Filogeografia e limites inter-específicos em Dendrocolaptes certhia (Aves:Dendrocolaptidae)

A sistemática da espécie politípica Dendrocolaptes certhia (Aves: Dendrocolaptidae) foi estudada até hoje apenas com base em caracteres morfológicos e até então não se conseguiu delimitar as relações e propor diagnoses consistentes para todos os táxons / populações agrupados na espécie. Caracteres moleculares se tornam assim uma ferramenta potencial para fornecer um grau maior de resolução acerca da história evolutiva desta espécie politípica. Para tal, foi utilizado um banco de dados multilocus composto de dois genes mitocondriais e três loci diferentes de genes nucleares, e a partir de análises com diferentes abordagens (bayesianas, coalescentes e genético populacionais) foi então proposta a primeira filogeografia para esta espécie. Os dados moleculares sugerem alterações na taxonomia de Dendrocolaptes certhia em relação a arranjos propostos onde propomos um novo tratamento taxonômico que reconhece sete espécies diagnosticáveis ao invés de uma única espécie politípica reunindo todos os táxons de D. certhia. Estas sete espécies estão distribuídas de maneira a corroborar com as principais áreas de endemismo na Amazônia, e sua diversificação parece estar fortemente correlacionada com a formação da drenagem moderna da Amazônia durante os períodos do Plio-Pleistoceno.

Sistemática molecular e filogeografia do gênero Phoenicircus Swainson, 1832 (Aves: Cotingidae)

Muitas hipóteses já foram propostas na tentativa de explicar a origem e manutenção da grande biodiversidade encontrada na Amazônia, entretanto poucas são passíveis de serem testadas sob um ponto de vista filogeográfico. Nós avaliamos padrões de diversificação temporal e espacial de duas espécies de aves endêmicas da região amazônica, as quais apresentam populações alopátricas restritas a diferentes áreas de endemismo e limitadas pelos principais rios da bacia Amazônica. Sequências de dois genes mitocondriais (ND2 e Cytb) e dois nucleares (βf7 e G3PDH intron 11) foram obtidas a partir de 30 indivíduos, abrangendo a área de distribuição total do gênero Phoenicircus e incluindo as duas espécies atualmente válidas P. carnifex e P. nigricollis. A utilização de ferramentas da filogeografia, aliadas a métodos de genética populacional e de datação molecular, nos permitiu reconstruir os contextos espacial e temporal do processo de diversificação destes táxons na região Amazônica, bem como fazer predições sobre sua história geográfica e ambiental. Nossos dados revelaram a existência de quatro grupos geneticamente distintos, evidenciando o status parafilético de P. carnifex e a monofilia recíproca entre as duas populações alopátricas de P. nigricollis, e sugeriram, portanto, alterações na taxonomia atualmente aplicada ao gênero Phoenicircus. A história de evolução de Phoenicircus parece ter sido delineada por dois tipos de eventos vicariantes, inicialmente pela formação dos principais rios da Amazônia, durante os períodos Plio-Pleistoceno, e mais recentemente por eventos de captura de drenagem resultantes da atividade de placas neotectônicas localizadas na região central amazônica, destacando a importância de processos históricos como estes na modelagem da biota Amazônica atual.

Biogeografia e filogeografia comparada do complexo Micrastur ruficollis (Aves, Falconidae)

Esta dissertação de mestrado possui dois objetivos gerais: (a) investigar a filogeografia comparada de três espécies do complexo Micrastur ruficollis (M. ruficollis, M. gilvicollis e M. mintoni), que ocorrem na bacia amazônica, com a finalidade de identificar os contextos temporal e espacial da diversificação do grupo no bioma; e (b) reavaliar com base em caracteres moleculares o status taxonômico e limites interespecíficos entre os táxons do complexo. Para a melhor apresentação da Dissertação, os objetivos serão cobertos no artigo "Revisão sistemática e biogeografia do complexo M. ruficollis (Aves Falconidae)" o complexo de espécies Micrastur ruficollis é de especial interesse para estudos de filogeografia na bacia amazônica, pois preenche requisitos básicos como a existência de espécies politípicas e com ampla distribuição na bacia amazônica. Portanto, tem sido de interesse para aqueles que tentam entender a história de diversificação desta região. Aqui utilizamos análises filogenéticas, biogeográficas e estimativas do tempo de diversificação deste grupo para tentar revelar um cenário especial e temporal de diversificação dentro da Amazônia e fornecer novas evidências sobre a importância destes processos históricos na formação do bioma.

