Rede de haplótipos

A relação entre os diferentes haplótipos foi obtida com a construção de uma rede haplotípica. A rede foi construída utilizando o método de junção de vizinhos (Figura 23). Devido ao método utilizado a rede é única, sem reticulações e sem disjunção (todos os haplótipos estão ligados à mesma rede). Além dessas características é possível observar a presença de dois grupos de haplótipos. Um grupo de haplótipos é formado pelo HAP02 e os haplótipos mais próximos, o outro grupo é formado pelo HAP01 e os haplótipos próximos a ele. Os grupos são separados por um longo ramo interno com um grande número de passos.

A partir desta rede foram desenhadas redes separadas por população (Figura 24). Assim é possível analisar a estrutura dos haplótipos dentro de cada população em relação aos grupos de haplótipos formados pelo HAP02 à esquerda e HAP01 à direita. A rede de Barra de Itabapona (BI) apresenta os seus dois haplótipos ligados por um longo ramo interno entre os dois grupos de haplótipos. A rede de Imburi (IM) tem apenas um haplótipo. As redes de Campelo (CA) e de Feia (FE) apresentam haplótipos distribuídos em ambos grupos de haplótipos. A rede de Cabiúnas (CB) apresenta haplótipos apenas do lado direito todos ligados uns aos outros. As demais redes apresentam haplótipos concentrados do lado esquerdo da rede.

Figura 23 – Rede de haplótipos estimada por método filogenético de junção de vizinhos. Tamanho dos círculos indica a frequência do haplótipo. Cores representam as amostras populacionais. Siglas das populações: AC - Açú, AT - Atafona, BI - Barra de Itabapoana, BU - Buena, CA - Campelo, CB - Cabiúnas, CI - Lagoa de Cima, CO - Comércio, GR - Grussaí, FE - Lagoa Feia, IM - Imburí, IT - Itaocara, TA - Taí, UR - Rio Ururaí.

Figura 24 – Rede de haplótipos estimada por método filogenético de junção de vizinhos separada por população. A posição dos haplótipos são idênticas para cada população e homologas aquelas da figura anterior. Os haplótipos encontrados em cada população estão mostrados em círculos pretos. Siglas das populações: AC - Açú, AT - Atafona, BI - Barra de Itabapoana, BU - Buena, CA - Campelo, CB - Cabiúnas, CI - Lagoa de Cima, CO - Comércio, GR - Grussaí, FE - Lagoa Feia, IM - Imburí, IT - Itaocara, TA - Taí, UR - Rio Ururaí.

4.4

Discussão

Neste Capítulo, investiguei a estrutura genética das populações naturais de

Poecilia vivipara usando marcadores moleculares mitocondriais e nucleares. Os resultados

demonstram uma forte estruturação entre as populações potencialmente devido a história geológica da região.

A grande diversidade molecular apresentada pelas populações (Cap. anteriores) mostrou-se distribuída de forma não homogênea entre as populações, o que evidencia um limitado fluxo genético entre as mesmas. Isso pode ser visto em todas estatísticas de F de Wright estimadas, pois apresentam valores altos ou muito altos, sejam elas globais, por loco ou pareadas. Esta distribuição não é dada pela distância geográfica entre as populações (hipótese nula) todos os testes de isolamento por distância não identificaram esta tendência. Portanto, a diversidade genética das populações é influenciada mais fortemente por características geológicas e ambientais presentes na região.

Como observado nas Análises de Componentes Principais e na atribuição de indivíduos às populações. A estrutura das populações analisadas seguem um padrão hierárquico. No nível mais alto está a diferença entre as bacias hidrográficas, as populações da mesma bacia são mais próximas. No nível médio, as populações dentro da bacia do Rio Paraíba do Sul estão estruturadas seguindo o tipo de sedimento responsável pela formação das lagoas. No nível mais baixo é possível observar, ainda que incipiente, a estrutura dentro da áreas de sedimentação.

Uma característica investigada como potencial responsável pela organização foi a história de formação das lagoas, mais precisamente o processo predominante na formação das lagoas. Estes processos foram a sedimentação fluvial e a sedimentação marinha.

