1.4.1 Objetivos
O objetivo principal desta tese é investigar os processos espaço-temporais responsáveis pelos padrões de diversidade biológica na Mata Atlântica, procurando investigar a história biogeográfica das espécies de Phyllomedusa do grupo
burmeisteri e os processos que originaram a sua divergência. Através da
combinação de ferramentas moleculares e análises baseadas em Sistema de Informação Geográfica, especificamente procurou-se responder às seguintes questões/hipóteses: i) uma vez que estes anfíbios anuros são amplamente distribuídos, mas ecologicamente restritos, será que os seus padrões filogeográficos mostram a assinatura genética demográfica de recorrentes oscilações climáticas e concomitantes mudanças de habitat que podem ter promovido a divergência de distintas unidades evolutivas?; ii) será que os padrões de variabilidade genética poderão ser explicados através de modelos baseados na delimitação de áreas de estabilidade versus instabilidade de florestas anteriormente descritos para a MA? iii) será que a ocorrência de uma extensa área de intergradação fenotípica é corroborada por análises moleculares? iv) será que a região sul da MA corresponde a uma área de maior instabilidade durante as oscilações climáticas do Pleistoceno,
apresentando uma estrutura genética atual compatível com colonizações recentes ocorridas durante o Holoceno? v) existe diferenciação climática e ambiental entre os nichos das duas espécies diploides filogeneticamente mais aparentadas com a espécie tetraploide? vi) será que as previsões dos modelos de nicho ecológico corroboram a ocorrência da área de hibridação natural já descrita entre a espécies diploide e a tetraploide e preveem outras áreas hibridação potencial entre os taxa analisados? e, vii) Finalmente, considerando que as populações foram provavelmente submetidas a repetidos ciclos de expansão e contração durante períodos de instabilidade climática, será possível detetar assinaturas de fluxo gênico histórico entre as espécies ou unidades evolutivas intraespecíficas?
1.4.2 Organização da tese
Os temas abordados nesta tese são apresentados em seis capítulos, onde os principais objetivos estão organizados sob a forma de artigos científicos. No Capítulo 1, é apresentada uma introdução geral onde se fornece a informação teórica de base sobre os principais domínios da biologia evolutiva abordados nesta tese, como a filogenia, a filogeografia, a genética populacional e as suas diferentes ferramentas de análise. Além disso, é feita uma breve descrição da área de estudo – Mata Atlântica – apresentando-se o estado da arte das principais hipóteses sobre os padrões de diversificação na Mata Atlântica. Por fim, são apresentadas as principais características ecológicas e biogeográficas do grupo de espécies estudado.
No Capítulo 2, são apresentados e discutidos os resultados sobres a relações filogenéticas das espécies de Phyllomedusa do grupo burmeisteri obtidos com base na análise de um gene mitocondrial e duas genealogias nucleares e, ainda, as primeiras hipóteses sobre os padrões gerais de diversificação quer ao nível espacial quer ao nível temporal. Considerando os limites da amostragem utilizada em função da área de distribuição das espécies do grupo, procurou-se, numa segunda fase, aprofundar os conhecimentos sobre estes aspetos aumentando de uma forma muito significativa a amostragem. Assim, nos Capítulos 3 e 4, realizou-se um aumento muito significativo da amostragem para três espécies do grupo (P. burmeisteri, P.
bahiana e P. distincta), tendo-se recorrido ao uso de um gene mitocondrial e três
genealogias nucleares para estudar os seus padrões filogeográficos.
bahiana, tendo em consideração a extensa área de intergradação fenotípica e o fato
de serem espécies-irmã, foram analisadas em conjunto. Assim, neste artigo, para além dos padrões filogeográficos, foram usados métodos de delimitação de espécies e explorada a potencial existência de diversidade ainda não documentada. A possível existência de hibridação entre P. bahiana e P. burmeisteri anteriormente sugerida pela extensa variação clinal do padrão fenotípico intermediário foi investigada através da análise dos padrões de variação genética e fenotípica. No caso específico de P. burmeisteri, foi desenvolvido um conjunto de 12 microssatélites, obtidos a partir de técnicas tradicionais e, principalmente, de sequenciação de nova geração. Estes microssatélites foram usados para o estudo dos padrões de subestruturação genética desta espécie
No Capítulo 4, procurou-se esclarecer os processos evolutivos responsáveis pela elevada subestruturação e variabilidade genética ao nível do mtDNA encontrada em P. distincta no Capítulo 2. Para isso, foi utilizada uma abordagem integrativa entre a filogeografia (convencional e estatística) e os modelos paleoclimáticos de distribuição das espécies. Diferentes cenários evolutivos foram contrastados através de um teste de hipótese multilocus com base em ABC. Os modelos de distribuição histórica foram projetados tanto para o presente como para o Último Interglacial (~120 mil anos) e UGM (~21 mil anos).
Ao contrário dos demais, no Capítulo 5 apresenta-se um estudo exclusivamente baseado em modelos de distribuição das espécies e análises multivariadas espaciais. Este último artigo torna-se particularmente interessante por envolver espécies com diferentes níveis de ploidia. Assim, procurou-se comparar o nicho e a influência das condições ambientais na distribuição de espécies filogeneticamente próximas diploides, P. distincta e P. iheringii (espécies potencialmente envolvidas na origem da forma tetraploide) e da tetraploide, P.
tetraploidea, com o objetivo de investigar a influência da ploidia na distribuição das
espécies.
No Capítulo 6 é apresentada uma discussão geral dos resultados obtidos nesta tese, onde se procura discutir de uma forma integrada os principais resultados obtidos, em particular o seu contributo para o debate das hipóteses sobre os processos de diversificação biológica da Mata Atlântica. Por fim, são apresentadas de um modo sucinto algumas considerações finais e perspetivas futuras de investigação.
1.4.3 Lista dos trabalhos que integram a tese
1. Brunes TO, Sequeira F, Haddad CFB. & Alexandrino J (2010) Gene and
species trees of a Neotropical group of treefrogs: Genetic diversification in the Brazilian Atlantic forest and the origin of a polyploid species. Molecular Phylogenetics
and Evolution, 57, 1120–1133.
2. Brunes TO, van de Vliet MS, Lopes S, Alexandrino J, Haddad CF.B. &
Sequeira F (2013) Characterization of polymorphic microsatellite markers for the Neotropical leaf-frog Phyllomedusa burmeisteri and cross-species amplification.
Genetics and Molecular Research, 12, 242-247.
3. Brunes TO, Alexandrino J, Baêta D, Zina J, Haddad CFB & Sequeira F.
(2014) Species limits, phylogeographic and hybridization patterns in Neotropical leaf frogs (Phyllomedusinae). Zoologica Scripta, 43, 586-604.
4. Brunes TO, Alexandrino J, Haddad CFB & Sequeira F (in preparation)
Multilocus microsatellite analysis reveals high spatial genetic structure of
Phyllomedusa burmeisteri, an endemic leaf-frog of the Brazilian Atlantic Forest.
5. Brunes TO, Thomé MTC, Alexandrino J, Haddad CFB. & Sequeira F
(submitted) Ancient divergence and recent population expansion in a leaf frog endemic to the southern Brazilian Atlantic forest.
6. Brunes TO, Brito JC, Alexandrino J, Haddad CFB & Sequeira F (in preparation) Distinct spatial and environmental distributions in diploid-polyploid
Neotropical leaf frogs.