Abordajes en genética del paisaje y filogeografía aplicados a estudios mastozoológicos

Simposio

Collage sobre filogeografía y genética del paisaje



Matías S. Mora
Matías S. Mora

Coordinador

Dr. Matías S. Mora


Descripción

La distribución espacial de las variantes genéticas en las poblaciones de especies no solo responde a varios factores sino que presenta distintos abordajes según la escala del paisaje y el rango temporal de los procesos evolutivos y geológicos subyacentes.
Debido a la fragmentación y degradación acelerada de los ambientes naturales en las últimas décadas, se han intensificado las herramientas de análisis que relacionan directamente las características del paisaje y perturbaciones antrópicas con los parámetros que cuantifican la diversidad genética poblacional.

En particular, la genética del paisaje es una disciplina relativamente novedosa que se centra en cómo interaccionan las características del paisaje (ej. topografía, hábitat óptimo vs. hábitat no óptimo, barreras como ríos y montañas, corredores, etc.) y variables ambientales (ej. temperatura, índice verde, humedad) con los procesos microevolutivos como el flujo genético, deriva génica y/o selección, los cuales condicionan (y han condicionado en un pasado) la distribución de las formas alélicas a nivel poblacional.
Por su escala de análisis, estas aproximaciones genético-moleculares han involucrado, en general, escalas espaciales y temporales más reducidas y el uso de marcadores moleculares altamente variables (ej. aproximaciones multi-locus con microsatélites o SNPs).

Por otro lado, los estudios genético-poblacionales a escalas temporales mayores han dado origen hace al menos tres décadas a los llamados análisis filogeográficos. Esta disciplina parte de la premisa de que la gran mayoría de las especies en la naturaleza exhibe cierto grado de estructura genética ligada con algún aspecto de la geografía. La estructura filogeográfica es un reflejo de la interacción entre los procesos demográficos y genealógicos (muchas veces difíciles de develar con los datos que disponen los investigadores) y la dinámica de los procesos de la Tierra (geológicos o climáticos).
Este análisis conjunto de aspectos genético-poblacionales, filogenéticos y biogeográficos en poblaciones naturales ha tenido repercusiones significativas en las áreas de biología evolutiva, ecología y genética de la conservación. En particular, a partir de los análisis filogeográficos ha sido posible poner a prueba hipótesis biogeográficas, describir procesos demográficos y evolutivos que resultan en unidades poblacionales diferenciables, y sobre todo hacer inferencias sobre procesos que han determinado el origen, distribución y mantenimiento de la biodiversidad, información indispensable en conservación y taxonomía.

Estos dos extremos disciplinares, junto con la taxonomía molecular, han servido también como herramientas en lo que hoy llamamos genética de la conservación, ayudándonos a descubrir y tomar decisiones concretas sobre aquellas unidades evolutivamente independientes y unidades poblacionales que resultan esenciales para la conservación y viabilidad de las especies.

En este simposio se brindará un resumen de los resultados más significativos de investigadores argentinos y uruguayos, los cuales incluyen modelos de estudio en diferentes especies de mamíferos, abarcando desde escalas del paisaje y filogeográficas hasta abordajes filogenéticos. Específicamente se ahondará en aquellas aproximaciones metodológicas que han contribuido a desentrañar interrogantes dentro de la filogenética, de la filogeografía, y de la genética de la conservación y del paisaje, incluyendo enfoques con diferentes marcadores moleculares (ej. transcriptomas, microsatélites, ADN mitocondrial).

Marcelo J. Kittlein
Marcelo J. Kittlein
Genética del paisaje del tuco-tuco de las dunas (Ctenomys australis ): aplicación de teledetección de alta resolución y métodos de aprendizaje de máquinas

M.J. Kittlein1, M.S. Mora1 y F.J. Mapelli2

1Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras (IIMyC). Departamento de Biología, FCEyN, Universidad Nacional de Mar del Plata, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Funes 3250 (7600) Mar del Plata, Argentina.
2Grupo de Genética y Ecología en Conservación y Biodiversidad (GECOBI), División Mastozoología. Museo Argentino de Ciencias Naturales «Bernardino Rivadavia», Ciudad de Buenos Aires, Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Ángel Gallardo 470, Buenos Aires C1405DJR, Argentina.
kittlein@mdp.edu.ar


La disponibilidad actual de información ambiental y de métodos de análisis es realmente abrumadora. Los algoritmos de aprendizaje de máquina se perfilan como una novedosa alternativa para relacionar la esta información con distintas aproximaciones utilizadas en la cuantificación de la estructuración genética. En esta contribución exploramos una simple implementación de estos métodos para el estudio de la genética del paisaje del tuco-tuco de las dunas (Ctenomys australis) con el propósito de transformar información ambiental de libre disponibilidad a una resolución espacial más detallada y utilizarla para evaluar la variación de la estructuración genética desde una escala de unas pocas decenas de metros hasta 1 km. Al ser esta especie de roedor subterráneo altamente especialista de un tipo de ambiente de dunas en particular, la información ambiental puede ser extraída con suma precisión de las áreas de distribución en donde efectivamente se encuentra la especie.
Subsidiado por: CONICET (PIP 5844), FONCYT (PICT 201-0427), Universidad Nacional de Mar del Plata (EXA903/18).

