Diversidade, filogeografia e delimitação de espécies de anfíbios anuros através de Biomas do Sul de América do Sul

Abstract

Na presente tese, realizei análises moleculares e de filogeografia em anuros neotropicais, que possuem ampla distribuição ao longo de biomas de América do Sul. No primeiro capitulo, uso abordagens de delimitação coalescente de múltiplas espécies e filogeografia para explorar a diversidade, padrões de diversificação e os limites de espécies dentro do complexo Scinax granulatus. Esta espécie presenta uma distribuição ampla no bioma Pampa da Argentina, Brasil e Uruguai, ocorrendo também no sudeste da floresta atlântica brasileira. Neste estudo, é demostrado que S. granulatus atualmente constitui um complexo de espécies com ao menos duas espécies. Utilizo dados multilocus e implemento diferentes métodos para a descoberta e validação da especie candidata, para confirmar o status do nível de especies da linhagen divergente. Além disso, uso modelos de distribuição de espécies para inferir as áreas climáticamente estaveis para cada linhagem. Adicionalmente, implemento um método de difusão filogeográfica para inferir os centros de origem e rotas de colonização de cada especie do complexo S. granulatus. Este é o primeiro estudo que utiliza dados genéticos para explorar a diversidade, estrutura genética e divergência de linhagens dentro do complexo S. granulatus No segundo capítulo, uso dados de sequências mitocondriales e de RADseq loci de genoma amplo para investigar que processos históricos seriam os principais inpulsionadores da história evolutiva e diversificação de Leptodactylus latinasus. Esta rã é amplamente distribuida atraves das planícies Chaquenha e Pampeana da Argentina, Brasil, Uruguai, Paraguai e Bolivia. Neste capítulo, utilizo análises de asignação de indivíduos às populações, modelos de distribuição de espécies, demografia histórica e modelos de difusão. Se identificou cinco linhagens mitocondriais e dois conglomerados nucleares, observando inconguencias entre ambos conjuntos de dados, detectando sinais de intercâmbio de genes entre os clusters genômicos. Os dados mitocondriais indicam que população ancestral de L. latinasus diversificou faz aproximadamente 1.93 milhões de anos, e os subsequentes eventos cladogenêticos que originaram cada linhagem aconteceram no Pleistoceno médio. A reconstrução da difusão filogeográfica coincide com as previsões dos paleomodelos, recuperando áreas climaticamente estáveis para o último máximo glacial e interglacial próximas às regiões ancestrais inferidas para cada linhagem. Este estudo, ressalta o papel das mudanças climáticas e ambientais sobre a diversidade genética, padrão filogeográfico e diversificação de linhagens. Também sugere que os rios Paraná e Uruguai poderiam ter funcionado como barreiras ou corredores biogeográficos, evitando ou permitindo o intercâmbio de genes entre linhagens de L. latinasus em diferentes periodos. Este é o primeiro estudo que investiga a diversidade genética, demografia histórica, biogeografia e história evolutiva de populações de L. latinasus. Esta tese destaca a importância da realização de estudos multidisciplinares para compreender os padrões da diversidade biológica e de investigar quais eventos históricos modelaram e definiram a história evolutiva da fauna neotropical.

In this thesis, I applied molecular and phylogeographic analyses in Neotropical frogs widely distributed across biomes of southern South America. In the first chapter, I use multispecies coalescent delimitation and integrative taxonomy approaches for exploring the lineage diversity and species boundaries within the Scinax granulatus complex. This species has a widespread distribution range in the Pampa biome of Argentina, Brazil, and Uruguay, also occurring in the southernmost portion of the Brazilian Atlantic Forest. Herein, I show that S. granulatus is a species complex composed of a minimum of two separate species. I used multilocus data and applied several methods of species discovery and validation of candidate species, to corroborate the specific status of the candidate species. I also used species distribution models for predicting climatic suitability areas for each lineage. Moreover, I implemented the phylogeographic diffusion approach to infer the origin centers and colonization vies of each species of the S. granulatus complex. This is the first study that uses genetic data to access the diversity, genetic structure, and lineages divergence inside the S. granulatus complex. In the second chapter, I use mitochondrial sequences and genome-wide RADseq loci data to investigate what historical processes could have been the main drivers of the evolutionary history and diversification of Leptodactylus latinasus. This frog is widely distributed across the Chaco and Pampa plains across Argentina, Brazil, Uruguay, Paraguay, and Bolivia. In this chapter, I used population assignment analysis, species distribution models, historical demography, ancestral area reconstruction, and diffusion models to assess the evolutionary history of L. latinasus. Five mitochondrial lineages and two nuclear clusters were identified, observing inconsistencies between both sets of data, detecting signs of exchange of genes between the genomic clusters. Mitochondrial data indicate that the ancestral population of L. latinasus diversified about 1.93 million years ago, and the subsequent cladogenetic events that gave rise to each lineage took place in the Middle Pleistocene. The diffusion reconstruction coincides with the predictions of the paleomodels, recovering climatically stable areas for the last glacial and interglacial maximum close to the ancestral regions inferred for each lineage. This study highlights the role that climatic and paleoenvironmental changes have had on genetic diversity, phylogeographic patterns, and lineages diversification. It also suggests that the Paraná and Uruguay Rivers could have operated as biogeographic barriers or corridors, avoiding or allowing the gene flow among the lineages of L. latinasus at different times. This is the first study that investigates the genetic diversity, historical demography, biogeography e evolutionary history of L. latinasus populations. This thesis highlights the importance to carry out multidisciplinary studies to comprehend the biological diversity patterns, investigating what historical events modeled and defined the evolutionary history of the Neotropical fauna.