Filogeografia em lagartos no baixo Tocantins, Ilha do Marajó e Sul do Amapá

Estudos filogeográficos têm ajudado a esclarecer o contexto espacial e temporal da diversificação de organismos amazônicos, o que pode ser diretamente comparado com cenários geológicos específicos. O presente estudo visa fornecer informações que possam auxiliar na reconstituição da história recente do baixo Tocantins/Ilha do Marajó a partir e uma análise filogeográfica de Gonatodes humeralis e Kentropyx calcarata. Adicionalmente, a utilidade do gene citocromo oxidase I como marcador para estudos populacionais de lagartos foi avaliada. Dados de 49 exemplares de G. humeralis e 32 de K. calcarata de 14 localidades ao sul do Amapá, baixo Tocantins, Ilha do Marajó e de uma externa à área focal do estudo foram analisados. Alem das medidas de diversidade e diferenciação genética, foram possíveis eventos de expansão demográfica recente nestas populações foram avaliados com uso da estatística R₂. As relações filogenéticas entre as populações foram avaliadas pela construção de árvores não enraizadas usando-se os métodos de máxima parcimônia (MP) e máxima verossimilhança (MV). Os resultados obtidos demonstram que embora o COI tenha sido raramente utilizado para esta finalidade, a variação observada entre seqüências de populações de G. humeralis e K. calcarata indicam que ele é um marcador útil para análises filogeográficas. As cinco populações de ambas as espécies aqui estudadas, são geneticamente estruturadas. Isso indica um baixo ou mais provavelmente inexistente fluxo gênico entre elas. As relações filogeográficas observadas, embora mais seguramente para G. humeralis que para K. calcarata indicam que ocorreram mudanças significativas em tempos relativamente recentes no sistema de drenagem na região do baixo rio Tocantins e Ilha do Marajó. Isto porque, há neste estudo, fortes indícios de que em tempos pretéritos recentes houve maior movimentação, ativa ou passiva, das espécies entre as regiões do Marajó e oeste do rio Tocantins que teriam sido as mais diretamente afetadas por estas mudanças.

Filogeografia de Phaethornis bourcieri (Aves:Trochilidae): implicações taxonômicas e biogeográficas

Phaethornis bourcieri é uma espécie de beija-flor que habita o sub-bosque de florestas de terra-firme, distribuindo-se por quase toda Amazônia. Atualmente, duas subespécies alopátricas entre si são consideradas válidas, em P. bourcieri: P. b. bourcieri, P. b. major. Apesar de serem aceitos hoje, os táxons têm sua validade, limites interespecíficos e história evolutiva ainda não completamente elucidados. Com isso, foram utilizados caracteres morfológicos e moleculares para rever a taxonomia e propor uma hipótese filogenética para as populações e táxons agrupados em Phaethornis bourcieri. Nossos resultados mostraram que P. bourcieri faz parte do clado de Phaethornis de bico reto juntamente com P. philippii e P. koepckeae e que a subespécie major é mais próxima das últimas espécies em vez de populações agrupadas como bourcieri. Nossas hipóteses filogenéticas recuperaram três principais clados reciprocamente monofiléticos de P. bourcieri da margem norte do rio Amazonas separados pelos rios Negro e Solimões. Estes clados (juntamente com major) são melhor tratados como espécies biológicas e filogenéticas, para as quais apenas três nomes válidos são aplicáveis. A diversificação do clado de Phaethornis de bico reto (P. bourcieri, P. philippii, e P. koepckeae) está centrado na Amazônia e parece estar intimamente ligado com a formação da drenagem amazônica moderna durante o Plio-Pleistoceno.