A população de Imburi (IM) mostrou um comportamento completamente diferente das demais. Esta população possui a menor diversidade entre todas as populações analisadas e não mostrou nenhuma relação de proximidade com nenhuma outra população analisada. Por isso, é possível concluir que o processo de colonização desta lagoa ocorreu de forma completamente diferente das demais. A baixa diversidade pode ser devida ao efeito fundador.

A dispersão mantêm as populações conectadas e seguem as características da drenagem

A maior parte da variação molecular está dentro da cada população, o que sugere a ocorrência de uma baixa migração entre as populações de P. vivipara estudadas. A comparação entre os resultados de marcadores com diferentes formas de transmissão pode ser informativa sobre o nível de divergência entre as populações. Larsson et al. (2008) propuseram o uso da razão entre o FST calculado usando dados de marcadores

e estipulam que os limites teóricos estariam na faixa 1 ≤ R ≤ 4. O limite inferior ocorreria quando as populações estivessem completamente isoladas e estáveis e o limite superior quando as populações estivem próximas à panmixia. Razões intermediarias são esperadas para populações que estão em processo de diferenciação. No caso de haver migração entre as populações mesmo que em uma taxa muito pequena o limite inferior de R seria 2 pois a estabilidade do isolamento jamais seria alcançada. Para as populações utilizadas neste estudo foi encontrado R ≈ 2, deste modo é plausível inferir que as populações estão em processo de divergência com algum fluxo genético entre elas.

Os resultados de atribuição dos indivíduos às populações demonstram que a maioria das populações estudadas é composta por indivíduos com ancestralidade em mais de uma população, o que evidencia a existência de dispersão. Esta evidencia também está presente na rede de haplótipos, pois haplótipos distantes na rede estão presentes na mesma população. Cabe ressaltar que as populações compostas por um único grupo genético na atribuição de indivíduos às populações (Imburi (IM), Barra do Itabapoana (BI) e Cabiúnas (CB)) são as mesmas que apresentam haplótipos mais concentrados as

redes de haplótipos quando comparadas com as demais. Dispersão igual entre fêmeas e machos de P. vivipara

Comparando os dados de DNA mitocondrial com os dados de DNA nuclear das populações de P. vivipara gerados nesse estudo é possível observar algumas similaridades as quais apontam para uma ação igual entre machos e fêmeas na dispersão da espécie. Como mencionado anteriormente, a rede de haplótipos pode ser mapeada da distribuição dos grupos genéticos. A razão R deLarsson et al.(2008) também indica nessa direção.Karl et al. (2012) argumenta que os limites teóricos de R só são respeitados quando a dispersão é realizada de forma igual entre os sexos. Quando há dispersão enviesada pelas fêmeas é esperado R  1 e quando a dispersão é enviesada pelos machos é esperado R  4.

A dispersão em peixes da mesma família foi investigada por alguns autores. Brown(1985) estudou a dispersão de Gambusia affinis usando tanto marcadores moleculares como marcação e recaptura entre outras técnicas. Neste trabalho foi observado (i) que a dispersão está positivamente correlacionada com o tamanho do corpo nos dois sexos, (ii) que os machos dispersam em maior número que as fêmeas, (iii) que os machos que dispersam possuem uma maior mortalidade quando comparados com as fêmeas e com os machos que não dispersam e (iv) que entre as fêmeas prenhas as maiores possuíam maior número de fetos e que estas tinham maior propensão em dispersar que as fêmeas prenhas menores com menos fetos.

Chapman e Kramer (1991) estudaram a dispersão de Poecila gilli usando marcação e recaptura e também observou uma maior participação dos machos adultos na dispersão com uma maior mortalidade desses pós-dispersão. Congdon (1994) analisou as

condições determinantes para a dispersão de Gambusia holbrook em laboratório. Não foi observado diferença entre os sexos sob gradientes de salinidade nem em baixa correnteza. A única diferença foi que as fêmeas dispersam inclusive em correntezas mais fortes.

Croft et al. (2003) usando marcação e recaptura em Poecilia reticulata obser- varam que os machos dispersam com maior frequência e a maiores distâncias quando comparados com as fêmeas. Entretanto, Russell et al. (2004) utilizando marcação e re- captura e marcadores moleculares em populações de P. reticulata observaram que os machos tem maior frequência na dispersão em pequenas distâncias quando comparados com as fêmeas porém, tanto machos e fêmeas dispersam de maneira semelhante em longas distâncias de modo que a terem o mesmo peso no fluxo genético entre as populações analisadas.

