Novos marcadores moleculares e filogeografia comparada de formigas (Hymenoptera: Formicidae) do Sul da Floresta Atlântica

Abstract

Resumo: A Filogeografia é definida como o estudo da distribuição geográfica de linhagens genéticas dentro da mesma espécie ou de espécies próximas filogeneticamente. Esta característica permite investigar padrões de biogeografia histórica como migrações, colonizações e isolamento em refúgios, revelando também o passado evolutivo do ambiente onde as espécies estudadas estão inseridas. Neste trabalho duas espécies de formigas foram avaliadas filogeograficamente a fim de melhor entender o passado evolutivo do sul da Floresta Atlântica (um dos ambientes de maior biodiversidade e ameaçados mundialmente). Inicialmente foram desenvolvidos novos marcadores nucleares para formigas seguindo a abordagem EPIC- "exon-primed intron-crossing", que utiliza primers em regiões exônicas conservadas que flanqueiem um íntron de interesse, o qual, por não ter um papel direto na transcrição gênica, tende a acumular mutações a uma taxa muito mais alta do que regiões codificantes. Estes marcadores foram testados em quatro espécies de formigas: Gnamptogenys striatula, Hylomyrma reitteri, Brachymyrmex sp. e Pheidole incisa. As duas primeiras espécies foram usadas no segundo trabalho, o filogeográfico, aliando ao DNA mitocondrial (citocromo b) um destes novos marcadores EPIC produzidos. Estimativas do tamanho populacional ao longo do tempo e reconstrução das árvores filogenéticas foram realizadas através de Bayesian Skyline Plots e Inferência Bayesiana, respectivamente. Os novos marcadores EPIC funcionaram com todas as espécies testadas neste trabalho. No estudo filogeográfico nenhuma estruturação geográfica, com linhagens distintas, foi encontrada em ambas as espécies. Padrões demográficos mostraram uma manutenção no tamanho populacional ao longo do tempo, também em ambas as espécies. Concluiu-se que esta estabilidade populacional vem ao encontro da hipótese de que áreas do sul da Floresta Atlântica mantiveram suas populações relativamente estáveis, mesmo durante períodos de instabilidade na última era glacial.

Abstract: The Phylogeography is defined as the study of the geographic distribution of genetic lineages within the same species or closely related species phylogenetically. This feature allows investigating patterns of historical biogeography as migration, colonization and isolation in refuges, revealing the evolutionary past of the environment where these species are living. In this study two species of ants were evaluated in their phylogeography for the better understand the evolutionary past of the southern Atlantic Rainforest (one of the most diverse and threat environments worldwide). Initially, new nuclear markers were developed for Formicidae using the EPIC "exon-intron-primed crossing" approach, which uses exonic primers in conserved regions that flank an intron of interest, which by not having a direct role in gene transcription, tends to accumulate mutations at a much higher rate than coding regions. These markers were tested in four ant species: Gnamptogenys striatula, Hylomyrma reitteri, Brachymyrmex sp. and Pheidole incisa. The first two species were used in the second study, the phylogeographical, combining the mitochondrial DNA (cytochrome b) with one of these new EPIC markers. Estimates of population size over time and reconstruction of phylogenetic trees were performed using Bayesian Skyline Plots and Bayesian Inference, respectively. The new markers EPIC worked with all species tested in this study. In the phylogeographical work, no geographic structure with distinct lineages is found in both species. Demographic patterns showed maintenance of population size through time in both species. It was concluded that this population stability is consistent with the hypothesis that southern Atlantic Forest kept their populations, even during periods of instability in the last ice age.