Filogeografia de três espécies de Passeiriformes (Suboscines) na região do Baixo Tocantins - Ilha do Marajó - Pará

A região do Baixo Tocantins - ilha do Marajó é excelente local para se realizar um estudo de integração de dados geológicos e biológicos visando-se a compreensão dos processos de diversificação de espécies. Foram estimados parâmetros de genética populacional e realizadas análises filo genéticas das populações amostradas utilizando-se o gene ND2, relacionando-os com o cenário geológico proposto para a evolução da região. Foram utilizadas inferência bayesiana e máxima verossimilhança para reconstrução de filogenias intraespecíficas, redes de haplótipos e o teste de desvio de neutralidade R2, AMOVA, F _ST e Nm para as análises populacionais, para três espécies de aves Passeriformes: Xiphorhynchus spixii e Glyphorynchs spirurus (Dendrocolaptidae) e Willisornis poecilinotus (Thamnophilidae). As populações de X spixii não apresentaram estruturação geográfica, exibindo altos níveis de fluxo gênico entre elas. A árvore filogenética de G. spirurus apresentou um grupo de haplótipos únicos da ilha do Marajó (1M) e um grupo irmão contendo haplótipos pertencentes às áreas de endemismo Xingu (XI), Belém (BE) e 1M. Essa topologia indica um aparente contato secundário recente na 1M entre uma população isolada e endêmica da própria ilha com populações do continente (XI). A árvore obtida para W poecilinotus apresentou uma topologia semelhante àquela de G. spirurus, indicando que a formação da 1M provavelmente atuou de maneira similar em diferentes espécies, com similares capacidades de dispersão, gerando padrões filogeográficos concordantes. Comparando--se as três espécies, concluímos que X spixii possui maior capacidade de dispersão respondendo de maneira distinta ao mesmo efeito vicariante. Estimativas do relógio molecular para o nó que separa o grupo de haplótipos endêmicos da ilha do Marajó mostram que tanto as populações de G. spirurus, quanto às de W. poecilinotus são muito mais antigas que os eventos que levaram à separação total da 1M em relação ao continente (aproximadamente 10.000 anos AP), com uma idade estimada aproximadamente 747.000 anos AP para G. spirurus e 798.000 anos AP para W. poecilinotus, indicando que outros processos vicariantes anteriores à separação total da Ilha do Marajó poderiam ter separado essas populações endêmicas da ilha.

Revisão sistemática e filogeografia de Deconychura longicauda (Aves - Dendrocolaptidae)

Os limites interespecíficos da espécie politípica Deconychura longicauda (Dendrocolaptidae) foram investigados por uma análise conjunta, incluindo caracteres moleculares, morfológicos e vocais. Um total de 1.108 pares de bases de genes mitocondriais Cit b e ND2 foram usados para construir hipóteses filogenéticas, ao passo que os caracteres morfológicos e vocais foram analisados com métodos estatísticos univariado e multivariado. Todas as árvores filogenéticas recuperadas indicam altos níveis de diferenciação genética e estrutura filogeográfica em Deconychura longicauda, com o reconhecimento de quatro grupos principais bem apoiados, geograficamente constituídos por aves (1) do centro de endemismo Guiana no nordeste da América do Sul (2), da bacia amazônica excluindo o escudo das Guianas (3), do sopé oriental dos Andes, e (4), trans-Andinas da América do Sul e América Central. O nível de divergência genética entre estes clados varia de 6-8% (entre as aves Guianenses, não-Guianenses, do sopé dos Andes e trans-Andinas). Embora os caracteres morfológicos contribuam pouco para a diagnose em Deconychura, o canto, por outro lado, consistetemente os distinguem. Nós recomendamos com base, principalmente, em sua diagnose molecular e vocal o desdobramento de D. longicauda nas seguintes espécies filogenéticas e biológicas: Deconychura longicauda, D. pallida, D. zimmeri, D. connectens, D. typica e um táxon ainda não nomeado, endêmico do sopé oriental dos Andes.

