Evolução morfológica da cabeça em lagartos da família Gymnophthalmidae.

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO FFCLRP – DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOLOGIA COMPARADA

“Evolução morfológica da cabeça em lagartos da família Gymnophthalmidae”.

Fábio Cury de Barros

Ribeirão Preto – SP 2010

Dissertação apresentada à Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Ciências, Área: Biologia Comparada.

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II UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

FFCLRP – DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOLOGIA COMPARADA

“Evolução morfológica da cabeça em lagartos da família Gymnophthalmidae”.

Fábio Cury de Barros

Orientador: Prof^a. Dr^a. Tiana Kohlsdorf

Ribeirão Preto – SP 2010

Dissertação apresentada à Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Ciências, Área: Biologia Comparada.

III Barros, F. C.

Evolução morfológica da cabeça em lagartos da família Gymnophthalmidae.

Ribeirão Preto, 2010. VII + 109p.

Dissertação apresentada à Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo.

Orientador: Kohlsdorf, T.

1. evolução fenotípica 2. estrutura craniana 3. microhábitat 4. haplótipos 5. lagartos

IV

“Evolução morfológica da cabeça em lagartos da família Gymnophthalmidae”.

Fábio Cury de Barros

Ribeirão Preto, __________________________________ de 2010.

Prof(a). Dr(a). Prof(a). Dr(a).

Prof^a. Dr^a. Tiana Kohlsdorf (Orientador)

V AGRADECIMENTOS

- À Prof^a. Dr^a. Tiana Kohlsdorf, acima de tudo pelo exemplo de dedicação e comprometimento com a profissão e por sempre estimular a minha formação crítica e científica como biólogo.

- Ao Prof. Dr. Dalton de Souza Amorim, pelo incentivo e disponibilização do equipamento e espaço necessários à realização das imagens fotográficas dos animais e a todo o pessoal do Laboratório de Morfologia e Evolução de Díptera por proporcionar um ambiente agradável de trabalho.

- À Prof^a. Dr^a. Maria Helena Goldman, pelas portas abertas de seu laboratório em biologia molecular e em especial agradeço à Andréa Quiapin pelos sequenciamentos genéticos indispensáveis na elaboração do capítulo 2 do presente trabalho.

- À Prof^a. Dr^a. Maura Helena Manfrin, pelo incentivo e por sempre me receber atenciosamente em seu laboratório e também ao Mateus e à Cynthia pela atenção e dicas com relação às análises molecular e de morfometria geométrica.

- Ao Prof. Dr. Hussam El Dine Zaher, diretor do Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (MZUSP) e responsável pela Seção de Herpetologia, e à Carolina Castro-Mello, gerente de coleções, por facilitarem a maior parte da coleta de dados referente às medidas morfométricas das espécies.

- Ao Prof. Dr. Pedro Cordeiro Estrela, atualmente na Fundação Oswaldo Cruz e também à Prof^a. Dr^a. Érika Hingst-Zaher, da Seção de Mastozoologia do MZUSP, pelas discussões e por facilitarem o entendimento do método de morfometria geométrica.

- Ao Prof. Dr. Miguel Trefaut Rodrigues, do Instituto de Biociências (IB-USP), pela atenção e empréstimo de material zoológico.

VI - À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, que por meio do Programa de Jovem Pesquisador (processo no. 2005/60140-4) e do processo no.

2008/52375-0 referente à bolsa de mestrado, concedeu o financiamento deste projeto.

- Ao Programa de Pós-graduação em Biologia Comparada da FFCLRP-USP, que durante a vigência da Prof^a. Dr^a. Márcia Maria Gentile Bitondi concedeu apoio financeiro para as viagens de coleta e participação em congressos.

- A todos os amigos do Laboratório de Evolução e Eco-fisiologia de Tetrápodes, pelos momentos de descontração, pelo companheirismo nas viagens de coleta e pelas discussões e opiniões durante a elaboração da dissertação as quais sou muito grato.

- À todos os amigos da 41ª turma de Biologia da FFCLRP-USP que sempre proporcionam momentos inesquecíveis de alegria e grandes histórias, em especial aos moradores da república Enshark, pelos quais tive a imensa oportunidade de conviver durante quase dois anos, com certeza um dos momentos mais felizes da minha vida.

- À Camilla, simplesmente por fazer parte da minha vida e por sempre me fazer lembrar que o amor pode estar presente mesmo nas menores ações.

- Aos meus pais, José e Wania, e as minhas irmãs Thais e Bruna, pela companhia, convivência e principalmente por um amor que para mim é cada vez mais vivo e intenso.

VII ÍNDICE

Resumo ... ₁

Abstract ... ₂

Capítulo 1: Das variações morfométricas interespecíficas em Gymnophthalmidae 1. Introdução ... ₄

2. Hipóteses ... ₈

3. Material & métodos ... ₉

4. Resultados ... ₂₂

5. Discussão ... ₂₅

6. Figuras ... ₂₉

7. Tabelas ... ₄₀

Capítulo 2: Dos padrões intraespecíficos na espécie Calyptommatus sinebrachiatus 8. Introdução ... ₄₉

9. Hipóteses ... ₅₂

10. Material & métodos ... ₅₃

11. Resultados ... ₆₂

12. Discussão ... ₆₆

13. Figuras ... ₇₂

14. Tabelas ... ₈₄

Conclusões ... ₉₂

Referências bibliográficas ... ₉₃

1 RESUMO

A magnitude da variação fenotípica observada em um clado depende da ação de diferentes processos evolutivos e da interação entre fatores ambientais e a morfo-fisiologia dos organismos. A estrutura craniana é um exemplo de sistema morfológico complexo frequentemente associado a diferentes atividades como, por exemplo, locomoção, captura e ingestão de presas, e comportamentos defensivos.

Neste sentido, o sistema craniano pode evoluir sob ação de pressões seletivas conflitantes, visto que as mesmas estruturas podem ser recrutadas em diferentes atividades. O presente trabalho utilizou a família de lagartos Gymnophthalmidae para investigar questões referentes a esse contexto, por esse ser um grupo ecologicamente diverso que apresenta ampla distribuição geográfica, e ser um excelente modelo para a investigação de padrões de evolução ecomorfológica. O capítulo 1 procurou entender a influência da dieta e do uso de diferentes microhábitats na evolução da forma da cabeça em lagartos gimnoftalmídeos, por meio da aplicação do método comparativo filogenético. No capítulo 2, o presente estudo focou especificamente na investigação das variações fenotípicas em parâmetros relacionados à forma e tamanho da cabeça em populações pertencentes à espécie Calyptommatus sinebrachiatus isoladas espacialmente por barreiras geográficas, por meio de morfometria geométrica. O grau de isolamento das populações foi inferido a partir da proporção de haplótipos compartilhados do gene citocromo-b. Os resultados sugerem que a diversidade morfológica da cabeça na família Gymnophthalmidae pode ser resultado tanto da influência de aspectos ambientais quanto do efeito de deriva genética sobre grupos de organismos.

