Utilize este identificador para citar ou criar um atalho para este documento: https://hdl.handle.net/10923/16429
Tipo: doctoralThesis
Título: Filogenômica de Otariidae e história evolutiva de lobos-marinhos da América do Sul
Autor(es): Lopes, Fernando Ricardo Vieira
Orientador: Bonatto, Sandro Luis
Oliveira, Larissa Rosa de
Editora: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Data de Publicação: 2019
Palavras-chave: LOBOS MARINHOS
MAMÍFEROS MARINHOS
GENÉTICA
ZOOLOGIA
Resumo: A sistemática, a filogenia e a história evolutiva de Otariidae (lobos e leões-marinhos) são debatidas desde as descrições das primeiras espécies por exploradores naturalistas europeus. Atualmente, diversas relações, em particular dentro de Arctocephalus, permanecem confusas. Estudos moleculares recentes envolvendo espécies da família basearam-se somente em poucos fragmentos de DNA, em sua maioria, regiões mitocondriais concatenadas, com o objetivo de decifrar a biogeografia dos lobos e leões-marinhos. Assim como para a Otariidae, as relações entre Arctocephalus australis (lobo-marinho-peruano-chileno e lobo-marinho-sul-americano), A. galapagoensis (lobo-marinho-de-Galápagos) e A. forsteri (lobo-marinho-da-Nova Zelândia) também são bastante discutidas. Embora atualmente reconhecidas como espécies plenas, todos os estudos com um enfoque populacional, aplicando mais de um indivíduo por táxon, demonstraram a parafilia deste grupo. Em dois manuscritos aplicamos uma abordagem genômica para esclarecer as relações filogenéticas de Otariidae e o processo evolutivo de A. australis (e suas duas subunidades populacionais), A. galapagoensis e A. forsteri. Para isso, avaliamos 15 genomas completos, sendo 12 sequenciados pelo nosso grupo de pesquisa e três obtidos do GenBank. Além disso, também sequenciamos uma biblioteca de representação reduzida (método ddRAD-seq) composta por indivíduos de A. australis (n=15/13, subpopulações do sul do Chile/Oceano Atlântico e Peru/Norte do Chile, respectivamente), A. galapagoensis (n=10) e A. forsteri (n=9). Em nosso trabalho, encontramos um elevado grau de discordância genealógica ao longo dos genomas, o qual atribuímos, principalmente, à separação incompleta de linhagens gênicas. Identificamos que o elevado número de topologias únicas se deu à um explosivo período de especiação conduzido pelo resfriamento das águas superficiais do Oceano Pacífico, na transição Plio-Pleistoceno há ~3 Ma. Além disso, métodos variados de reconstruções filogenéticas recuperaram, de forma consistente, a monofilia do gênero Arctocephalus, sugerindo a manutenção da atual nomenclatura taxonômica. Análises com genomas completos e bibliotecas de representação reduzida também mostraram a clara delimitação entre A. australis, A. galapagoensis e A. forsteri. Encontramos, também, evidências de que a subpopulação peruana/chilena de A. australis compartilha componentes genômicos entre A. galapagoensis e a subpopulação do sul do Chile/Oceano Atlântico de A. australis. Análises posteriores suportaram que esta mistura reflete uma antiga origem híbrida da subunidade populacional do lobo-marinhoperuano/chileno. Também detectamos a presença de indivíduos puros de A. galapagoensis (primeiramente identificados como A. australis) em Isla Foca, uma colônia reprodutiva isolada e localizada há ~1000 km ao norte da distribuição principal de A. australis (subunidade peruano/chilena) e à leste da distribuição de A. galapagoensis. Dois retrocruzamentos entre o táxon híbrido e A. galapagoensis também foram detectados em Isla Foca e em Punta San Juan, Peru, a maior colônia reprodutiva dos lobos-marinhos-peruanos-chilenos. Esses achados demonstram a necessidade de futuros estudos em Isla Foca para compreender o seu papel nas dinâmicas populacionais, na distribuição e na conservação dos táxons mencionados. Nos artigos apresentados delimitamos espécies, esclarecemos a complexa história evolutiva de lobos e leões-marinhos e resolvemos questionamentos fundamentais sobre as relações internas de Otariidae. Também demonstramos a importância de considerar as discordâncias genealógicas na interpretação da história evolutiva e de considerar o fluxo gênico interespecífico como força evolutiva na geração de biodiversidade.
The systematics and phylogeny of Otariidae have been extensively studied for over two centuries since the first species descriptions by the European explorers. Yet, several relationships, particularly the monophyly within Arctocephalus, remain unclear. Recent molecular phylogenies only used few concatenated mitochondrial or nuclear genes. Similarly, the relationships within the clade that encompasses the Galapagos (A. galapagoensis), New Zealand (A. forsteri), South American and Peruvian-Chilean fur seals (A. australis subpopulations) are also debated. Although currently recognized as full species, the studies that assessed more than one individual per taxon showed the group paraphyly. In two manuscripts presented in this thesis, we applied a genomic approach to clarify conflicting Otariidae relationships and to shed light on the evolutionary processes of South American, Peruvian-Chilean, Galapagos and New Zealand fur seals. Here, we assessed 15 genomes (12 sequenced by our group and three retrieved from GenBank) and sequenced a reduced representation library composed by 47 individuals of the South American and Peruvian-Chilean fur seals (n= 15/13), Galapagos fur seals (n=10) and New Zealand fur seals (n=9). Our phylogenies showed a high-level of genealogical discordances that we assigned mainly to the incomplete lineage sorting promoted by an explosive adaptive-radiation at ~3Mya in the Plio-Pleistocene transition, potentially induced by the eastern Pacific sea surface cooling. We also found a strong support for the Arctocephalus monophyly, suggesting the maintenance of the current taxonomic nomenclature. Whole-genome and reduced representation libraries analyses showed well-delimited species for the clade encompassing South American, Peruvian-Chilean, Galapagos and New Zealand fur seal. Additionally, Peruvian-Chilean fur seals showing shared genomic components with Galapagos and South American fur seals. Posterior analyses supported that this admixture reflected the hybrid origin of the Peruvian-Chilean fur seals and the ancient evolutionary history of this taxa. We also detected two pure individuals of Galapagos fur seals in Isla Foca, a remote rookery located ~1,000 km from the main distributions of the Peruvian-Chilean and Galapagos fur seals. Besides that, we found a secondary contact of the Peruvian-Chilean with Galapagos fur seals in this locality and in Punta San Juan, southern coast of Peru. These findings highlight that new studies are needed to understand the role of Isla Foca in the population dynamics, distribution and conservation of the Peruvian-Chilean and Galapagos fur seals. The manuscripts presented in this thesis untangled the complex evolutionary history of the fur seals and sea lions by illuminating internal Otariidae relationships and showing the importance of the interspecific gene flow in the biodiversity promotion.
URI: http://hdl.handle.net/10923/16429
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