Análise morfológicas e moleculares de diferentes populações de Scleromystax barbatus (Siluriformes: Callichthydae)

Abstract

Resumo: Scleromystax barbatus é um cascudo com ampla distribuição ao longo de riachos litorâneos da Mata Atlântica e pode ser um modelo interessante para estudos filogeográficos, ajudando a entender a influência de processos evolutivos e geográficos na distribuição atual da ictiofauna desse Bioma. Nossa hipótese é de que o grau de isolamento e a complexidade histórica e geomorfológica das bacias hidrográficas da Mata Atlântica, associadas às glaciações e atividades neotectônicas, tiveram uma grande influência na distribuição atual das populações de S. barbatus, provocando descontinuidades e divergências em caracteres morfológicos e genéticos. Foram coletados 211 indivíduos de S. barbatus pertencentes as 11 populações ao longo de sua distribuição natural. Amostras de tecido muscular foram retiradas e o DNA foi extraído pelo método salino. O mitogenoma completo de quatro populações de S. barbatus foi reconstruído, compreendendo o primeiro estudo com uma espécie pertencente a este gênero e o segundo com espécimes de Corydoradinae amostrados em seu ambiente natural e depositados em coleções permanentes. O mitogenoma de S. barbatus é uma molécula circular de 16.694 pares de bases compreendendo 37 genes, dos quais 22 são tRNA, dois são rRNA, 13 são genes codificadores de proteínas e um, uma região de controle (D-loop). Sequências parciais dos genes mitocondriais Cytb e ND4 e o nuclear RAG1 foram utilizadas para análises de variância molecular, estatísticas populacionais par a par Fst, redes de haplótipos, árvores bayesianas e três métodos automatizados de particionamento de linhagem. Análises de morfometria geométrica foram realizadas com imagens do lado esquerdo do corpo, baseadas em 15 marcos anatômicos homólogos a todos os indivíduos e avaliados através das Análises de Componentes Principais e de Variáveis Canônicas e de disparidade morfológica. Para testar a correlação entre as análises filogenéticas e morfológicas, o sinal filogenético foi estimado com uma versão modificada da estatística K. Resultados das análises moleculares e morfológicas indicam que as populações de S. barbatus apresentam uma alta divergência molecular e uma baixa diferenciação morfológica, entretanto quatro linhagens evolutivas foram identificadas em ambas as análises. Otólitos lapillus foram utilizados para análises de forma (contorno) por meio da utilização de imagens através dos descritores de Fourier e Wavelets. O otólito apresenta forma ovoide, com o gibbus maculae ocupando quase a totalidade da parte ventral, semelhante a outros otólitos de Callichthyidae. Foram encontradas diferenças nas formas dos otólitos entre todas populações estudadas, com exceção das populações provenientes do limite sul da distribuição da espécie.

Abstract: Scleromystax barbatus is a corydoras with a wide distribution along the coastal streams of the Atlantic Forest and can be an interesting model for phylogeographic studies, helping to understand the influence of evolutionary and geographic processes on the current distribution of the ichthyofauna of this biome. Our hypothesis is that the degree of isolation and the historical and geomorphological complexity of the Atlantic Forest watersheds, associated with glaciations and neotectonic activities, had a great influence on the current distribution of S. barbatus populations, causing discontinuities and divergences in morphological and genetic characters. We collected 211 individuals of S. barbatus from 11 populations throughout its natural range. Muscle tissue samples were collected and DNA was extracted by the saline method. The complete mitogenome of four populations of S. barbatus was reconstructed, the first study with a species belonging to this genus and the second with specimens of Corydoradinae sampled in their natural environment and deposited in permanent collections. The mitogenome of S. barbatus is a circular molecule of 16,694 base pairs containing 37 genes, of which 22 are tRNA, two are rRNA, 13 are protein-coding genes and one is a control region (Dloop). Partial sequences of the mitochondrial Cytb and ND4 genes and the nuclear RAG1 gene were used for molecular variance analyses, pairwise Fst population statistics, haplotype networks, Bayesian trees, and three automated phylogenetic partitioning methods. Geometric morphometric analyses were performed using images of the left side of the body based on 15 anatomical landmarks homologous to all individuals and evaluated using principal component and canonical variable analyses and morphological disparity. To test the correlation between the phylogenetic and morphological analyses, the phylogenetic signal was estimated using a modified version of the K-statistic. Results of molecular and morphological analyses indicate that S. barbatus populations show high molecular divergence and low morphological differentiation, but four evolutionary lineages were identified in both analyses. Lapillus otoliths were used for shape (contour) analysis by imaging using Fourier and Wavelets descriptors. The otolith has an ovoid shape with the gibbus maculae occupying almost the entire ventral portion, similar to other otoliths in the Callichthyidae. Differences in otolith shape were found among all populations studied, except those from the southern limit of the species' distribution.