2 ABSTRACT

The magnitude of the phenotypic variation observed in a given group of organisms reflects the combined action of evolutionary processes and the interaction between environment and morpho-physiological parameters. The head is a complex morphological system that is often associated with different activities, such as locomotion, prey capture and ingestion, and defensive behaviors. In this context, the cranial system likely evolves under conflicting selective pressures, since the same structures may be selected for different activities. The present study used species from the Gymnophthalmidae lizard family to address some questions related to this topic, as this group is ecologically diverse with a wide geographical distribution, and is an excellent model for investigating patterns of eco-morphological evolution. The first chapter investigated the possible trade off between diet and microhabitat use on the evolution of head shape in Gymnophthalmidae lizards, and was based on phylogenetic comparative methods. In Chapter 2, this study used geometric morphometry method to investigate the phenotypic variation related to head size and shape in populations of Calyptommatus sinebrachiatus spatially isolated by geographical barriers. The degree of isolation among populations was inferred by haplotype proportions estimated in cytochrome-b gene. The results sugested that environmet pressures may generated differences in the head shape of Gymnophthalmidae lizards, but genetic drift also contributed to the total of morphological variation.

3

CAPÍTULO 1: DAS VARIAÇÕES MORFOLÓGICAS

INTERESPECÍFICAS EM GYMNOPHTHALMIDAE

4 1. INTRODUÇÃO

Desde o início do desenvolvimento do pensamento biológico, e sobretudo depois do estabelecimento das idéias evolucionistas de Charles Darwin, um dos principais focos da curiosidade científica está relacionado às variações fenotípicas de forma e tamanho do corpo observadas nos diferentes grupos de organismos (Pinto 2007). As variações fenotípicas observadas em uma dada linhagem podem representar uma resposta, mediada por seleção natural, às interações ecológicas experimentadas pelas populações em seus respectivos ambientes (Pianka 1973;

Pounds 1988; Losos et al. 1997; Vitt et al. 2003; Lamb & Bauer 2006).

Especificamente, a seleção de determinado hábitat por um grupo de organismos é diretamente influenciada pela interação de sua morfologia e fisiologia com fatores ambientais (tais como clima, complexidade estrutural ou disponibilidade de recursos alimentares), particularmente nos animais ectotérmicos de pequeno porte (Pianka 1973; Pounds 1988; Huey 1991; Vitt et al. 2003; Pinto 2007).

Historicamente, as variáveis morfológicas receberam atenção especial em estudos que procuravam estabelecer relações entre a morfologia e aspectos ecológicos ou biogeográficos (para exemplos em lagartos, ver Pounds 1988; Losos

& Sinervo 1989; Losos 1990a, 1990b, 1992; Losos et al. 1994, 1998; Bonine &

Garland 1999; Vanhooydonck & Van Damme 1999; Melville & Swain 2000; Kohlsdorf et al. 2001, 2008; Macrini et al. 2003; Elstrott & Irschick 2004; Irschick et al. 2005;

Grizante et al. 2010). Por exemplo, lagartos frinosomatídeos exibem uma clara correlação entre a forma corpórea e o microhábitat (Herrel et al. 2001a, 2002a), assim como lagartos do gênero Anolis (Losos et al. 1997, Vitt et al. 2003, Pinto 2007). Em lagartos habitantes do deserto, o tamanho do alimento e o microhábitat seriam os aspectos ecológicos mais relevantes para a variação encontrada no

5 fenótipo (Pianka 1973; Carothers 1986). A idéia de que o ambiente pode determinar a evolução da morfologia foi particularmente reforçada em estudos feitos por Losos et al. (1997), que observaram diferenças morfométricas significativas nos membros anteriores e posteriores de Anolis sagrei, após pequenas populações terem sido introduzidas artificialmente em um conjunto de ilhas distintas do ponto de vista estrutural e florístico.

As pressões seletivas atuando sobre a evolução fenotípica em um grupo de organismos podem ser conflitantes (resultando em trade-offs), visto que as mesmas estruturas morfológicas podem ser recrutadas para o desempenho de diferentes atividades. Por exemplo, o sistema axial em lagartos tem um importante papel tanto durante a locomoção quanto na respiração, e a interação entre essas duas funções pode limitar a resistência oxidativa de uma determinada espécie com relação à corrida (Carrier 1991; Owerkowicz et al. 1999). O estudo do papel funcional de trade- offs e das limitações evolutivas impostas pelo ambiente sobre grupos de organismos é particularmente interessante em clados que apresentam alta diversidade morfológica e ocupam diferentes habitáts, uma vez que nem todas as funções de uma estrutura morfológica podem ser otimizadas simultaneamente (Herrel et al.

2007).

O crânio é um sistema morfológico complexo que está associado a diferentes atividades como comportamentos defensivos e sexuais, locomoção e captura e ingestão de presas (para exemplos em lagartos, ver Cooper & Vitt 1993; Schwenk 2000; Herrel et al. 2002b, 2002c, 2007; Lappin & Husak 2005), e pode estar sob ação de diversos fatores seletivos. O tipo de presa ingerida pode ser um fator determinante na evolução do tamanho do crânio, já que um aumento no desempenho da mordida deve ocorrer para que os organismos possam efetivamente esmagar presas duras (Herrel et al. 2007; Vanhooydonck et al. 2007). O

6 desempenho da mordida pode ser alterado por meio de modificações na estrutura craniana, como por exemplo: (1) aumento do crânio em termos de largura e altura, permitindo acomodar músculos maiores e mais potentes; (2) aumento do comprimento da alavanca de fechamento da boca (close in-lever) (Herrel et al.

2001b, 2001c; Vanhooydonck et al. 2007). Em contrapartida, um aumento de potência na mordida pode diminuir a precisão e velocidade para capturar presas (Herrel et al. 2001b, 2001c; Vanhooydonck et al. 2007). A velocidade e precisão dos movimentos exigem focinhos mais longos e um aumento da alavanca responsável pela abertura da boca (open in-lever) (Herrel et al. 2001b, 2001c; Vanhooydonck et al. 2007). De fato, é possível distinguir dois ecomorfos distintos em lagartos pertencentes ao gênero Anolis: espécies com cabeças curtas e largas e outras espécies com cabeças longas e estreitas (Harmon et al. 2005).

As alterações observadas na morfologia do crânio também podem estar associadas ao desempenho locomotor. Embora raramente testado, parece lógico que o desempenho locomotor afete o fitness dos indivíduos (Aerts et al. 2000), pois é fundamental no escape de predadores, atividades de forrageio, defesa de território, entre outros (Huey & Dunham 1987; Hertz et al. 1988; Garland et al. 1990;

Garland & Losos 1994; Kohlsdorf et al. 2004). O aumento do tamanho do crânio altera o centro de massa de um indivíduo e pode prejudicar a habilidade em escalar estruturas verticais (Vanhooydonck & Van Damme 1999; Herrel et al. 2001a, 2002a;

Zaaf & Van Damme 2001) enquanto cabeças mais estreitas e achatadas provavelmente melhoram o equilíbrio e a capacidade dos lagartos de esconder-se em fendas, que são refúgios importantes em hábitats verticais abertos (Vitt et al.