Juan I. Túnez
Juan I. Túnez
Genética del paisaje del lobito de río Lontra longicaudis : ¿Cómo se relacionan la aptitud del hábitat, la diversidad genética y el parentesco entre individuos a distintas escalas ecológicas?

Juan I. Túnez1,2

1Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Luján.
2Grupo de Investigación en Ecología Molecular, Instituto de Ecología y Desarrollo Sustentable (INEDES–CONICET–UNLu).
nacho_tunez@yahoo.com.ar


Lontra longicaudis es uno de los principales depredadores de los sistemas dulceacuícolas del Neotrópico. La especie se encuentra clasificada como «casi amenazada»; sin embargo, la información ecológica para las poblaciones argentinas es escasa y no existen estudios genéticos previos en el país. El objetivo de este estudio fue analizar la diversidad genética y el parentesco entre individuos en una población ubicada en el Bajo Delta Bonaerense y relacionar los resultados obtenidos con la aptitud del hábitat a escala de paisaje. Para ello se utilizaron modelos de distribución de especies para construir un mapa de aptitud del hábitat e identificar posibles factores que afectan la presencia de la especie en el área de estudio y 8 loci de microsatélites para analizar las variables genéticas. Asimismo, se utilizó información genética y datos de aptitud del hábitat publicados previamente para poner a prueba la relación entre dichos parámetros a escala regional. Los resultados obtenidos mostraron los niveles de heterocigosidad más bajos encontrados hasta el momento en la especie y un bajo grado de parentesco entre individuos. Finalmente se encontró una asociación positiva entre la aptitud del hábitat y los niveles de heterocigosidad, tanto a escala de paisaje como regional, lo que sugiere que en los hábitats más aptos las nutrias son genéticamente más variables. Este trabajo constituye el primer estudio sobre aspectos genéticos de L. longicaudis en Argentina y proporciona información de referencia para el desarrollo de planes de conservación para la población de lobito de río del Bajo Delta del Río Paraná.

Diego F. Castillo
Diego F. Castillo
Genética y conservación de carnívoros en Argentina

D.F. Castillo1, O. Gallo1, B. Pizzano1 y E.B. Casanave1

1Laboratorio de Genética para la Conservación (GENCON), Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur (INBIOSUR–CONICET), Universidad Nacional del Sur, Bahía Blanca, Argentina.
dcastillo@criba.edu.ar


Los carnívoros (Orden Carnivora) generalmente se caracterizan por ser especies elusivas, con moderadas a grandes áreas de acción y que ocurren en bajas densidades. Debido a estas características el conteo directo individual y las observaciones comportamentales suelen ser complejas o directamente inaccesibles. Por tanto, se han utilizado herramientas específicas para estudiarlos, como la radiotelemetría, el trampeo fotográfico, el modelado y la genética molecular. La presencia de la genética en las áreas de ecología y evolución no ha dejado de crecer en las últimas décadas. Particularmente, la información genética se ha transformado en parte integral del manejo y conservación de las especies. En este sentido, una de las tareas más desafiantes es la adquisición de muestras que proporcionen ADN de buena calidad y la selección de marcadores moleculares adecuados al objetivo del estudio. Basados en nuestra experiencia con carnívoros, en este trabajo discutimos las formas de colectar y preservar muestras, así como los análisis asociados a diferentes tipologías y marcadores genéticos. A manera ilustrativa, presentamos resultados del uso de aproximaciones filogeográficas para el esclarecimiento taxonómico de especies de zorrinos (género Conepatus) mediante el uso combinado y comparativo de genealogías obtenidas a partir de ADN mitocondrial y nuclear. Además, se exhiben estudios de la variabilidad y estructura genética de las poblaciones de dos carnívoros que habitualmente entran en conflicto con el hombre: el zorro pampeano (Lycalopex gymnocercus) y el puma (Puma concolor). Finamente, se debate acerca de la situación actual, enfoques prioritarios y futuros de la genética aplicada a la conservación de los carnívoros en Argentina.