Molecular phylogenies, chromosomes and dispersion in Brazilian akodontines (Rodentia, Sigmodontinae)

Uma nova filogenia molecular para roedores akodontinos do Brasil é proposta. A árvore filogenética foi enriquecida com a área de ocorrência e com informações sobre o cariótipo das amostras. Baseado nisto, e com a metodologia descrita, foram propostas hipóteses sobre as características do cariótipo e sobre a área de ocorrência dos ancestrais de cada clado. Assim, foi possível discutir hipóteses sobre evolução cromossômica do grupo, e sobre eventos de dispersão a partir da área de diferenciação original dos akodontinos nos Andes. A evolução cromossômica começou com números diplóides altos (2n=52) e mostrou uma tendência a redução (até 2n=14 em clados mais recentes). Ramos independentes da árvore mostraram redução do 2n e num caso aumentou o numero diplóide. Foram propostos pelo menos quatro eventos de dispersão dos Andes até o Brasil Sul-Oriental. Os resultados indicam a direção de novos estudos em cariologia comparada.

The history of the introduction of the giant river prawn, Macrobrachium cf. rosenbergii (Decapoda, Palaemonidae), in Brazil: new insights from molecular data

The giant river prawn, Macrobrachium cf. rosenbergii, is one of the most cultivated freshwater prawns in the world and has been introduced into more than 40 countries. In some countries, this prawn is considered an invasive species that requires close monitoring. Recent changes in the taxonomy of this species (separation of M. rosenbergii and M. dacqueti) require a re-evaluation of introduced taxa. In this work, molecular analyses were used to determine which of these two species was introduced into Brazil and to establish the geographic origin of the introduced populations that have invaded Amazonian coastal waters. The species introduced into Brazil was M. dacqueti through two introduction events involving prawns originating from Vietnam and either Bangladesh or Thailand. These origins differ from historical reports of the introductions and underline the need to confirm the origin of other exotic populations around the world. The invading populations in Amazonia require monitoring not only because the biodiversity of this region may be affected by the introduction, but also because admixture of different native haplotypes can increase the genetic variability and the likelihood of persistence of the invading species in new habitats.

Genetic characterisation of populations of the critically endangered Goliath grouper (Epinephelus itajara, Serranidae) from the Northern Brazilian coast through analyses of mtDNA

The Goliath grouper (Epinephelus itajara) is one of the most endangered species of fish of the subfamily Epinephelinae. Slow to develop and mature, and dependent on mangrove habitats for breeding, the species also suffers intense harvesting, which has reduced drastically in numbers in many areas. To contribute to the understanding of the characteristics of E. itajara populations, we conducted a molecular genetics study of the species, focusing on populations from the Northern Brazilian coast. The mtDNA control region (D-loop) of 116 individuals from five localities (Bragança, Ajuruteua, Parnaíba, Fortaleza and Natal) was analysed, and a sequence of 499 base pairs identified. Analyses of the sequences indicated that genetic variability was generally lower in E. itajara than in other endangered species of the genus. AMOVA found no significant grouping structure among the populations. Nested Clade Analysis revealed a significant association between genetic variability and geographic distribution among only three populations (Ajuruteua, Parnaíba and Natal). Genetic diversity was higher in populations from the Amazon region, which may be related to the better conservation of mangrove habitats in this area. Therefore, the present study could be used for the implementation of conservation and management measures in order to protect and consolidate these populations.

Aplicação de redes neurais artificiais na classificação de padrões filogeográficos com base na variabilidade genômica do DNA mitocondrial

Historicamente, o processo de formação das populações da Amazônia, assim como de todo território brasileiro, envolveu três grupos étnicos principais: o ameríndio, o europeu e o africano. Como conseqüência, estas populações possuem em geral constituição miscigenada do ponto de vista social e biológico. Desde o final do século passado, estudos do DNA mitocondrial (mtDNA) tem sido desenvolvidos com o propósito de estimar a mistura interétnica presente nestas populações. Para isto, é de fundamental importância a classificação de uma determinada linhagem de mtDNA em um dos mais de 250 haplogrupos/subclados propostos na literatura. Com o objetivo de desenvolver um sistema automatizado, preciso e acurado de classificação de seqüências (linhagens) de mtDNA, o presente trabalhou lançou mão da técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA’s) tendo como base os estudos de filogeografia. Para esta classificação, foram desenvolvidas quatro redes neurais artificiais diretas, com múltiplas camadas e algoritmo de aprendizagem de retropropagação. As entradas de cada rede equivalem às posições nucleotídicas polimórficas da região hipervariável do DNA mitocondrial, as quais retornam como saída a classificação específica de cada linhagem. Posterior ao treinamento, todas as redes apresentaram índices de acerto de 100%, demonstrando que a técnica de Rede Neural Artificial pode ser utilizada, com êxito, na classificação de padrões filogeográficos com base no DNA mitocondrial.