1997). Devido a estas relações biomecânicas, tem sido postulado que a forma do corpo das espécies cursoriais, especialmente aquelas que vivem em áreas de vegetação, deveria ser comprimida lateralmente (Van Damme et al. 1997;

7 Vanhooydonck & Van Damme 1999), enquanto formas achatadas dorso- ventralmente estariam associadas às espécies arbóreas (Pounds 1988;

Vanhooydonck & Van Damme 1999). Espécies fossoriais, por outro lado, apresentariam cabeças mais compactas devido à locomoção subterrânea e construção de galerias (Gans 1975; De Shepper et al. 2005; Herrel et al. 2007).

A relação entre o hábitat ocupado pelas espécies e o tipo de presa ingerida é um fator que pode direcionar a evolução de alguns parâmetros associados ao sistema craniano, como observaram Kohlsdorf et al. (2008) em seu trabalho com lagartos tropidurídeos. Lagartos neotropicais da família Gymnophthalmidae apresentam grande diversidade morfológica, com espécies que possuem troncos alongados e variados graus de redução de membros e alongamento da cauda (MacLean 1974; Presh 1980; Kohlsdorf & Wagner 2006; Grizante 2009).

Adicionalmente, espécies dessa família apresentam grande diversidade ecológica e ampla distribuição geográfica, ocupando áreas de Caatinga, Cerrado, floresta tropical úmida até os pampas argentinos (Presh 1980; Ávila-Pires 1995; Rodrigues 1996; Valle 2008), constituindo um excelente modelo para o estudo de padrões de evolução da ecomorfologia (Figura 1). Recentemente, alguns trabalhos têm investigado a evolução do alongamento corpóreo e a redução digital nos gimnoftalmídeos e sua provável associação com o hábito fossorial (Kohlsdorf &

Wagner 2006; Grizante 2009), mas nada têm sido descrito quanto à evolução da cabeça no clado. Os lagartos gimnoftalmídeos devem ingerir presas relativamente grandes e duras quando comparadas ao grupo-irmão Teiidae, devido à questão de miniaturização que envolve o grupo (MacLean 1974). Portanto, as adaptações esperadas quanto ao tipo de presa consumida pelas espécies contrastam com a forma que favoreceria a ocupação de microhábitats que oferecem grande resistência ao deslocamento, no caso de espécies que locomovem-se subterrâneamente

8 durante a captura de presas ou escape de predadores. Deste modo, o capítulo 1 da presente dissertação visa entender a influência da dieta e do uso de diferentes microhábitats sobre a evolução da forma da cabeça em lagartos gimnoftalmídeos.

2. HIPÓTESES

O presente trabalho investigou possíveis processos de evolução adaptativa da morfologia da cabeça na família Gymnophthalmidae em função da dieta e do grau de fossorialidade, analisando por meio de métodos comparativos filogenéticos as médias de variáveis lineares medidas em 29 espécies preservadas no Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo. Especificamente, foi testada a hipótese de que espécies predadoras de itens alimentares duros têm cabeças relativamente mais robustas e maior comprimento da alavanca de fechamento da boca (close in- lever), enquanto espécies que ocupam microhábitats que oferecem maior resistência ao deslocamento têm cabeças mais compactas, independente do tipo de presa selecionada.

9 3. MATERIAL & MÉTODOS

Animais e medidas morfométricas

Este estudo foi desenvolvido com 29 espécies de lagartos pertencentes à família Gymnophthalmidae disponíveis na Coleção Herpetológica do Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (MZUSP). A lista de espécies e o número de tombo de cada espécime analisado podem ser verificados na tabela 1. Foram medidos preferencialmente os 20 maiores indivíduos da mesma localidade ou área, de modo a reduzir o efeito de variação intraespecífica. O sexo de cada espécime foi determinado pela presença ou ausência de poros femorais (que em machos de Gymnophthalmidae estão localizados ventralmente na aba cloacal e membros posteriores), pelo alargamento da base caudal causado pelo hemipênis invertido, ou pela presença do hemipênis evertido. Uma vez que algumas espécies de Gymnophthalmidae possuem poucos representantes na coleção do MZUSP, tanto machos quanto fêmeas adultos foram utilizados no presente estudo.

Em cada indivíduo foram obtidas 9 medidas morfométricas (Figura 2; Tabela 2): tamanho do corpo (dado pelo comprimento rostro-cloacal); largura da cabeça (dada pela máxima distância entre as áreas temporais), comprimento da cabeça (medido da extremidade posterior da escama parietal à extremidade anterior do rostro); altura da cabeça (dada pela máxima distância entre a base da mandíbula e o osso parietal); altura das narinas (dada pela máxima distância entre a base da mandíbula e a abertura nasal direita); distância das narinas (dada pela máxima distância entre as aberturas nasais); comprimento da mandíbula (medido da extremidade posterior do processo retroarticular até a extremidade anterior da mandíbula); abertura do quadrado (medido da extremidade posterior do quadrado até a extremidade anterior da maxila); e comprimento do rostro (medido da

10 extremidade posterior do jugal até a extremidade anterior da maxila). Todas as medidas foram realizadas por um único pesquisador, e ocorreram por meio de um paquímetro digital com precisão de 0.01 mm (Mitutoyo Inc.).

A partir das medidas referentes à forma da cabeça obtidas em 29 espécies pertencentes à família Gymnophthalmidae, 4 variáveis adicionais foram calculadas, com base em predições biomecânicas: afunilamento (dado pela razão entre largura da cabeça e distância entre as narinas); achatamento (dado pela razão entre altura da cabeça e altura das narinas); alavanca de abertura da boca - open in-lever (dada pelo comprimento da mandíbula subtraído da abertura do quadrado; Metzger &

Herrel 2005; Kohsldorf et al. 2008); e alavanca de fechamento da boca - close in- lever (dada pela diferença entre a abertura do quadrado e o comprimento do rostro;

Metzger & Herrel 2005; Kohsldorf et al. 2008).

Do conjunto global de parâmetros inferidos (9 medidos e 4 calculados), um total de 7 variáveis morfométricas foi utilizado nas análises estatísticas para testar as hipóteses postuladas: comprimento rostro-cloacal, comprimento da cabeça, comprimento do rostro, open in-lever; close in-lever; achatamento e afunilamento.

Os valores médios de todas as 7 variáveis morfométricas foram logaritimizados (base 10) previamente à análise estatística por meio do programa Excel (Microsoft Office 2007). Para eliminar os efeitos das diferenças de tamanho do corpo entre as espécies, os valores de log do comprimento da cabeça, comprimento do rostro, open in-lever e close in-lever foram regredidos contra o comprimento rostro-cloacal e os resíduos foram calculados em SPSS v.12.0.

