to test if bioclimatic niche components of H.pulchellus indicated niche divergence or conservatism along a spatially autocorrelated ecological gradient. Secondly, we used present day species distribution models to make projections of the impact of Pleistocene climatic fluctuations (specifically, the last glacial maximum, 21K years ago) on the geographic range of H.pulchellus. Thirdly, we performed phylogenetic analyses using maximum parsimony and maximum likelihood methods to check if multiple independent lineages existed within the species H. pulchellus, and if those would be geographically associated with distinct biomes across the species range. Fourthly, we looked for biome associated geographic population structure within H.pulchellus, both with a bayesian analysis and a traditional analysis of molecular variance, respectively, without and with a priori defined groups. Fifthly, we used tests based on summary statistics to examine the hypothesis that populations of H.pulchellus of distinct biomes had distinct demographic histories. Multivariate analyses showed that the species bioclimatic niche is distinct in each biome which may suggest some degree of ecological divergence between populations in each region. The species paleodistribution projection (LGM) suggests species range stability, i.e., that Pleistocene climatic fluctuations did not drive diversification within H.pulchellus. Phylogenetic analyses of mitochondrial and nuclear DNA gene fragments did not uncover evolutionarily independ at lineages within H. pulchellus. A contrasting patterns was however apparent for mtDNA where divergente haplotypes were more commonly observed in regions of high altitude in the Atlantic forest, at Rio Grande do Sul, while most sites in lowland regions throughout the species range showed an excess of less divergent and rarer haplotypes. Analyses of molecular variance did not uncover phylogeographic structure associated with the Atlantic forest and the Pampa biomes, but bayesian inference of population structure, for both mtDNA and nDNA, consistently uncovered a geographic group of localities of the highlands of the Atlantic forest that tends to be genetically distinct from neighboring regions. Finally, one test of demographic fluctuation vs. stability (Fu’s Fs) showed that populations in the Pampa region may have experienced demographic expansion while those in the Atlantic forest may have been relatively stable.
Processos de diversificação biológica geram padrões de diversidade genética, sejam eles processos neutrais biogeográficos (p.ex. vicariância e dispersão) ou populacionais (p.ex. flutuações demográficas) ou processos adaptativos intermediados por seleção natural (p.ex. seleção ao longo de gradientes ecológicos). Realizamos no presente trabalho um estudo da diversidade ecológica e filogeográfica de um anfíbio com ampla distribuição sub-tropical e que ocorre em três biomas diferentes. Primeiro, utilizamos análises multivariadas para testar se componentes do nicho bioclimático de H.pulchellus indicam divergência ou conservação de nicho relativamente a um gradiente ecológico espacialmente autocorrelacionado. Segundo, utilizamos modelos de distribuição geográfica do presente e extrapolamos para um cenário do ultimo máximo glacial (aprox. 21 mil anos atrás) com o objetivo de prever se a distribuição geográfica de H.pulchellus teria sido afetada durante as flutuações climáticas ocorridas no pleistoceno. Terceiro, realizamos análises filogenéticas usando métodos de Máxima Parcimônia e Máxima Verossimilhança para verificar se existem linhagens evolutivas independentes dentro da espécie H.pulchellus, e se essas linhagens putativas estariam relacionadas aos biomas onde a espécie ocorre. Quarto, para analisar se as populações de H.pulchellus estariam geograficamente estruturadas, e em associação com os biomas Pampa e Mata Atlântica, utilizamos uma analise bayesiana que não usa grupos definidos a priori bem como uma analise de variância molecular. Quinto, usamos testes baseados em estatísticas sumárias de diversidade genética com o intuito de examinar a hipótese de que as populações de H.pulchellus sofreram flutuações demográficas de formas distintas em cada um dos biomas Pampa e Mata Atlântica. Análises multivariadas revelaram que o nicho bioclimático ocupado pela espécie é diferente em cada bioma e que provavelmente as diferenças de nicho bioclimático poderiam estar associadas a divergência ecológica entre populações de cada bioma. Um modelo de paleodistribuição da espécie (último máximo glacial, há 21 mil anos atrás) sugere estabilidade em toda a área de ocorrência da espécie, indicando que as flutuações climáticas pleistocênicas não teriam influenciado processos de vicariância entre populações de H.pulchellus. As análises filogenéticas utilizando fragmentos de DNA de um gene mitocondrial (Citocromo Oxidase I) e de um