Análise filogeografica e populacional do gênero Corythopis sundevall, 1936 (Aves: Rhynchocyclidae)

O gênero Corythopis pertence à família Rhynchocyclidae e agrupa vários táxons sobre cujos limites e validade ainda deixam dúvidas, o que gera incertezas quanto a real quantidade de unidades evolutivas diagnosticáveis dentro do grupo. Esse gênero possui duas espécies reconhecidas: Corythopis delalandi, monotípica e distribuída nos biomas Mata Atlântica e Cerrado; e C. torquatus (endêmica da Amazônia), na qual são reconhecidas três formas, caracterizadas e distinguíveis uma das outras pelo padrão de tons de marrom na cabeça: C. t. torquatus Tschudi, 1844; C. t. anthoides (Pucheran, 1855) e C. t. sarayacuensis Chubb, 1918. O objetivo deste estudo é tentar reconstruir os contextos temporais e espaciais do processo de diversificação das diferentes linhagens evolutivas de Corythopis, possibilitando inferências sobre a história evolutiva e limites inter e intraespecíficos do grupo. Foram realizadas análises filogeográficas (ML e IB) e populacionais com base em um marcador mitocondrial (ND2), além de uma árvore de espécies com dois marcadores nucleares (MUSK e βf5) e um mitocondrial (ND2). De acordo com os resultados observados, existem cinco filogrupos principais em Corythopis, endêmicos das seguintes regiões (áreas de endemismo): 1- Xingu, Tapajós e Rondônia (norte; a leste do rio Jiparaná); 2- Napo; 3- Guiana; 4- Inambari e Rondônia (sul, a oeste do rio Jiparaná) e 5- Mata Atlântica. Os resultados das análises filogenéticas e populacionais indicaram a existência de dois clados reciprocamente monofiléticos sustentados por altos apoios de bootstrap (>80%) e probabilidades posteriores (> 0.95), concordando desse modo com a taxonomia atual para o gênero Corythopis, que reconhece uma espécie biológica na Amazônia (C. torquatus) e outra na Mata Atlântica e Cerrado. A árvore de espécie concorda com as demais análises, mostrando que existem apenas duas linhagens reciprocamente monofiléticas em Corythopis bem apoiadas estatisticamente: C. torquatus (F1, F2, F3 e F4) e C. delalandi (F5), reforçando o seu status como espécies biológicas independentes. O padrão biogeográfico de separação entre os diferentes filogrupos Amazônicos de Corythopis é bem diferente daquele reportado até hoje para diferentes linhagens de aves Amazônicas, onde os eventos iniciais de separação envolveram populações dos escudos brasileiros e das Guianas.

Diversidade de espécies no complexo Monodelphis brevicaudata (Didelphimorphia:Didelphidae), inferida por dados moleculares e morfológicos

O complexo de espécies M. brevicaudata possui distribuição reconhecida para o Norte da América do sul e compreende três espécies descritas ‐ M. brevicaudata, M. glirina, e M. palliolata ‐ e duas não descritas, reconhecidas em estudos prévios. A delimitação de espécies baseada somente em caracteres morfológicos é complicada, de forma que diversos táxons nominais já foram associados ao grupo e diversos arranjos taxonômicos foram propostos. Os poucos estudos baseados em dados moleculares que incluíram espécimes do complexo brevicaudata revelaram altas taxas de divergência genética. Este trabalho buscou elucidar a sistemática do complexo de espécies M. brevicaudata através do estudo dos padrões de variação morfológica e genética. Para tal, desenvolvemos análises filogenéticas baseadas em dois genes mitocondriais: citocromo b e 16 S rDNA. Adicionalmente, estudamos a morfologia externa e craniana dos espécimes, investigando a existência de congruência entre a variação genética e morfológica. As análises morfológicas foram, em geral, congruentes com as moleculares, as quais indicaram os mesmos clados em todas as análises filogenéticas. Foram formalmente reconhecidas nove espécies para o complexo. Monodelphis brevicaudata, M. palliolata e M. glirina são consideradas espécies válidas; M. touan é revalidado da sinonímia de M. brevicaudata e duas espécies novas são descritas e nomeadas; a espécie M. domestica provou ser intimamente relacionada a espécimes do grupo brevicaudata, sendo aqui considerada como integrante do referido grupo; duas espécies reconhecidas como distintas permanecem sem uma descrição formal; M. maraxina é sinonimizada com M. glirina. Foi observado dimorfismo sexual para as espécies estudadas, sendo que para as duas espécies estatisticamente testadas (teste T de student), M. glirina e M. sp. nov. “Trombetas”, os machos apresentaram crânios significativamente maiores que as fêmeas. Rios de grande porte parecem ter participado na diferenciação genética e estruturação filogeográfica das espécies. O padrão filogeográfico encontrado sugere ao menos dois centros de diversificação para o grupo, um no escudo das Guianas, envolvendo as espécies ao norte do rio Amazonas, e outro no escudo brasileiro, envolvendo M. glirina e M. domestica.