11 Dados de microhábitat

As variáveis morfométricas obtidas para Gymnophthalmidae foram analisadas tanto em função do microhábitat quanto da dieta. O índice de microhábitat para a família Gymnophthalmidae foi construído em 2 etapas. Inicialmente, oito categorias de microhábitats utilizados por lagartos gimnoftalmídeos foram criadas com base em dados ecológicos publicados, de acordo com o local em que os espécimes eram encontrados no momento da coleta, ou segundo observações comportamentais em campo. As categorias foram classificadas da seguinte maneira (Tabela 3): solo (para indíviduos fossoriais, encontrados em terrenos arenosos, argilosos ou compostos por raízes); folhiço (para indivíduos de hábito terrícola, encontrados em meio à serrapilheira, bromélias ou debaixo de arbustos); tronco (para animais encontrados debaixo e no meio de troncos caídos, em ninhos de cupins, ou por entre frestas em rochas junto ao solo); gramínea (para animais coletados em pastagens, campos abertos e outras áreas recobertas principalmente por gramíneas); superfície (para animais encontrados em construções humanas, em solo aberto, ou em superfícies de rochas e troncos); arbusto (para indivíduos de hábito arborícola, encontrados em galhos, folhas e sobre arbustos); lama (para indivíduos de hábito semi-aquático, coletados junto à margem de riachos e em áreas alagadiças); e água (para indivíduos de hábito semi-aquático, que foram observados desempenhando atividade natatória, na captura de presas e escape de predadores ou em meio à vegetação aquática em riachos). Em seguida, foi calculada a proporção média de uso de microhábitat pelas espécies em cada categoria ecológica.

A segunda etapa na criação do índice de microhábitat envolveu o cálculo de resistência de diferentes substratos ao deslocamento de um corpo. Cada substrato representou um tipo de microhábitat ocupado pelas espécies da família Gymnophthalmidae. O cálculo ocorreu por meio de um teste simples: no interior de

12 uma caixa de acrílico, um modelo de chumbo com formato em elipse (semelhante à cabeça de um lagarto) foi acoplado por meio de um fio de nylon a um prato de balança pendurado verticalmente do lado externo da caixa. Pesos de massa conhecida eram adicionados ao prato de balança até que fosse gerada força necessária para vencer o coeficiente de atrito estático do sistema e fazer o modelo de chumbo deslizar horizontalmente pelo substrato testado até atingir a outra extremidade da caixa (Figura 3). O teste de resistência foi repetido cinco vezes para cada substrato (areia, folhiço, tronco, grama, lama e água), e considerou-se uma força gravitacional de 9.8 m/s² para o cálculo matemático. As médias das forças de resistência ao deslocamento do modelo de chumbo foram proporcionalizadas em uma variável P (Tabela 4).

A partir da proporção média de uso de microhábitat e do cálculo de resistência ao deslocamento que cada tipo de substrato pode oferecer aos animais, foi possível estimar um índice único e contínuo que sintetiza toda a informação ecológica sobre o microhábitat para cada espécie de gimnoftalmídeo estudada:

onde β e P representam, respectivamente, a proporção de uso de microhábitat para cada espécie e a força média proporcionalizada de resistência do substrato ao deslocamento de um corpo; IM varia de zero a um, sendo que o valor mais próximo de 1,0 corresponde à ocupação majoritária de ambientes que em média oferecem maior resistência ao deslocamento (Tabela 3).

Dados de dieta

O cálculo do índice de dieta para a família Gymnophthalmidae seguiu o mesmo modelo adotado para o índice de microhábitat. Inicialmente, a proporção de

13 cada item alimentar consumido por cada espécie foi calculada por média ponderada, a partir de dados da literatura. Foram utilizadas, quando possível, informações correspondentes às mesmas populações medidas no MZUSP. Os itens alimentares foram organizados em três categorias distintas, segundo informações contidas em Borror & De Long (1988) e Vanhooydonck et al. (2007): 1) presas de corpo mole - Isoptera, Diptera, Dermaptera, Psocoptera, Thysanura, Thysanoptera, larvas e ovos de invertebrados, Collembola, Aracnida, Anellida, Platyhelminta e Nemathelminta; 2) presas de dureza média - Blattaria, Mantidae, Phasmidae, Homoptera, Myriapoda, Isopoda e Mollusca; 3) itens alimentares duros - Hemiptera, Coleoptera, Hymenoptera, Formicidae, Decapoda, material vegetal e vertebrados.

A partir dessa classificação, foi possível estimar a força média, em Newtons, necessária para processar tanto uma presa de corpo mole quanto um item intermediário ou mesmo um material duro (Tabela 5). Esta estimativa foi baseada em trabalhos que estudaram a relação biomecânica da mordida em vertebrados com a medida da dureza de alguns itens alimentares, estabelecida por meio de transdutores de força acoplados a modelos (Herrel et al. 1999, 2001b; Aguirre et al.

2003). Nessa estimativa, um índice único e contínuo, que sintetiza a toda a informação ecológica sobre o tipo de presa ingerida para cada espécie de gimnoftalmídeo estudada, foi construído por meio da equação:

onde α e F representam, respectivamente, a porcentagem consumida e a força média proporcionalizada de cada categoria de presa (mole, média ou dura) para cada espécie; ID varia de 0,1 a um, sendo que o valor mais próximo de 1,0 corresponde a uma alimentação baseada em itens alimentares mais duros (Tabela 6).

14 Método comparativo e contrastes filogenéticos

Processos de adaptação biológica das espécies podem ser inferidos a partir da relação entre diversidade fenotípica e variação ambiental por meio de cálculos estatísticos filogenéticos (ver Cheverud et al. 1985; Felsenstein 1985; Garland et al.

1993; Diniz-Filho 2000; Kohlsdorf et al. 2001, 2008; Gomes et al. 2009; Grizante et al. 2009). Como as espécies compartilham ancestrais comuns no tempo, elas podem apresentar semelhanças em muitas de suas características que seriam decorrentes de plesiomorfias (Amorim 1997; Diniz-Filho 2000). Em outras palavras, espécies mais próximas filogeneticamente tendem a ser mais parecidas no estado de um caráter qualquer em comparação com espécies que divergiram há um tempo maior de seu ancestral compartilhado (Diniz-Filho 2000; Garland et al. 2005). Quando aplicamos uma estatística convencional na comparação dos dados, assumimos que os pontos são independentes na análise e ignoramos as relações evolutivas compartilhadas pelos clados, o que seria representado por uma filogenia estelar (Felsenstein 1985; Garland et al. 1993; Kohlsdorf 2000; Garland et al. 2005).

