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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10707
Document type: Tese
Title: Genômica evolutiva do gênero Leopardus (Mammalia, felidae) com ênfase no processo de hibridação entre L. Guttulus e L. Geoffroyi
Author: Trindade, Fernanda de Jesus 
Advisor: Eizirik, Eduardo
Abstract (native): Leopardus é um gênero de pequenos felídeos neotropicais, de radiação rápida e recente em oito espécies atualmente reconhecidas, ocorrência de hibridação antiga e recente entre diferentes pares de espécies, e consequentes problemas em sua taxonomia. Uma das principais dificuldades é com relação ao que chamamos complexo tigrinus, atualmente composto por L. tigrinus e L. guttulus (espécies crípticas que apenas recentemente foram identificadas como duas unidades distintas) e que ainda apresenta potencial estruturação adicional baseando-se em dados morfológicos, moleculares e modelagem de nicho. Hibridação com outras espécies do gênero também está presente neste complexo: L. tigrinus com L. colocola, e L. guttulus com L. geoffroyi. O primeiro caso é antigo, com completa introgressão do genoma mitocondrial de L. colocola em L. tigrinus, mas ainda sem muitos dados sobre vestígios presentes no genoma nuclear. Já o segundo é atual, representado por uma zona híbrida ativa no centro do estado do Rio Grande do Sul/Brasil, sobre a qual não sabemos com detalhe a extensão geográfica, e potenciais causas e consequências para as populações parentais. Na presente tese foram utilizados dados genômicos para melhor compreender as relações taxonômicas em Leopardus, focando em espécies do complexo tigrinus e em processos de hibridação – em especial na hibridação entre L. guttulus e L. geoffroyi. Baseando-se em análises filogenéticas e populacionais com marcadores genômicos, foi verificado que o complexo tigrinus é parafilético. Os dados apoiam a separação de L. tigrinus em pelo menos duas espécies, uma incluindo o nordeste brasileiro, e a outra a América Central, separadas há 2,45 milhões de anos. Além disso, não foram encontradas assinaturas genômicas da hibridação entre L. tigrinus com L. colocola. Por outro lado, para caracterizar mais profundamente a zona híbrida entre L. guttulus e L. geoffroyi, foram utilizados genomas completos a baixa cobertura de 306 indivíduos amostrados em um transecto abrangendo ambos os táxons parentais e seus híbridos. Esse processo se mostrou assimétrico e bidirecional, com híbridos ocorrendo principalmente ao sul da zona de contato, com aproximadamente 300 km de largura, predominância de ancestralidade de L. geoffroyi, e contribuição de fêmeas e machos de ambas as espécies parentais. Adicionalmente, os dados mostram que ambas as espécies possuem uma baixa diferenciação genômica, com algumas regiões de pico de diferenciação, uma das quais contém um gene relacionado a padrões de pelagem – característica importante na identificação desse par de espécies. Essa diferenciação foi especialmente baixa para a população de L. guttulus próxima da zona de contato, sugerindo impacto desse processo mesmo em populações supostamente puras. As datações mostram que a miscigenação atual é bastante recente, acontecendo há não mais do que 200 anos na região de contato no Rio Grande do Sul. Esse resultado apoia potencial papel da atividade humana na Mata Atlântica e no Pampa, com fragmentação e alteração desses ambientes naturais, sendo uma causa ou ao menos um intensificador do processo. Isto parece ser particularmente relevante no bioma Pampa, onde estudos de modelagem de nicho apontam para maior adequabilidade de habitat dos híbridos em regiões alteradas quando comparados aos parentais. Sabendo-se que processos de hibridação podem ter grande impacto na evolução dos organismos, que ambas as espécies do complexo tigrinus são consideradas vulneráveis pela IUCN, e que conhecimento da estrutura genética e delimitação taxonômica é essencial para orientação de classificação de risco e ações de manejo, os resultados apresentados apresentam um potencial de contribuir de forma relevante para o embasamento de estratégias de conservação com foco nestes felídeos.
Abstract (english): Leopardus is a genus of small Neotropical felids showing rapid and recent diversification in eight currently recognized species. In addition, it comprises cases of both ancient and recent hybridization involving different species pairs, which compound with other factor to create challenges for its complete taxonomic resolution. One of the main questions pertains to the tigrina complex, currently composed by L. tigrinus and L. guttulus. These two cryptic species have only recently been identified as independent species, and likely will be further split based on current morphological, molecular, and niche modeling analyses. Hybridization with other Leopardus species is also present in the complex: L. tigrinus with L. colocola, and L. guttulus with L. geoffroyi. The former is an example of an ancient admixture episode, with complete introgression of the L. colocola mitochondrial genome into L. tigrinus, with so far unobserved nuclear vestiges of such process. On the other hand, the second pair presents a current and active hybrid zone at the center of Rio Grande do Sul/Brazil state, which is still poorly known with respect to its geographic extension, causes and consequences for the parental populations. In this thesis, genomic data was employed to better understand the taxonomic relationships within Leopardus, focusing on the tigrina complex species and its hybridization processes – especially on the L. guttulus vs. L. geoffroyi hybrid zone. Based on phylogenetic and demographic inferences using genomic markers, it was verified that the tigrina complex is paraphyletic. The data support the split of L. tigrinus into at least two species that diverged 2.45 million years ago, one including the northeastern Brazilian population and the other one including the Central American population. Additionally, no genomic signatures of hybridization between L. tigrinus and L. colocola were observed. On the other hand, aiming to deeply characterize the hybrid zone between L. guttulus and L. geoffroyi, complete genomes at low depth of 306 individuals, sampled in a transect including both parental populations and their hybrids, were used. This process was shown to be asymmetric and bidirectional, spanning ca. 300 km, with hybrids occurring mainly south of the contact zone, predominance of L. geoffroyi ancestry, and contribution of both males and females from both parental species. Moreover, the results showed that both species present low differentiation, with spikes of higher differentiation in different genomic regions, one of which contains a gene associated with coat pattern – an important characteristic that distinguishes these species. Such overall differentiation was especially low for the L. guttulus population closer to the hybrid zone, suggesting an impact of this process on apparently non-admixed populations. Further, the time since admixture is very recent, happening for no longer than 200 years at the contact zone in Rio Grande do Sul state. This result support a role of human disturbances in the Atlantic Forest and Pampas biomes, such as habitat fragmentation and modification, as potential causes, or at least intensifiers, of such process. This is particularly relevant within the Pampas, where a study showed higher suitability of hybrids in altered regions compared to the parentals. Knowing that hybridization can present strong consequences in species evolution, that both species from tigrina complex are considered to be Vulnerable by the IUCN, and that knowledge on genetic structure and taxonomic delimitation are essential to better guide risk assessment and management actions, the results presented here have the potential to enable improved conservations strategies on behalf of these felids.
Keywords: Introgressão
Filogenia
Genômica Populacional
Ancestralidade Local
Felidae
CNPQ Knowledge Areas: CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERAL
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Escola de Ciências Saúde e da Vida
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Access type: Acesso Aberto
Fulltext access restriction: Trabalho será publicado como artigo ou livro
Time to release fulltext: 60 meses
Date to release fulltext: 13/04/2028
URI: https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10707
Issue Date: 19-Jan-2023
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular

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