Population structure of Lutjanus purpureus (Lutjanidae - Perciformes) on the Brazilian coast: further existence evidence of a single species of red snapper in the western Atlantic

ABSTRACT: The present study focus on the mitochondrial control region to investigate phylogeographic patterns and population structure in Lutjanus purpureus, and to evaluate the genetic similarity between L. purpureus and L. campechanus. For the initial analysis, 810 base pairs sequence from control region were obtained from 239 specimens of L. purpureus collected from four localities off the Brazilian coast. The results revealed the presence of a single panmictic population characterized by high values of genetic diversity. The 299 base pairs hypervariable portion were used for the combined analysis of L. purpureus and L. campechanus, being 275 haplotypes identified in the 414 specimens. Phylogenetic tree and haplotype network did not indicate phylogeographic substructuring between the two species, but rather an intense intermingling of individuals. Considering their marked morphological similarity, the molecular data presented here indicatethat only one species of red snapper exists in the western Atlantic.

Variação morfológica e molecular de Typhlops reticulatus (Linnaeus, 1758) (Serpentes: Typhlopidae)

As serpentes atuais são tradicionalmente divididas em dois grupos: Alethinophidia, taxonômica e ecologicamente mais diverso e Scolecophidia, grupo de serpentes fossoriais popularmente conhecidas como cobras-cegas, sendo Typhlopidae a família que possui maior número de espécies. Em função do hábito fossorial, os Typhlopidae são pouco representados em coleções cientificas e a escassez de amostras de tecido tem sido um fator limitante para realização de estudos moleculares dessa família. Por isso aspectos da biologia evolutiva como modos de especiação, padrão de diversificação e estruturação geográfica que devido o hábito fossorial e a pouca diferenciação morfológica intra e interespecífica são ainda pouco entendidos. Esse trabalho teve como objetivo analisar a variação morfológica e molecular de Typhlops reticulatus. Para isso foram analisados 314 exemplares de Typhlops, sendo 192 de T. reticulatus. Para análise morfológica foram utilizados caracteres morfométricos, morfológicos (folidose, hemipênis e osteologia craniana). Nas análises moleculares foram sequenciados 21 amostras de T. reticulatus dos genes mitocondriais Coi e Cyt b de diferentes localidades. As árvores filogenéticas foram feitas usando os métodos de Máxima Parcimônia e Máxima Verossimilhança e as relações entre os grupos foram inferidos através de rede de haplótipos. Através da combinação de caracteres moleculares e morfológicos foi possível observar a presença de duas linhagens evolutivas distintas de T. reticulatus: uma ao norte do Rio Amazonas e outra ao sul, esta última descrita como nova espécie nesse trabalho. Durante a análise dos exemplares de Typhlops para esse trabalho foi possível identificar duas novas espécies: Typhlops sp nov. 1 presente no Estado do Maranhão e Typhlops sp nov. 2 proveniente de Manaus, Amazonas. Os resultados desse estudo corroboram a afirmação que espécies com ampla distribuição geográfica podem apresentar diversidade críptica considerável e uma história evolutiva mais complexa do que se imagina.