Conseqüentemente, a utilização de métodos estatísticos convencionais em estudos comparativos pode induzir a erros de interpretação dos resultados, já que a possível existência de um padrão filogenético faz com que as espécies não sejam estatisticamente independentes para qualquer característica (Diniz-Filho 2000). Em termos estatísticos, o que ocorre é que não há uma definição exata de quantos graus liberdade devem ser utilizados nas análises, o que implica no aumento das taxas de erro tipo I (Garland et al. 1993), definido como a rejeição da hipótese nula quando ela é verdadeira (Zar 1999). Em termos biológicos, há um aumento da probabilidade de assumir que as diferenças entre as características morfológicas das espécies são decorrentes do processo adaptativo quando na realidade estas

15 são apenas resultado de processos cladogenéticos independentes de adaptação (Kohlsdorf 2000, Zampieri 2007).

O método estatístico de contrastes filogenéticos proposto por Felsenstein (1985) é comumente utilizado para analisar caracteres morfológicos quantitativos (variáveis contínuas) entre espécies dentro de um desenho estatístico que assume uma filogenia hierárquica (para exemplos, ver Kohlsdorf et al. 2001, 2008; Gomes et al. 2009; Grizante et al. 2010). A idéia básica dos métodos de contrastes para corrigir o problema da dependência estatística dos dados é calcular a diferença dos valores das características entre pares de espécies ou nós, a partir de uma hipótese filogenética disponível para o grupo (Felsenstein 1985; Diniz-Filho 2000). Este procedimento resulta em (n – 1) contrastes de um total de n táxons terminais, os quais são estatisticamente independentes (Garland et al. 1992). Depois de calculados, os contrastes são padronizados dividindo-se o valor obtido pela distância evolutiva estimada entre as espécies. A distância evolutiva é dada pela raiz quadrada da soma dos comprimentos dos ramos da árvore filogenética na qual estão inseridas (Felsenstein 1985). É importante ressaltar que para a aplicação do método de contrastes, deve-se considerar que a evolução do caráter tenha ocorrido por movimento Browniano, que assume mudanças sucessivas, constantes e não- direcionais (Felsenstein 1985; Diniz-Filho 2000; Blomberg et al. 2003; Garland et al.

2005).

Hipóteses filogenéticas utilizadas (topologias)

A aplicação de métodos estatísticos filogenéticos (como o método de contrastes independentes) presume a adoção de uma hipótese filogenética que tenha sido proposta preferencialmente a partir de caracteres independentes das características em estudo. No presente trabalho, as topologias utilizadas basearam-

16 se em duas hipóteses filogenéticas propostas a partir de dados moleculares:

Pellegrino et al. 2001 (PE01 - Figura 4); e Castoe et al. 2004 (CA04 - Figura 5).

Comparando-se as duas filogenias, é possível notar que as relações entre linhagens do clado Gymnophtalminae (Heterodactylini + Gymnophtalmini) são bem robustas, e o mesmo pode ser aplicado ao gênero Bachia. Por outro lado, a hipótese mais recente sugere Ptychoglossus brevifrontalis como grupo-irmão do gênero Alopoglossus, ao contrário de PE01, que coloca a espécie próxima aos Cercosaurini, como grupo-irmão de Neusticurus ecpleopus. CA04 discutem que a posição duvidosa da espécie em PE01 pode estar relacionada à lacuna de táxons existente entre P. brevifrontalis e N. ecpleopus. Contudo, a principal diferença entre as duas hipóteses é que para PE01 a sub-família Cercosaurinae forma um clado monofilético, composto por Ecpleopini + Cercosaurini, enquanto CA04 elevam Ecpleopinae (Clado II) a sub-família e posicionam o grupo externamente ao clado formado por Cercosaurini + Bachia (Clado III) e Gymnophtalminae + Rachisaurinae (Clado I). Nesse contexto, o presente estudo baseado em 29 espécies de Gymnophthalmidae teve como objetivo secundário verificar se esta divergência postulada na literatura entre a posição mais provável dos clados tem influência sobre os padrões de evolução fenotípica da cabeça identificados e sua relação com a dieta e microhábitat. Devido à disponibilidade de material no MZUSP, nas topologias utilizadas a espécie Gymnophtalmus underwoodi foi incluída no lugar de G.

leucomystax (Kizirian & Cole 1999; Benozzati & Rodrigues 2003) e Leposoma guianense foi utilizada como grupo irmão de L. percarinatum (ao invés de L.

oswaldoi; Pellegrino et al. 1999) (Figuras 6 e 7).

17 Comprimento dos ramos

Os métodos comparativos filogenéticos utilizados requerem que os comprimentos de ramos das árvores filogenéticas sejam proporcionais ao tempo de divergência entre dois clados (Kohlsdorf et al. 2001, 2008; Grizante et al. 2010), sendo que podem ser utilizados valores referentes à distância genética entre as espécies, tempo evolutivo em anos (obtido a partir de fósseis), número de mudanças sistemáticas do caráter (Garland et al. 1992), ou mesmo valores arbitrários que reflitam uma distância proporcional à divergência acumulada entre espécies filogeneticamente próximas ou distantes (ver Grafen 1989; Pagel 1992; Purvis 1995 para exemplos). Como Gymnophthalmidae não possui estimativas reais do comprimento dos ramos filogenéticos e a topologia utilizada foi modificada dos trabalhos originais sem que uma nova análise filogenética fosse realizada, foram testados três comprimentos arbitrários de ramos para o cálculo dos contrastes independentes (Constante - comprimentos dos ramos filogenéticos todos iguais a 1,0 e extremidades que não são contemporâneas; Nee - extremidades são contemporâneas e comprimento dos ramos é igual ao logarítmo natural do número de espécies que descendem dele; Pagel - distâncias entre os nós são iguais a 1,0 e extremidades são contemporâneas; manual do programa PDAP: Phenotypic Diversity Analysis Programs, versão 6.0, 2001).

A adequação para fins estatísticos de qualquer comprimento de ramo deve ser verificada empiricamente para cada filogenia e para cada caráter (Garland et al.

1992). Garland et al. (1992) sugerem a análise gráfica dos valores absolutos dos contrastes independentes padronizados plotados versus as respectivas raízes quadradas das somas dos comprimentos dos ramos. Esta abordagem é equivalente a plotar qualquer razão contra o seu denominador, de modo a determinar se os efeitos de dimensionamento do denominador são efetivamente removidos (Garland

18 et al. 1992). Os comprimentos de ramos arbitrários do tipo Nee proporcionaram a melhor padronização dos contrastes independentes das 7 variáveis morfológicas analisadas, tanto para a hipótese filogenética proposta por PE01, quanto para a topologia de CA04 (Figuras 8 e 9). O programa PDAP – módulos PDTREE e PDDIST (Garland et al. 1993, 1999; Garland & Ives, 2000) - foi utilizado para inserir a topologia e calcular os contrastes independentes. O programa Excel (Microsoft Office 2007) foi utilizado para construir os gráficos diagnósticos.

