Estrutura populacional de Fregata magnificens (AVES, SULIFORMES)

Abstract

Fregata magnificens (Fregatidae) é uma ave marinha que se reproduz em ilhas costeiras e oceânicas do Atlântico, desde a Flórida até o sul do Brasil, e do Pacífico, desde a Baixa Califórnia até o Equador, incluindo as Ilhas Galápagos. Apesar da grande capacidade de voo, as fragatas tendem a permanecer durante todo o ano nas proximidades das colônias reprodutivas, voando em velocidades lentas, mas varrendo uma grande área. Em aves marinhas, há um paradoxo aparente entre sua elevada capacidade de dispersão e uma aparente filopatria, o que tem levantado uma série de questões sobre estrutura populacional e história evolutiva. A fim de investigar tais aspectos, foram utilizadas amostras de DNA genômico de 156 indivíduos de F. magnificens pertencentes a oito populações do Atlântico Ocidental, das quais seis brasileiras (Moleques do Sul-SC, Arquipélagos de Currais-PR, Alcatrazes-SP, Cagarras-RJ, Ilha de Cabo Frio-RJ e Abrolhos-BA), uma da Guiana Francesa (Ilha Grand Connétable) e uma caribenha (Barbuda). Foram amplificados oito marcadores de microssatélites, e 1227 pb de dois genes do mtDNA (ND2 e CytB). As sequências de mtDNA foram alinhadas com outras de outras nove colônias reprodutivas depositadas no GenBank, incluindo Galápagos, diversas ilhas do Caribe e Panamá (n=282). As populações brasileiras apresentaram um único haplótipo comum a todas as amostras brasileiras, exceto por um indivíduo de Abrolhos, e compartilhado com Grand Connétable. Uma análise de variância molecular (AMOVA) mostrou que boa parte da variação genética encontra-se entre grupos oceânicos de populações (CT=0,83; FCT=0,49), e análises par a par evidenciaram um isolamento genético entre as populações brasileiras e caribenhas, enquanto Grand Connétable ocupou uma posição intermediária. Para os microssatélites, uma análise Bayesiana de estruturação populacional (STRUCTURE) sugeriu a ocorrência de dois “clusters” genéticos. O primeiro está um associado a Barbuda e, em menor grau, a Grand Connétable, enquanto o outro está associado às populações brasileiras. Uma estimativa de migração recente (BayesAss) detectou conexões desde Abrolhos e Moleques do Sul para outras ilhas brasileiras (exceto entre si), e de Abrolhos pra Grand Connétable. Estimativas demográficas sugerem um tamanho populacional reduzido para as populações brasileiras (NE médio= 353) comparado a Barbuda e Grand Connétable. A separação entre as populações brasileiras e as demais teria ocorrido há cerca de 3.000 anos. A maior diversidade genética para as populações do Caribe (incluindo Grand Connétable) para ambos os marcadores pode estar associado com uma colonização recente do Brasil. Embora pareça existir alguma conexão entre Grand Connéctale e o Brasil (especialmente através da população de Abrolhos), ela é insuficiente para eliminar completamente a estruturação genética entre essas regiões. O padrão predominante de ventos, associado também às correntes marinhas que afetam a costa da América do Sul parecem bastante importantes para explicar os principais achados de estrutura genética evidenciados nos nossos dados.

Fregata magnificens (Fregatidae) is a seabird breeding in coastal and oceanic islands of the Atlantic, from Florida to southern Brazil, and the Pacific, from Baja California to Ecuador, including the Galapagos Islands. Despite a great capability of flight, this species tend to remain around the breeding colonies throughout the year, flying at slow speed, but covering a wide area. In seabirds, there is an apparent paradox between a high dispersal ability and an apparent philopatry, which has raised a number of questions about population structure and evolutionary history. In order to investigate these questions, we used samples of genomic DNA from 156 individuals of F. magnificens belonging to eight populations of the Occidental Atlantic, including six Brazilian archipelagos (Moleques do Sul-SC, Currais-PR, Alcatrazes-SP, Cagarras–RJ, Cabo Frio Island-RJ, and Abrolhos-BA), one in French Guyana (Grand Connétable Island) and one in the Caribbean (Barbuda). We amplified eight microsatellite markers and 1227bp from two mtDNA genes (ND2 and CytB). MtDNA sequences were aligned with others from nine breeding colonies deposited in GenBank, including the Galapagos, several Caribbean islands and Panama (n=282). Brazilian populations had a single haplotype common to all Brazilian samples, except for a single individual from Abrolhos, and shared with Grand Connétable. A molecular analysis of variance (AMOVA) showed that a large portion of the genetic variation is found between oceanic groups of populations (CT=0.83; FCT=0.49), and pairwise analysis evidenced genetic isolation between Brazilian and Caribbean populations, while Grand Connétable fell in an intermediate position. For microsatellites, a Bayasian analysis of population structure (STRUCTURE) suggested the occurrence of two genetic clusters. The first is associated to Barbuda and, to a lesser degree, to Grand Connétable, while the other is associated to the Brazilian populations. Estimates of recent migration (BayesAss) detected connections from Abrolhos and Moleques do Sul to other Brazilian Islands (except between each other), and from Abrolhos to Grand Connétable. Demographic estimates suggest a reduced population size for the Brazilian populations (average NE=353) compared to Barbuda and Grand Connétable. Separation between the Brazilian populations and the others would have occurred by 3,000 years ago. The higher genetic diversity for the Caribbean populations (including Grand Connétable) for both markers may be associated with a recent colonization of Brazil. Despite there seems to exist some connection between Grand Connétable and Brazil (especially Abrolhos), this is insufficient to fully eliminate the genetic structure between these regions. The predominant wind pattern, also associated with the marine currents affecting South American coast seem very important to explain the major findings of genetic structure evidenced in our data.