Sumarizando os resultados do presente estudo com os demais citados acima é possível hipotetizar um padrão para a dispersão dos Poecilideos. Os machos dispersam em maior número mas apresentam uma alta mortalidade após dispersarem, o que reduz a diferença entre os sexos. Uma parcela considerável das fêmeas que migram estão prenhas com um número grande de fetos que nascem e crescem no novo ambiente e assim a fêmea aumenta a sua participação na dispersão da espécie. Deste modo, a vantagem numérica dos machos seria compensada pela maior mortalidade desses e pela maior efetividade das fêmeas tornando a dispersão igualitária entre os sexos.

Evidência de expansão populacional

A topologia das redes de haplótipos demonstra que houve expansão populacional recente. Redes em formato de estrela resultam de processos de expansão recente como discutido em Avise(2000). A expansão populacional recente de P. vivipara na região norte do Rio de Janeiro é esperada visto o aumento da área habitável nos últimos 5 mil anos.

Entretanto cabe salientar que a estrutura em estrela não é preservada quando a rede é estimada por popução. Ao menos algumas redes por população apresentam topologia diferente de uma estrela como: Buena (BU), Açú (AC), Cabiúnas (CB) e Taí. Deste modo, é possível argumentar que no contexto de todas as populações houve expansão populacional e, ao menos em alguns pontos, houve estagnação ou declínio populacional.

Evidência de seleção natural nas populações de P. vivipara

Os dados de estrutura por loco microssatélite de P. vivipara (FST, Loco) de- monstram uma grande variação (Coeficiente de Variação = 53,84 %). Esta grande variação entre os locos pode ser resultado de seleção natural pois forças evolutivas neutras como migração e deriva genética tendem a influenciar todo o genoma do mesmo modo. Assim, marcadores moleculares neutros espalhados aleatoriamente pelo genoma os quais possuem,

em média, a mesma taxa de mutação deveriam mostrar a mesma estrutura genética. Porém, mesmo marcadores moleculares neutros como os microssatélites que estiverem fisicamente próximos a regiões sob seleção natural podem apresentar resultados diferentes de outros marcadores microssatélites que estejam fisicamente afastados de regiões sob seleção natural.

Entre os 16 locos utilizados em 8 foram detectados sinais de seleção natural. Esta evidência corrobora estudos anteriores para populações de P. vivipara na mesma região. Neves e Monteiro (2003) eMonteiro (2008) observaram diferenças morfométricas nas populações de P. vivipara nesta mesma área as quais atribuíram como resposta a diferença de salinidade e predação. Araújo e Monteiro (2013) usando experimentos de laboratório common garden verificaram que parte da tolerância a salinidade era hereditária e Araújo et al. (2014) argumentaram que tanto as diferenças no tamanho e formato do corpo encontradas nessas populações podem ser explicadas como efeito de seleção natural como resposta a diferença na salinidade da água.

A detecção de seleção natural como resposta a variação de estressores abióticos são relatadas para espécies de Poecilideos. Como por exemplo a salinidade para popu- lações de Poecilia reticulata (SHIKANO; FUJIO, 1998) populações de Gambusia affins (PURCELL et al., 2008) e a toxicidade por H2S dissolvido na água para populações de

Poecilia mexicana (TOBLER et al., 2008).

A seleção natural ocorre em resposta a mudança ambiental. Mensurar esta resposta e identificar qual a mudança ambiental a ocasionou não é uma tarefa simples visto que muitos fatores podem influenciar e/ou confundir. Recentemente, foi demonstrado que a pressão da seleção natural é mais forte em populações que divergiram a pouco tempo quando comparadas com populações que divergiram a mais tempo (INGLEY; JOHNSON, 2016). Os autores argumentam que “uma forte pressão seletiva seria necessária para guiar a divergência [ entre populações ] inicialmente e que uma pressão seletiva mais modesta seria o suficiente para manter as diferenças a longo prazo”. As populações utilizadas no presente estudo são muito recentes (< 7000 anos) e portanto a divergência entre as populações é recente o que corrobora para que a pressão da seleção natural nestas populações seja forte facilitando a sua mensuração.

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