Procedimento estatístico I: cálculo do sinal filogenético

O método de contrastes independentes proposto por Felsenstein (1985) estima a relação intrínseca entre os caracteres morfológicos nas espécies, mas não permite verificar se há um padrão filogenético nos dados - simplesmente assume que tal padrão existe (Diniz-Filho 2000). Blomberg et al. (2003) propuseram uma análise para detectar se a existência de padrão filogenético em um conjunto de variáveis ocorre em níveis acima do esperado. O sinal filogenético (K) é o valor derivado da razão entre a variância dos contrastes calculados a partir dos dados reais (MSE0) e a variância obtida a partir de contrastres empíricos (MSEtree). Os valores de contrastes empíricos constituem uma distribuição normal gerada a partir de permutações randômicas dos dados reais na topologia (Blomberg et al. 2003).

Valores elevados de (MSE0 / MSEtree) implicam em sinal filogenético forte, o que significa que o padrão evolutivo observado de um dado caráter está intimamente relacionado com a história cladogenética do grupo. Por outro lado, um sinal filogenético fraco sugere que a variável pode ter evoluído de forma adaptativa (Blomberg et al. 2003), sob fraco efeito da ancestralidade comum. Portanto, o teste de sinal filogenético é uma premissa para verificar a necessidade de considerar-se as relações filogenéticas durante a análise estatística dos dados, e também pode ser

19 utilizado para inferir diferenças nas plasticidades evolutivas das variáveis (ver mais em Blomberg et al. 2003).

A adequação do uso de análises estatísticas convencionais ou filogenéticas para um determinado conjunto de variáveis depende do resultado dos testes de sinal filogenético (Blomberg et al. 2003). Desta forma, foi calculada a quantidade de sinal filogenético (índice K) para as 7 variáveis morfométricas (medidas logaritimizadas do CRC, afunilamento e achatamento; e residuais do comprimento do rostro, comprimento da cabeça, open in-lever e close in-lever) por meio do módulo PHYSIG (disponível mediante solicitação ao Dr. T. Garland, da Universidade da Califórnia em Riverside) implementado no software Matlab R2008a. Uma distribuição normal foi gerada a partir de 1000 permutações randômicas dos dados nas topologias, como descrito em Blomberg et al. (2003), e as matrizes de variância/covariância geradas a partir dos comprimentos de ramo do tipo Nee foram utilizadas nas análises. As análises basearam-se em duas topologias, uma proposta por PE01 e outra por CA04, que são divergentes em alguns pontos conforme descrito anteriormente.

Procedimento estatístico II: análises de componentes principais e regressões

Após o cálculo do sinal filogenético, foi realizada uma análise de componentes principais (PCA), por meio do programa SPSS v.12.0, a partir das 7 variáveis morfométricas estudadas. Os componentes principais com eigenvalues maiores do que 1 foram retidos e seus escores foram salvos. Os escores dos componentes retidos na análise estatística foram regredidos contra índices de dieta e microhábitat, para testar se a forma de cabeça em Gymnophthalmidae está associada à variação ambiental e à dureza dos itens alimentares. As análises foram implementadas com o pacote RegressionV.2.M (Lavin et al. 2008), em MATLAB (v.

R2008a), utilizando duas abordagens complementares: 1) regressões do tipo PGLS

20 (Phylogenetic Generalized Least-squares) que assumem um modelo de filogenia hierárquica; 2) regressões do tipo OLS (Ordinary Least-squares) que assumem uma filogenia estelar (Lavin et al. 2008). O módulo PDDIST (Garland & Ives 2000) do programa PDAP foi usado para gerar uma matriz de variância/covariância, a qual informa a topologia utilizada (PE01 ou CA04) e a distância estimada entre as espécies. A matriz de variância/covariância foi utilizada na análise estatística que adotou comprimentos de ramo do tipo Nee para as duas topologias modificadas, uma a partir da hipótese filogenética proposta por PE01 e outra com base em CA04.

A adequabilidade de resultados produzidos utilizando modelos que assumem uma estatística convencional (OLS) ou filogenética (PGLS) pode ser comparada pelo valor de lnLikelihood, de modo que é possível decidir qual dos modelos explica melhor o conjunto de dados disponíveis frente a uma determinada hipótese (Lavin et al. 2008; Grizante et al. 2010). O modelo com maior valor de lnLikelihood é considerado ‘estatisticamente melhor’ se o dobro da diferença entre os valores dos modelos exceder o valor crítico (3.841 para distribuição ᵪ², com 1 g.l. e α=0.05). No entanto se o saldo for inferior a 3.841, assume-se que o resultado da estatística filogenética é o mais adequado (ver Felsenstein 2004 - p. 309; Lavin et al. 2008).

Procedimento estatístico III: reconstruções ancestrais

O método de reconstrução ancestral pode ser usado para inferir processos evolutivos de variáveis fenotípicas, biogeográficas ou ecológicas, estimados inclusive para os nós ancestrais em uma árvore filogenética (ver Kohlsdorf & Wagner 2006; Zampieri 2007; Kohlsdorf et al. 2008; Gomes et al. 2009 para exemplos).

Nesse contexto, a possível história evolutiva dos índices de dieta e de microhábitat foi estimada sobre a topologia, por meio de reconstruções ancestrais baseadas em parcimônia, implementadas no programa MESQUITE (Maddison & Maddison 2004).

21 O método de parcimônia busca o estado ancestral que minimiza o número de passos de mudanças da característica, de acordo com a topologia e a distribuição dos caracteres (Maddison & Maddison 2004).

22 4. RESULTADOS

Sinal filogenético

A forma da cabeça em Gymnophthalmidae parece ter evoluído em forte associação com os processos cladogenéticos do grupo, visto que o sinal filogenético detectado foi estatisticamente significativo para a maioria das variáveis morfológicas analisadas, exceto achatamento (Tabela 7). Isto é um indicativo de que espécies mais próximas filogeneticamente tendem a ser semelhantes em relação à morfologia da cabeça. A ausência de sinal filogenético para o grau de achatamento do crânio sugere que esta variável pode ter evoluído segundo regimes seletivos. O resultado dos testes de sinal filogenético foi similar entre as topologias de PE01 e CA04 utilizadas no presente estudo (Tabela 7).

Análise de componentes principais

A análise de componentes principais agrupou as variáveis morfométricas utilizadas neste estudo em dois fatores com eingenvalues maiores do que 1 (Tabela 8). O primeiro componente (PC1; eigenvalue = 4,251) explica 60,72% da variação encontrada em Gymnophthalmidae e está relacionado ao grau de afunilamento do crânio, alavanca de abertura e fechamento da boca, e comprimentos da cabeça e do rostro (Tabela 8; Figura 10). O segundo componente (PC2; eigenvalue = 1,529) agrupou o comprimento rostro-cloacal e o grau de achatamento do crânio, e corresponde a 21,84% do total da variância nos espécimes medidos (Tabela 8;

Figura 10).