Rocío Loizaga de Castro
Rocío Loizaga de Castro
¿Conservar a qué escala? Estructura genética espacial de los mamíferos marinos a lo largo de la costa argentina

Rocío Loizaga de Castro1

1Laboratorio de Mamíferos Marinos. Centro para el Estudio de los Sistemas Marinos (CESIMAR, CENPAT–CONICET).

Raúl E. González-Ittig
Raúl E. González-Ittig
Aportes de la filogeografía al estudio de las historias evolutivas de roedores de Argentina: avances y dificultades a lo largo de los últimos quince años

Raúl E. González-Ittig, Juan D. Pinotti, Laura I. Trimarchi, Paula C. Rivera y Cristina N. Gardenal

Instituto de Diversidad y Ecología Animal (CONICET) y Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.raulgonzalezittig@yahoo.com.ar


La filogeografía es una disciplina que ha ayudado a desentrañar la historia evolutiva de las especies y a establecer límites entre aquellas estrechamente relacionadas. En nuestro laboratorio estos estudios se concentraron principalmente en especies de roedores reservorio de zoonosis, brindando aportes al conocimiento del grado de contacto entre poblaciones con y sin circulación de virus patógenos para humanos. Las primeras investigaciones en Calomys musculinus mostraron que la especie habría sufrido una expansión relativamente reciente de su rango, posiblemente asociada a disturbios antrópicos como la extensión de la agricultura en el siglo XX. En la especie Oligoryzomys longicaudatus, al comparar los patrones filogeográficos de sus poblaciones de uno y otro lado de la Cordillera de los Andes, detectamos flujo génico asimétrico en poblaciones que habrían sobrevivido al Oeste de los Andes y que, desde allí, habrían recolonizado el Este de su distribución. Por otro lado, en Calomys laucha observamos una clara separación genética entre las poblaciones de Bolivia, Paraguay y de Argentina al Oeste del río Paraná, con respecto a las poblaciones de Uruguay y de Argentina al Este de dicho río; las mismas representarían especies crípticas. Desde otra perspectiva, mediante estudios filogenéticos habíamos detectado que Oligoryzomys flavescens constituía un complejo de especies, dentro del cual confirmamos recientemente que las poblaciones del Oeste de Argentina corresponden a otra especie, O. occidentalis. En el estudio filogeográfico de O. flavescens sensu stricto estimamos que, posterior a la expansión poblacional de hace unos 100.000 años, los niveles actuales de flujo génico a escala regional serían bajos. En la actualidad estamos analizando poblaciones de Calomys fecundus y Oligoryzomys brendae que viven en ambientes fragmentados de las Yungas. Si bien continuamos utilizando genes mitocondriales como marcadores, hemos incorporado al análisis genes nucleares y las más recientes técnicas bioestadísticas.

Ivanna H. Tomasco
Ivanna H. Tomasco
Abordaje multi-locus para estimar filogenia, introgresión y reparto diferencial de linajes en tucu-tucus (género Ctenomys)

Ivanna H. Tomasco1

1Departamento de Ecología y Evolución, Facultad de Ciencias, Universidad de la República.


Los tucu-tucus son sumamente interesantes como modelo de estudio en evolución, conocidos por su gran convergencia adaptativa con otros roedores subterráneos, capacidad de colonizar diferentes ambientes, ser ejemplo de cladogénesis explosiva y variación cromosómica extrema. Una limitación importante para abordar estos temas es el escaso conocimiento de sus relaciones filogenéticas, siendo considerada su sistemática como «caótica». Dos procesos que dificultan la estimación filogenética son el reparto incompleto de linajes (ILS) y la introgresión, cuya probabilidad aumenta en radiaciones rápidas y recientes. Para estimar la frecuencia relativa de ambos procesos usamos transcriptomas de especies de tucu-tucus estrechamente relacionadas y distribuciones adyacentes, resultantes de una especiación rápida reciente. Después de una limpieza y filtrado rigurosos, 1.524 genes ortólogos y 135.611 sitios variables apoyan firmemente que C. pearsoni (CP) y una muestra de Villa Serrana (VS, supuestamente C. brasiliensis, la especie tipo del género) son taxa hermanos. Coincidente con hipótesis previas, encontramos que el par CP-VS está estrechamente relacionado con C. torquatus (CT), mientras que C. rionegrensis está menos relacionado con ellos. Las discordancias entre el árbol genético y el árbol de especies son simétricas, como se esperaba para el ILS, que se estima que involucró aproximadamente el 10% de los loci. El estadístico D de Patterson rechaza la introgresión entre CT y CP o VC. En resumen, el ILS representa un proceso significativo en la incipiente diversificación de tucu-tucus. Los resultados generados permitirán diseñar un conjunto de marcadores moleculares que permitirán resolver la sistemática en forma más directa y eficiente.