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História evolutiva de Ctenomys minutus e Ctenomys lami (RODENTIA, CTENOMYIDAE) na planície costeira do sul do Brasil

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História evolutiva de Ctenomys minutus e Ctenomys lami (RODENTIA, CTENOMYIDAE) na planície costeira do sul do Brasil

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Título História evolutiva de Ctenomys minutus e Ctenomys lami (RODENTIA, CTENOMYIDAE) na planície costeira do sul do Brasil
Autor Lopes, Carla Martins
Orientador Freitas, Thales Renato Ochotorena de
Data 2011
Nível Doutorado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Biociências. Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular.
Assunto Ctenomys lami
Ctenomys minutus
Marcador molecular
Rio Grande do Sul, Planície costeira
Santa Catarina, Planície costeira
Variabilidade genética
Resumo Ctenomys lami e C. minutus são espécies irmãs de roedores subterrâneos, pertencentes ao grupo filogenético torquatus do gênero Ctenomys. Estas espécies são indistinguíveis através da morfologia externa, no entanto C. lami foi recentemente descrita como uma nova espécie distinta de C. minutus devido às diferenças em seus cariótipos, principalmente com relação às formas dos cromossomos e números diplóides, os habitats distintos que ocupam e também pelas diferenças encontradas através de análises morfométricas de seus crânios e mandíbulas. Ambas as espécies são endêmicas da planície costeira do Sul do Brasil e apresentam um notável polimorfismo cromossômico. Ctenomys minutus se distribui em uma estreita faixa de dunas ou campos arenosos próximos da linha da costa, nos estados do Rio Grande do Sul (RS) e sul de Santa Catarina (SC). Apresenta números diplóides variando de 2n = 42 até 50 e números autossômicos (NA) de 68 a 80, compreendendo um total de 45 cariótipos descritos até o momento. Ctenomys lami é geograficamente restrito a uma área de 78 x 12 km, chamada Coxilha das Lombas, correspondente aos campos arenosos mais internos da planície costeira do RS. Apresenta 5 números diplóides variando de 2n = 54 a 58 e NA variando de 74 a 84, os quais combinados formam 26 cariótipos. Quatro blocos cariotípicas, denominados blocos A, B, C e D, foram descritos para esta espécie considerando os rearranjos Robertsonianos encontrados. Além disso, duas zonas híbridas intraespecíficas foram descritas, uma entre os blocos cariotípicos A x B e outra localizada entre os os blocos C x D. Ainda, nas proximidades da Lagoa dos Barros existem evidências da ocorrência de uma zona de hibridação interespecífica. Com os objetivos de acessar os padrões filogeográficos e populacionais dessas duas espécies, confirmar e caracterizar a zona híbrida interespecífica e providenciar informações para ajudar a traçar estratégias conservacionistas, foram analisados 2 fragmentos do DNA mitocondrial e 14 loci de microssatélites em 172 espécimes de C. lami, 340 espécimes de C. minutus e 19 possíveis híbridos, associados aos cariótipos de cada um dos espécimes e informações geomorfológicas a respeito do ambiente que ocupam. Para as duas espécies as descontinuidades no ambiente agem como um dos principais fatores estruturantes da variabilidade genética, representadas principalmente por cursos de água mais volumosos. Além disso, o isolamento pela distância também desempenha um papel importante no padrão de diferenciação populacional para as duas espécies, sendo mais evidente em alguns trechos da distribuição geográfica do que em outros. Não foram observadas associações diretas entre mudanças significativas na estrutura genética com os diferentes rearranjos cromossômicos encontrados tanto em C. lami quanto em C. minutus, demonstrando que os diferentes cariótipos presentes nestas espécies desempenharam, até o momento, um papel secundário na estrutura genética das populações. Apesar da ausência de clados reciprocamente monofiléticos para o DNAmt, C. lami e C. minutus são consideradas como duas espécies distintas com base nos resultados das análises citogenéticas, dos loci de microssatélites, pelas diferenças na morfologia do crânio e mandíbula e a distinção dos habitats que ocupam. A presença de uma zona de hibridação interespecífica foi confirmada, os 19 híbridos apresentaram cariótipos intermediários entre as espécies analisadas, genoma mitocondrial proveniente de C. minutus, e a composição dos loci de microssatélites provenientes de C. lami, levando a conclusão de que houve um cruzamento preferencial, ou até mesmo exclusivo, ao menos nos primeiros estágios da formação dessa zona híbrida, entre fêmeas de C. minutus com machos de C. lami. Os dados demonstraram também uma introgressão substancial do genoma nuclear de C. lami nos espécimes de C. minutus coletados nas proximidades da zona híbrida. Mediante o exposto, medidas conservacionistas devem ser tomadas focando conter o avanço da hibridação e introgressão entre essas espécies, além de preservar a integridade de populações puras que não sofrem a influência desses eventos. Além disso, sugerimos que C. minutus seja incluído em listas vermelhas de espécies ameaçadas como quase ameaçado, e C. lami como vulnerável.