23 Correlações ecológicas

Os índices ecológicos de microhábitat e de dieta calculados com base em informação bibliográfica foram regredidos contra os escores do PC1 e PC2 retidos a partir da análise de componentes principais. Em geral, é possível observar pela estatística convencional (que assume filogenia estelar) que a forma da cabeça em Gymnophthalmidae está associada tanto ao tipo de microhábitat utilizado quanto ao tipo de presa consumido pelos animais (Figuras 11 a 14; Tabela 9). Por outro lado, as estatísticas filogenéticas realizadas a partir dos comprimentos de ramo do tipo Nee sugerem que as medidas de comprimento e o grau de afunilamento da cabeça em lagartos gimnoftalmídeos (que correspondem ao PC1) estão fortemente associados à ocupação de diferentes microhábitats, mas não ao tipo de presa ingerida (Tabela 9). Tal relação é negativa, ou seja, lagartos que ocupam ambientes que oferecem maior resistência ao deslocamento possuem crânios mais curtos e menos afunilados. Por outro lado, a evolução do grau de achatamento do crânio e do comprimento rostro-cloacal (que correspondem ao PC2) parece não ter relação com quaisquer dos índices ecológicos calculados (Tabela 9). No entanto, como discutido nos métodos, o valor de lnLikelihood pode ser usado para determinar qual modelo de regressão (convencional ou filogenético) explica melhor a associação evolutiva entre dois conjuntos de dados. Como todos os valores de lnLikelihood nas análises filogenéticas foram maiores quando comparados à estatística convencional, e o dobro da diferença de probabilidades sempre ultrapassou o valor crítico (3.841 para distribuição ᵪ², com 1 g.l. e α=0.05), devemos levar em consideração os resultados da estatística filogenética. Também é importante ressaltar que os resultados estatísticos foram semelhantes entre as hipóteses filogenéticas propostas por PE01 e CA04 (Tabela 9).

24 Reconstruções ancestrais

Reconstruções ancestrais por meio de parcimônia foram usadas para estimar a provável história evolutiva das características ecológicas (uso de microhábitat e tipo de presas) ao longo das topologias propostas por PE01 e CA04. Com relação aos índices de dieta, pode-se observar que a preferência das espécies por presas moles é mantida ao longo da filogenia, à exceção de alguns representantes do clado III, em ambas hipóteses filogenéticas testadas (Figura 15). Por outro lado, a variável ecológica associada à ocupação de diferentes microhábitats pelas espécies parece ser bem mais plástica, em termos evolutivos. Como exemplo, é possível citar a alteração ilustrada pela mudança na tonalidade da reconstrução no grupo formado pelo gênero Notobachia + Calyptommatus (Figura 16), tanto na topologia de PE01, quanto na de CA04. Esta alteração parece associada ao hábito fossorial adotado por estas espécies, que habitam as dunas de areia do rio São Francisco, na Bahia (Brasil).

25 5. DISCUSSÃO

O presente estudo investigou o efeito de pressões seletivas eventualmente conflitantes (captura de presas versus locomoção – que em alguns clados envolve enterramento propulsionado pela cabeça) atuando na evolução da estrutura craniana na família Gymnophthalmidae. A similaridade dos resultados estatísticos entre as topologias baseadas em PE01 e CA04 podem ser explicados (1) pelas relações entre táxons terminais nas duas topologias que são, de uma maneira geral, bastante congruentes, e (2) pelo número reduzido de espécies utilizadas em relação às hipóteses filogenéticas originais. O sinal filogenético foi observado para a maioria dos dados morfológicos mensurados, o que sugere que a forma da cabeça em microteídeos pode ter evoluído sob forte influência dos processos cladogenéticos (Blomberg et al. 2003; Garland et al. 2005). A detecção do sinal filogenético não exclui a possibilidade de que exista algum processo adaptativo associado às variáveis testadas em grupos específicos, mas reforça a necessidade de utilização de análises filogenéticas complementares à estatística convencional.

Os resultados, baseados em estatística filogenética, indicam que a forma da cabeça não está associada ao tipo de presa ingerida por lagartos gimnoftalmídeos.

Resultados semelhantes foram observados para as espécies Cercosaura ocellata (Gymnophthalmidae; Dartora 2009) e Cnemidophorus littoralis (Teiidae; Teixeira- Filho et al. 2003) com a utilização de estatísticas convencionais. É interessante notar que algumas medidas biomecânicas importantes como a alavanca de fechamento da boca (responsável pela potência da mordida) e a alavanca de abertura da boca (responsável pela agilidade da mordida) foram agrupadas no mesmo componente principal. Estas medidas de caráter biomecânico constituem peças-chave para o entendimento das forças seletivas atuantes no sistema de captura de presas em

26 lagartos, pois normalmente representam funções conflitantes, ou seja, um aumento de potência na mordida pode diminuir a precisão e velocidade para capturar presas (Herrel et al. 2001b, 2001c; Vanhooydonck et al. 2007). Deste modo, os resultados do presente trabalho sugerem que as demandas funcionais no crânio dos Gymnophthalmidae em relação ao sistema de captura de presas são mínimas, diferentemente do observado na família Tropiduridae (Kohlsdorf et al. 2008). À exceção do gênero Neusticurus (incluído no Clado III), a maioria das espécies parece escolher presas de tamanho pequeno, corpo mole e fixas ao substrato (por exemplo: cupins; aranhas; larvas, pupas e ovos de insetos), que são itens fáceis de ingerir do ponto de vista biomecânico. Maclean (1974) observou em laboratório que mesmo indivíduos pertencentes à espécie Neusticurus ecpleopus ingeriam presas por inércia, principalmente presas menores. Na espécie Tupinambis merianae (Teiidae) o mesmo efeito pode ser observado (Montuelle et al. 2009). De fato, ao alimentar algumas espécies de gimnoftalmídeos em laboratório com isópteros, é possível observar que os animais engolem a presa rapidamente, podendo consumir muitos cupins em um curto período de tempo (Barros, observação pessoal). Neste sentido, a preferência alimentar do grupo por presas mais moles e a manutenção do comportamento de ingestão por inércia pode ter viabilizado o relaxamento das pressões seletivas relacionadas à dieta atuando sobre a evolução da estrutura craniana em lagartos microteídeos.

Ao contrário da relação da morfologia com a dieta, espécies que ocupam majoritariamente microhábitats que oferecem maior resistência ao deslocamento (animais de hábito fossorial ou semi-fossorial que se deslocam em solos arenosos ou compostos por raízes e serrapilheira) possuem crânios mais curtos e menos afunilados, enquanto lagartos que habitam mais frequentemente a superfície ou possuem hábito semi-aquático ou semi-arborícola têm cabeças longas e afuniladas.

