Filogeografia comparada na floresta atlântica usando sequenciamento de nova geração

Abstract

Resumo: Esta tese usa a filogeografia comparada como ferramenta para o melhor entendimento do passado evolutivo da Floresta Atlântica, um ambiente de rica biodiversidade e reconhecido mundialmente pelos seus altos índices de endemismo. Para cumprir tal tarefa foi realizado um estudo mirmecológico com várias espécies cujas a distribuições geográficas contemplam quase a totalidade da distribuição Norte/Sul do bioma. Além de ser um estudo pioneiro com filogeografia comparada em invertebrados neste ambiente, destaca-se o uso do sequenciamento de nova geração para a obtenção de centenas de loci para cada indivíduo em busca de uma visão mais ampla de suas informações genéticas. Devido a estas características o primeiro capítulo desta tese apresenta uma revisão em sequenciamento de DNA e suas aplicações em entomologia a fim de familiarizar o leitor aos métodos utilizados no estudo. Com esta mesma finalidade o segundo capítulo é dedicado ao maior entendimento dos marcadores utilizados nas análises moleculares, os Elementos Ultraconservados. O terceiro capítulo é a primeira descrição de um genoma mitocondrial para o gênero Octostruma, resultado que só foi possível graças ao método de sequenciamento utilizado e que exemplifica o poder das novas tecnologias mesmo em organismos não-modelo. Finalmente, o quarto capítulo agrega aos resultados filogeográficos dados de modelagem de nicho para revelar como diferentes espécies responderam às mudanças climáticas durante o Quaternário. Em particular, mostramos que o padrão de distribuição da variabilidade genética na Floresta Atlântica é o produto complexo de fatores históricos (ex. mudanças na extensão das florestas úmidas, disponibilidade de refúgios) e as características biológicas de cada espécie (ex. hábito, capacidade de dispersão, nicho climático ancestral). Palavras-chave: Filogeografia, Elementos Ultraconservados, Floresta Atlântica.

Abstract: This dissertation uses comparative phylogeography as a tool to better understand the Brazilian Atlantic Rainforest evolutionary past, a place of enormous biodiversity and well known for its high endemism level. To perform this task a myrmecological study was carried out with several species whose geographical distributions span the North/South forest range. It is a pioneering study in this biome using invertebrate's comparative phylogeography and is also novel in the use of new sequencing technologies to obtain hundreds of loci for each individual to provide a broad view of its genetics. Because such singularity the first chapter introduces and reviews the history of DNA sequencing and its applications to entomology, the goal here is to provide to the reader a background about this dissertation's methods. With the same aim, the second chapter is dedicated to present the Ultraconserved Elements, that were used in the molecular analyses. Third chapter is the first description for the mitochondrial genome in the Octostruma genus, a result that was only possible because of the sequencing method applied to the study and exemplifies the power of new technologies even to non-model organisms. Finally, the fourth chapter integrates phylogeographical results with environmental niche modeling to reveal how different species responded to the climatic changes during the Quaternary. In particular, we show that the pattern of distribution of genetic variability in the Atlantic Forest is the complex outcome of historical factors (e.g. changes in the extent of humid forests, availability of refugia) and biological characteristics of each species (e.g. habit, dispersal capacity, ancestral climatic niche). Key words: Phylogeography, Ultraconservative Elements, Atlantic Rainforest