Abstract Ctenomys minutus and C. lami are burrowing rodents that have been considered sister species of the torquatus group in the Ctenomys genus. These species are undistinguishable trough the external morphology, however C. lami were recently described as a separated species from C. minutus due to differences in their karyotypes, mainly regards the chromosomal forms and diploid numbers, the distinct habitats that these species occupy, and even by differences in the morphology of their skulls and mandibles. Both species are endemic to the southern Brazilian coastal plain and have notable chromosomal polymorphisms. Ctenomys minutus have a narrow distribution along the first dunes or sand fields near to the coast, in Rio Grande do Sul (RS) and Santa Catarina (SC) Brazilian states. This species presents diploid numbers ranging from 2n = 42 to 50, and the autosomal arm numbers (AN) ranging from 68 to 80, comprising a total of 45 karyotypes described until now. Ctenomys lami are geographically restricted to an area of 78 x 12 km, named as Coxilha das Lombas, corresponding to more internalized sandy fields of the RS coastal plain. This species have five diploid numbers from 2n = 54 to 58 and ten AN from 74 to 84, which combined formed 26 karyotypes. Four karyotypic blocks, named as Blocks A, B, C and D, were described for this species considering the Robertsonian rearrangements. Also, two intra-specific hybrid zones were reported for this species, one between blocks A x B, and another between blocks C x D. Near to the Barros Lake there are evidences of an interspecific hybrid zone between these species. The aims of this study are assess the phylogeographical and populational patterns for both species, to confirm and characterize the interspecific hybrid zone and provide informations to help future conservation decisions and management strategies for both species. For this, 2 fragments of mtDNA and 14 microsatellite loci were analyzed in 172 specimens of C. lami, 340 specimens of C. minutus, and 19 possible hybrids, associated to the karyotypes of each specimen sampled and geomorphological informations about the habitat occupied. In both species the environmental discontinuities act as effective geographical barriers to the gene flow, mainly major water streams. Moreover the isolation-by-distance also plays a key role in the pattern of genetic differentiation of populations, being more evident is some areas of the geographical distributions. There were no direct associations between distinct chromosomal rearrangements and genetic structures in both C. lami and C. minutus, evidencing that karyotypes do not play a causative role in the genetic structure of populations. The absence of monophyletic clades separating both species was not considered by us as enough evidence to detract C. minutus and C. lami to a single taxa, since all other analyses regarding the pattern retrieved in microsatellite data, cytogenetic analyzes, and morphological and habitat differences confirm their status as two separated sister species, only recently differentiated. The interspecific hybrid zone was strongly evidenced by 19 individuals with intermediate karyotypic forms between the species analyzed. All hybrids showed mtDNA content exclusively from C. minutus, and nuclear microsatellite composition from C. lami, suggesting that the hybrid zone was formed by a pattern of crossings between females of C. minutus with males of C. lami. Also, a substantial clinal introgression of the genomic content of C. lami into C. minutus individuals sampled around the hybrid zone was reported. Conservation efforts should focus in hold the progress of introgression, to preserve the integrity of pure populations. Moreover, C. minutus have to be included in red lists of endangered fauna as near threatened and C. lami have to be included as vulnerable.
Tipo Tese
URI http://hdl.handle.net/10183/69693
Arquivos Descrição Formato
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