27 Tais modificações observadas na morfologia do crânio em Gymnophthalmidae poderiam ser decorrentes de um processo de miniaturização (Maclean 1974; Guerra

& Monteiro 2009). No entanto, tanto Neusticurus ecpleopus quanto Vanzosaura rubricauda, que habitam mais frequentemente a superfície, apresentam padrões semelhantes em termos de estruturação cranial como, por exemplo, o rostro relativamente fino, assemelhando-se muito aos Teiidae e outros Gymnophthalmidae (Presh 1980, Bell et al. 2003, Guerra & Monteiro 2009).

A quantidade de resistência ao deslocamento que as espécies experimentam em diferentes microhábitats pode ter favorecido alterações morfológicas na cabeça em Gymnophthalmidae como, por exemplo, um formato de cabeça mais curto e menos afunilado em espécies que ocupam o ambiente subterrâneo. Este é o caso das espécies pertencentes ao gênero Calyptommatus, que possuem distribuição endêmica nas dunas de areia do rio São Francisco, ou das espécies pertencentes ao gênero Bachia, que podem ser encontradas em solos florestais, a uma profundidade entre 10 e 20 cm abaixo de uma camada de folhiço e raízes (Kizirian &

McDiarmid 1998). Estes gêneros possuem reduções e fusões de escudos cefálicos, que geralmente são comuns em espécies que também exibem outras especializações para a vida subterrânea como, por exemplo, o alongamento do tronco (ver mais sobre esta discussão em Gans 1975, Wiens et al. 2006, Grizante 2009). Pode ser esperado que as modificações externas (como escutelação cefálica diferenciada, presença de escama ocular e ausência de ouvido externo que ocorrem no gênero Calyptommatus, por exemplo) sejam acompanhadas por modificações na osteologia craniana (Rodrigues 1991a). Estas modificações parecem estar relacionadas à compactação da cabeça, como a redução das arcadas e alterações relacionadas ao suporte do crânio, no caso de anfisbênias e cecílias (Gans 1975) e lagartos (Schwenk 2000). De Shepper et al. (2005) também observaram

28 modificações semelhantes em Moringua edwardsi (Moringuidae), um peixe que produz galerias utilizando a cabeça como ferramenta para cavar (head-first burrowing). Outro ponto interessante é observar como outras características convergentes podem estar associadas à evolução do hábito fossorial nestas linhagens, como perdas independentes das aberturas do ouvido externo (Pellegrino et al. 2001).

Apesar das pressões seletivas atuando sobre estruturas morfológicas complexas serem eventualmente conflitantes, a utilização de microhábitats diferenciados parece ter sido um fator determinante para a evolução da cabeça em Gymnophthalmidae, sobrepondo-se aos aspectos de dieta. A preferência alimentar e a biomecânica relacionada à captura de presas parecem ser bastante conservados ao longo da filogenia em Gymnophthalmidae, como ilustrado pelas reconstruções de estado ancestral, em que espécies filogeneticamente próximas que habitam microhábitats distintos tendem a ingerir o mesmo tipo de presa (Figuras 15 e 16). Vitt et al. (1999) observaram a mesma relação em lagartos amazônicos, concluindo que as transições de microhábitat seriam mais frequentes que mudanças observadas no cardápio alimentar das espécies. É interessante notar que a invasão de novos microhábitats em diferentes grupos parece sobrepor os eventos cladogenéticos que ocorreram na família Gymnophthalmidae, principalmente em grupos mais derivados, o que pode ter influenciado fortemente os processos evolutivos sobre a estrutura craniana no clado. Nesse sentido, o presente estudo destaca que pressões de uma determinada natureza podem se sobrepor a outras em um cenário evolutivo envolvendo trade-offs.

29 Figura 1. Distribuição da família Gymnophthalmidae no território brasileiro. As cores no mapa representam registros de espécies que ocupam os quatro domínios morfoclimáticos brasileiros: Mata Atlântica (vermelho); Cerrado (azul); Caatinga (roxo); Floresta Amazônica (amarelo). Retirado de Valle (2008).

30 Figura 2. Medidas morfométricas relacionadas à forma da cabeça em um exemplar de Notobachia ablephara (espécime gentilmente emprestado pelo Prof. Dr. Miguel Trefaut Rodrigues). (A) Vista dorsal; (B) Vista lateral-direita.

A

B

31 Figura 3. Método utilizado para calcular a força de resistência de cada substrato ao deslocamento de um corpo. Exemplo com areia. ∆S = deslocamento; P = peso; a = aceleração.

Figura 4. Hipótese filogenética PE01, construída a partir da análise combinada de fragmentos de DNA mitocondrial e DNA nuclear por critério de máximo likelihood. Retirado de Pellegrino et al. (2001).

32 Figura 5. Hipótese filogenética CA04 construída por meio do método Bayesiano a partir de dois genes nucleares (C-mos e ND4) e dois genes mitocondriais (12S e 16S). Retirado de Castoe et al. (2004).

33 Figura 6. Topologia utilizada para a família

Gymnophthalmidae, modificada a partir da hipótese filogenética PE01.

Figura 7. Topologia utilizada para a família Gymnophthalmidae, modificada a partir da hipótese filogenética CA04.

34 Figura 8. Gráficos diagnósticos das 7 variáveis morfométricas utilizadas no presente estudo. Os gráficos mostram os valores absolutos dos contrastes padronizados de cada medida pelo tempo¹, a partir da topologia CA04. ¹Modelo de comprimento de ramo utilizado: Nee.

35 Figura 9. Gráficos diagnósticos das 7 variáveis morfométricas utilizadas no presente estudo. Os gráficos mostram os valores absolutos dos contrastes padronizados de cada medida pelo tempo¹, a partir da topologia PE01. ¹Modelo de comprimento de ramo utilizado: Nee.

36 Figura 10. Distribuição dos parâmetros morfológicos medidos nas espécies da família Gymnophthalmidae no espaço de forma (relação entre PC1 e PC2).

Figura 11. Gráfico de correlação dos scores do primeiro componente contra o índice de dieta para as espécies da família Gymnophthalmidae.

37 Figura 12. Gráfico de correlação dos scores do segundo componente contra o índice de dieta para as espécies da família Gymnophthalmidae.

Figura 13. Gráfico de correlação dos scores do primeiro componente contra o índice de microhábitat para as espécies da família Gymnophthalmidae.

38 Figura 14. Gráfico de correlação dos scores do segundo componente contra o índice de microhábitat para as espécies da família Gymnophthalmidae.

39

0.1

1

Figura 15. Reconstruções de estado ancestral para as duas topologias consideradas no presente estudo em relação ao tipo de presa consumida. PE01 à esquerda. CA04 à direita.

0

1

Figura 16. Reconstruções de estado ancestral para as duas topologias consideradas no presente estudo em relação ao tipo de microhábitat ocupado. PE01 à esquerda. CA04 à direita.

40 Tabela 1. Espécies e número de tombo (MZUSP) dos indivíduos utilizados na obtenção de dados morfométricos.