Processos históricos e estruturação genética em Homonota uruguayensis : bases para a conservação de uma espécie endêmica da savana uruguaia

Abstract

The Campos and Pampas of southern South America form an extensive complex of natural grasslands distributed across Argentina, Uruguay, and southern Brazil. This dynamic ecological system has a complex geological history and high biodiversity, and is currently under intense anthropogenic pressure. The Uruguay marked gecko Homonota uruguayensis (Vaz-Ferreira and Sierra de Soriano, 1961), is endemic to the Uruguayan Savanna with a high dependence on rocky microhabitats and low dispersal capacity. It represents an ideal model for investigating the combined impact of paleogeographic, climatic, and ecological processes on the genetic structure of species associated with the open formations of the Uruguayan Savanna. In this study, we employed a genomic approach based on the ddRADseq technique to elucidate the population structure, genetic diversity, and demographic history of H. uruguayensis. Individuals from multiple localities covering nearly the entire known range of the species in northwestern Uruguay and southern Brazil were analyzed. After raw data processing, the data matrix included 45 H. uruguayensis samples characterized for ~10,000 SNPs. Genetic structure analyses (PCA, DAPC, and ADMIXTURE) revealed the existence of strongly geographically structured genetic clusters, forming the Northern (samples from Brazil and Artigas), Central (samples from Rivera and northern Tacuarembó), and Southern (remaining samples from Tacuarembó, Salto, and Paysandú) clusters. Genealogical inferences (RAxML and SVDquartets) reinforced the existence of a geographic gradient of diversity and genetic structure, corroborated by the significant isolation by distance (r2=0.38) among the samples. The three genetic groups showed signs of population expansion during distinct glacial periods, with the Northern group exhibiting the earliest expansion (~170,000 years ago), followed by the Central group (~110,000 years ago), and finally the Southern group (~20,000 years ago). These results support the hypothesis that the evolutionary history of H. uruguayensis was profoundly influenced by paleogeographic events and the natural fragmentation of rocky habitats during the Quaternary. The persistence of this species in fragmented rocky outcrop environments highlights the urgency of implementing conservation strategies focused on maintaining connectivity between microhabitats and protecting the ecosystems of the Pampa biome, contributing to the integration of conservation genetics, biogeography, and evolution in the open ecosystems of southern South America.

Os Campos e Pampas do sul da América do Sul formam um extenso complexo de pastagens naturais distribuído na Argentina, Uruguai e sul do Brasil, constituindo um sistema ecológico dinâmico com uma complexa história geológica e uma elevada biodiversidade, atualmente sob intensa pressão antrópica. A lagartixa-das-pedras, Homonota uruguayensis (Vaz- Ferreira e Sierra de Soriano, 1961), é um geco endêmico da Savana Uruguaia com alta dependência de micro-hábitats rochosos e baixa capacidade de dispersão, representando um modelo ideal para investigar o impacto combinado de processos paleogeográficos, climáticos e ecológicos sobre a estrutura genética de espécies associadas às formações abertas da Savana Uruguaia. Nesse estudo, nós empregamos uma abordagem genômica baseada na técnica de ddRADseq com o objetivo de dilucidar a estrutura populacional, a diversidade genética e a história demográfica de H. uruguayensis. Foram analisados indivíduos de múltiplas localidades que cobrem quase toda a distribuição conhecida da espécie no noroeste do Uruguai e no sul do Brasil. Após o processamento dos dados brutos, a matriz de dados incluiu 45 amostras de H. uruguayensis caracterizados para ~10,000 SNPs. As análises de estrutura genética (PCA, DAPC e ADMIXTURE) revelaram a existência de grupos genéticos fortemente estruturados geograficamente, formandos grupos Norte (amostras do Brasil e de Artigas), Centro (amostras de Rivera e do norte de Tacuarembó), e Sul (amostras restantes de Tacuarembó, Salto e Paysandú). Por outro lado, as inferências genealógicas (RAxML e SVDquartets) reforçaram a existência de um gradiente geográfico de diversidade e estrutura genética, corroborado pelo significativo isolamento por distância (r2=0.38) entre as amostras. Os três grupos genéticos mostraram sinais de expansão populacional durante períodos glaciais distintos, sendo que o grupo Norte apresentou uma expansão mais antiga (~170.000 anos atraás), seguido pelo grupo do Centro (~110.000 anos atrás), e, finalmente, pelo grupo do Sul (~20.000 anos atrás). Estes resultados sustentam a hipótese de que a história evolutiva de H. uruguayensis foi profundamente influenciada por eventos paleogeográficos e a fragmentação natural dos hábitats rochosos durante o Quaternário. A persistência desta espécie em ambientes de afloramentos rochosos fragmentados sublinha a urgência de implementar estratégias de conservação focadas em manter a conectividade entre micro-hábitats e proteger os ecossistemas do Bioma Pampa, contribuindo para a integração entre genética da conservação, biogeografia e evolução nos ecossistemas abertos do Sul do América do Sul.