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Title: Efeitos do ambiente na estruturação genética e fenotípica no complexo de espécies de anuros boana calcarata-fasciata na bacia amazônica
Authors: Rainha, Raíssa N.
metadata.dc.contributor.advisor: Werneck, Fernanda de Pinho
metadata.dc.contributor.co-advisor: Martinez, Pablo A.
Keywords: Métodos comparativos filogenéticos
Evolução morfológica recente
interação ambiente x fenótipo x genótipo
Modelos 3D
Anuro
Issue Date: 21-Oct-2020
Publisher: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
metadata.dc.publisher.program: Ecologia
Abstract: The Amazon basin harbors a megadiversity of species and environments, representing a relevant natural laboratory to investigate the effects of microevolutionary processes and environmental variation on species diversification. The use of integrative approaches combining phenotypic and genetic variation to examine the divergence between lineages has increased our knowledge on the mechanisms causing species diversification in this mega diverse region. Here, we investigated the relative influence of environmental variation and geographic distance on the genetic and morphological differentiation of the Amazonian treefrog species complex Boana calcarata-fasciata (Anura, Hylidae). We analyzed the genetic variation of the 16S mtDNA gene from 413 individuals collected in flooded and non-flooded forest localities in Amazonia, 167 of which were newly generated samples from Brazil. We then estimated phylogenetic relationships and conducted species delimitation analyses on the complete molecular dataset to define the main intraspecific lineages to focus our phenotypic and environmental approach. We collected morphological data for the head shape and size of a sub-sample of 66 individuals using 3D models built from high-resolution photography. Using comparative phylogenetic methods, we tested for phylogenetic signal, evolutionary model that better explain the mode and time of the morphological diversification, and the influence of environmental variables on the morphological variation. We also verified the relationships among environmental, geographical, and genetic distances with morphological and genetic variation using dbRDA and partial Mantel tests. We found a high cryptic diversity, with a correspondent three-fold increase in the number of evolutionary units within the species complex, unveiling the phylogenetic relationships and taxonomic position of the newly generated Brazilian samples. We found evidence of subtle morphological differences in body size and head shape that diverged in a different mode and time compared to the genetic structuration. Furthermore, we showed that diverse and dissimilar factors differentially influence the morphological and genetic variation within the species complex, but historical and current environmental conditions, mainly vegetation cover, precipitation, and velocity of climate change had essential roles in morphological diversification, likely suggesting a case of parallel morphological evolution.
metadata.dc.description.resumo: A bacia Amazônica abriga uma megadiversidade de espécies e tipos de ambientes, representando um relevante laboratório natural para investigar relações entre processos microevolutivos, variação ambiental e diversificação de espécies. O uso de abordagens integrativas combinando variação genética e fenotípica para examinar divergência entre linhagens tem aumentado nosso conhecimento sobre os mecanismos de diversificação de espécies. Neste estudo, nós investigamos a relativa influência da variação ambiental e distância geográfica na estrutura morfológica e genética do complexo de espécie de pererecas Amazônicas Boana calcarata-fasciata (Anura, Hylidae). Analisamos a variação genética do gene mitocondrial 16S de 413 indivíduos coletados em diversas localidades de florestas alagáveis e de terra firme não-alagáveis na Amazônia, sendo 167 amostras do Brasil geradas por esse trabalho. Com base nesses dados moleculares, estimamos as relações filogenéticas seguindo os critérios de Inferência Bayesiana e Máxima Verossimilhança, e conduzimos uma análise de delimitação de espécie para definir as principais linhagens intraespecíficas para as quais focamos a obtenção dos dados fenotípicos e ambientais. Em seguida, coletamos dados morfológicos geométricos de tamanho e forma da cabeça de 66 indivíduos com o uso de modelos reconstruídos em três dimensões-3D. Usando métodos filogenéticos comparativos, testamos o sinal filogenético, o modelo evolutivo que melhor explica o tempo e o modo da diversificação morfológica, e a influência de variáveis ambientais na variação morfológica. Nós também verificamos a relação das distâncias genética, geográfica e ambiental com as variações morfológica e genética usando análises de redundância baseada em distancias (dbRDA) e testes de Mantel parcial. Os resultados mostraram uma alta diversidade críptica correspondente a um aumento de três vezes no número de unidades evolutivas dentro do complexo de espécies, apontando as relações filogenéticas e a posição taxonômica das novas amostras do Brasil. Baseado na morfometria geométrica, encontramos diferenças morfológicas sutis no tamanho e forma da cabeça que teriam diversificado em diferentes modo e tempo comparado a estruturação genética. Sobretudo, mostramos que múltiplos fatores influenciam diferentemente a variação morfológica e genética dentro do complexo de espécie, e as condições ambientais históricas e atuais, principalmente a cobertura de vegetação, precipitação e velocidade de mudanças climáticas, têm um papel essencial na diversificação morfológica, possivelmente sugerindo um caso de evolução morfológica paralela.
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