gene nuclear (βfibrinogênio) sugerem a ausência de linhagens evolutivas independentes dentro de H.pulchellus. No entanto, a rede de haplótipos do DNA mitocondrial mostrou que a presença de haplótipos muito divergentes em regiões altas do bioma Mata Atlântica, no Rio Grande do Sul, enquanto que a grande parte das localidades em regiões baixas dentro de toda a distribuição da espécie apresentou uma diversidade genética mitocondrial de haplótipos pouco divergentes e raros. Análises de variância molecular não indicaram estrutura filogeográfica, mas uma análise bayesiana de estrutura populacional, em ambos os fragmentos de DNA, indicou a presença de um grupo geográfico representado principalmente por localidades de regiões altas do bioma Mata Atlântica. Pelo menos um dos testes de flutuação demográfica (teste Fs de Fu) sugeriu que localidades do Pampa poderão ter sofrido um processo de expansão demográfica, e que populações de localidades da Mata Atlântica terão mantido efetivos populacionais mais estáveis. Palavras-chave: Nicho ecológico, filogeografia, Mata Atlântica, Pampa, campos, Hylidae
Processos de diversificação biológica geram padrões de diversidade genética, sejam eles processos neutrais biogeográficos (p.ex. vicariância e dispersão) ou populacionais (p.ex. flutuações demográficas) ou processos adaptativos intermediados por seleção natural (p.ex. seleção ao longo de gradientes ecológicos). Realizamos no presente trabalho um estudo da diversidade ecológica e filogeográfica de um anfíbio com ampla distribuição sub-tropical e que ocorre em três biomas diferentes. Primeiro, utilizamos análises multivariadas para testar se componentes do nicho bioclimático de H.pulchellus indicam divergência ou conservação de nicho relativamente a um gradiente ecológico espacialmente autocorrelacionado. Segundo, utilizamos modelos de distribuição geográfica do presente e extrapolamos para um cenário do ultimo máximo glacial (aprox. 21 mil anos atrás) com o objetivo de prever se a distribuição geográfica de H.pulchellus teria sido afetada durante as flutuações climáticas ocorridas no pleistoceno. Terceiro, realizamos análises filogenéticas usando métodos de Máxima Parcimônia e Máxima Verossimilhança para verificar se existem linhagens evolutivas independentes dentro da espécie H.pulchellus, e se essas linhagens putativas estariam relacionadas aos biomas onde a espécie ocorre. Quarto, para analisar se as populações de H.pulchellus estariam geograficamente estruturadas, e em associação com os biomas Pampa e Mata Atlântica, utilizamos uma analise bayesiana que não usa grupos definidos a priori bem como uma analise de variância molecular. Quinto, usamos testes baseados em estatísticas sumárias de diversidade genética com o intuito de examinar a hipótese de que as populações de H.pulchellus sofreram flutuações demográficas de formas distintas em cada um dos biomas Pampa e Mata Atlântica. Análises multivariadas revelaram que o nicho bioclimático ocupado pela espécie é diferente em cada bioma e que provavelmente as diferenças de nicho bioclimático poderiam estar associadas a divergência ecológica entre populações de cada bioma. Um modelo de paleodistribuição da espécie (último máximo glacial, há 21 mil anos atrás) sugere estabilidade em toda a área de ocorrência da espécie, indicando que as flutuações climáticas pleistocênicas não teriam influenciado processos de vicariância entre populações de H.pulchellus. As análises filogenéticas utilizando fragmentos de DNA de um gene mitocondrial (Citocromo Oxidase I) e de um gene nuclear (βfibrinogênio) sugerem a ausência de linhagens evolutivas independentes dentro de H.pulchellus. No entanto, a rede de haplótipos do DNA mitocondrial mostrou que a presença de haplótipos muito divergentes em regiões altas do bioma Mata Atlântica, no Rio Grande do Sul, enquanto que a grande parte das localidades em regiões baixas dentro de toda a distribuição da espécie apresentou uma diversidade genética mitocondrial de haplótipos pouco divergentes e raros. Análises de variância molecular não indicaram estrutura filogeográfica, mas uma análise bayesiana de estrutura populacional, em ambos os fragmentos de DNA, indicou a presença de um grupo geográfico representado principalmente por localidades de regiões altas do bioma Mata Atlântica. Pelo menos um dos testes de flutuação demográfica (teste Fs de Fu) sugeriu que localidades do Pampa poderão ter sofrido um processo de expansão demográfica, e que populações de localidades da Mata Atlântica terão mantido efetivos populacionais mais estáveis. Palavras-chave: Nicho ecológico, filogeografia, Mata Atlântica, Pampa, campos, Hylidae
Descrição
Citação
UGIONI, Luiz Fernando Rocha. Diversidade ecológica e genética em populações de Hypsiboas puchellus (Hylidae) de dois biomas da América do Sul. 2013. 76 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Diadema, 2013.