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Title: Caracterização molecular de três espécies de Trachycephalus (Anura: Hylidae) : investigando potenciais híbridos interespecíficos
metadata.dc.creator: Zaidan, Fernanda Couto
Issue Date: 2014
Abstract: Animais híbridos representam um desafio à taxonomia e sistemática, pois correspondem a unidades evolutivas geralmente sem clara delimitação morfológica, comportamental e genética. Híbridos podem ser morfologicamente intermediários aos parentais ou, devido à introgressão e retrocruzamentos, suas características podem se misturar tornando difícil sua identificação. Uma das formas de identificação de híbridos é por meio de ferramentas de biologia molecular, que ao utilizarem marcadores de DNA mitocondrial (herança exclusiva materna) e DNA nuclear (herança materna e paterna), permitem a comparação entre informações genéticas. Além da hibridização existem outras fontes de conflito entre dados moleculares provenientes do DNA mitocondrial e DNA nuclear, como por exemplo a retenção de polimorfismos ancentrais. Em localidades do Espírito Santo, Brasil, foram coletados indivíduos de morfologia distinta de Trachycephalus mesophaeus e T. nigromaculatus, que são as únicas espécies do gênero conhecidas nesse estado. Porém, estudos piloto usando o gene mitocondrial Citocromo Oxidase subunidade I (COI) agruparam esses espécimes com amostras de T. typhonius. Devido a estas incongruências, foram sequenciados fragmentos de dois genes mitocondriais - COI e Nicotinamida Desidrogenase subunidade 2 (ND2) e um exon nuclear (tirosinase) de 173 indivíduos de Trachycephalus, de forma a esclarecer as identificações taxonômicas e investigar a correspondência entre caracteres morfológicos e genéticos nesta linhagem, na sua área de ocorrência As filogenias moleculares, divergências genéticas, redes de haplótipos e polimorfismos de nucleotídeos únicos (SNPs) confirmaram as três espécies acima mencionadas como linhagens evolutivas distintas e revelaram mais sete indivíduos potencialmente híbridos, mas morfologicamente assinalados a T. mesophaeus, T. nigromaculatus ou T. typhonius.. Devido à taxa de evolução lenta da tirosinase, as espécies mais recentes T. typhonius e T. nigromaculatus parecem não terem sido sorteadas completamente nesse gene. Já T. mesophaeus, que é a espécie mais antiga das três, foi recuperada inequivocamente em todas as análises. De forma inédita, as análises moleculares evidenciaram a ocorrência de introgressão bidirecional entre T. nigromaculatus e T. typhonius e entre T. nigromaculatus e T. mesophaeus, sendo que há indícios de indivíduos F1 (cruzamentos entre espécies parentais puras gerando híbridos). A utilização do gene ND2 mostrou-se mais eficiente do que o gene COI nas filogenias e, apesar da tirosinase ser um gene nuclear de evolução lenta, contribuiu para a identificação de incongruências citonucleares. Nossos resultados mostram que a história filogenética de Trachycephalus é complexa e que o uso de marcadores nucleares de evolução mais rápida e ampliação dessas análises para outras espécies do gênero podem revelar mais eventos de hibridização.
Hybrids are evolutionary units generally without clear morphological, behavioral and genetic delimitation, thus representing a challenge to taxonomy and systematics. They can morphologically resemble their parents or, due to introgression, their characteristics can be diluted with a prevailing appearance of one of the parental species, which could hinder identification. One way to identify hybrids is through molecular biology tools, such as mitochondrial DNA (maternal inherintance exclusively) and nuclear DNA (maternal and paternal inheritance), allowing genetic comparisons. Besides hybridization, conflicting mtDNA and nDNA identifications may have other explanations, such as Incomplete Lineage Sorting. Some individuals collected in localities of Espírito Santo State, Brazil, presented a mix of morphological characters of T. mesophaeus and T. nigromaculatus, which are the only Trachycephalus species known to the region. However, previous studies using COI sequences grouped theses individuals as T. typhonius. Giving this, we sequenced fragments of two mitochondrial genes (COI and ND2) and part of the nuclear exon of tyrosinase of 173 individuals of Trachycephalus, in order to better clarify the taxonomic uncertainty, and the link between morphological and genetic characters behind the identifications, according to the occurrence area. Results of molecular phylogenies, genetic divergences, haplotype networks, and single nucleotide polymorphisms (SNPs) confirmed .T. mesophaeus, T. nigromaculatus, and T. typhonius as distinct evolutionary lineages and revealed seven more individuals potentially hybrids, but morphologically assigned to one species. Due to the slow mutation rate of tyrosinase, the most recently diverged species (T. typhonius and T. nigromaculatus) have not completely sorted in this gene. Trachycephalus mesophaeus is the oldest species of the three, and it was identified unambiguously in all analysis. Here, for the first time, evidence of bidirectional introgression between T. nigromaculatus and T. typhonius and between T. nigromaculatus and T. mesophaeus, with signs of F1 individuals, is presented. The use of ND2 gene seems to be more efficient than COI to recover the phylogenies in this particular group and, although tyrosinase is a slow evolving gene, it contributed significantly in order to identify cytonuclear incongruences. Our results indicate a complex phylogenetic history of Trachycephalus, and that more introgressive hybrids may be identified with the use of faster nuclear markers and the inclusion of more species of the genus in the analyses..
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1218
Appears in Collections:PPGBAN - Dissertações de mestrado

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