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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE CIENCIAS Filogeografía de Sturnira lilium (Chiroptera: Phyllostomidae) en Mesoamérica. T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: B I Ó L O G O P R E S E N T A : Giovani Hernández Canchola DIRECTOR DE TESIS: Dra. Livia Socorro León Paniagua 2013 fACULTAD DE CIENCIAS COMIT~ ACAD~MICO DE LA LICENCIATURA EN BrOLOGIA UNIDAD DE ENSErilANZA "~,o 1\ ~.<;r Al ,/1". " \\) I! " ACT. MAURICIO AGUILAR GONZÁlEZ JEFE DE LA DIVISiÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES P R E S E N T E OF No FCIEJCALBJU.EJ0601/12 ASUNTO ASIgnaCIón de lurado Por este medio, el Comité Académico de la licenciatura en Biclogla informa a ustedes que el dia 28 de septiembre de 2012. aprobó que el alumno: Glovani Hernándel. Canchola con número de cuenta 304224669, presentar<li el reporte t~ulado: f ilogeografia de S'umlra IllIJm (Chiroptera: PhyllostomidH) en Mesoaménca. COtTespondiente a la OPCIón de tesis ASImIsmo, este coTlité informa a usted que el tutor y los sinodales autoriZados para la direccIón y rev,s<ón del trabajo arriba sefialado son: Presidente: Vocal: Secretario Tutor Suptente Suplente: Dr. Rodrigo Antonio Medellin legorreta Dra Blanca Estela Hernándel. Bai'ios Dra. livia Socorro león Paniagua Dr Jase Antonio Guerrero Enriquel. M C Enrique ArbeIáez Cortés En consecuenCIa, este Com~é solicita a usted se entregue al CItado alumno la papelerla que conforme a la normatlvidad aplicable, debe llenar. se proceda a la elaboración de los votos aprobalonos y se dé inICIO al proceso de reviSIón de estudios correspondientes. A T E N T A M E N T E ' POR MI RAZA HABLARÁ El EspIRITU' Ciudad Universitaria . O. F., a 05 de octubre de 2012. El COORDINADOR DE LA UNIDAD DE ENSErilANZA ~.- }jQ~ ~~~~OG~~RE~- I,ISLDAO Oto f'''' , " FACULTAD DE CIENCIAS COMIT~ ACAD~MICO DE LA LICENCIATURA EN BIOlOGIA UNIDAD DE ENSErilANZA /, '/IHt ~/I . \\; 11 " ACT. MAURJCIO AGUILAR GONZÁlEZ JEFE DE LA DIVISiÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES PRESENTE OF No. FCIEJCALBN.EJ0607/12 ASUNTO Aslgn3C1Óf1 ele Jurado Por este medio, el Comlte Academico de la licenciatura en Blelogla informa a ustedes que el dia 28 de septiembre de 2012. aprobó que el alumno' Glo~anl Hernándel. Canchola con numero de cuenta 304224669, presentar;! el reporte titulado: Filogeografia de S'umlra hlium (Chiroptera: Phyllostomldae) en Mesoamenca cotrespondiente a la oPCIón de tesIS ASimismo. este COTllte informa a usted que el tutor ~ los sinodales autoriZados para la direcClÓfl y reVISión del trabajo arriba sefialado son' Presidente Vocal. Secretario Tutor Suplente Suplente Dr Rodngo AntoniO Medell ln Legorreta Ora Blanca Estela Hernandel. Bafios Dra. livi8 Socorro León Paniagua Dr José Amonio Guerrero Enriquez t,I C Enrique Arbeláez Cortés En consecuenCIa, este Conute solicda a usted se entregue al CItado alumno la papelerla que conforme a la normatlVldad aplicable, debe llenar, se proceda a la elaboración de los votos aprobatonos y se de inICIO al proceso de re~isiÓfl de estudios correspondientes. ATENTAMENTE 'POR MI RAZA HABLARÁ EL EspIRITU" Ciudad Uni~e~it aria . D F" a 05 de octubre de 2012. El COORDINADOR DE LA UNIDAD DE ENSErilANZA ~~Q~ DR. ~D~O G clA RE~--PGe:,~ · PACULTAI1 UF' n~" 't.\ ' Agradecimientos académicos A la Dra. Livia León Paniagua por su asesoramiento durante la carrera y en este trabajo. A la Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA) y a la Dra. Blanca Estela Hernández Baños por su autorización para el otorgamiento de la beca financiada por el proyecto PAPIIT-UNAM No. IN-202509, así como al proyecto No. IB-200611 a cargo de la Dra. Livia León Paniagua por financiar este trabajo. A los curadores y personas de las diferentes colecciones científicas que facilitaron muestras para este trabajo: Dra. Livia León Paniagua y M. en B. Zamira Anahí Ávila Valle (Colección de Mamíferos del Museo de Zoología “Alfonso L. Herrera”, Facultad de Ciencias – Universidad Nacional Autónoma de México), Dra. Celia López González y M. en C. Diego F. García Mendoza (Laboratorio de Vida Silvestre, Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Durango – Instituto Politécnico Nacional), Dr. Robb T. Brumfield, Dr. Mark S. Hafner y Dr. Jesús A. Fernández (Collection of Genetic Resources of Museum of Natural Science – Louisiana State University). Especialmente a los colectores que depositaron su material en estas colecciones científicas. A la M.S. Lisa Bradley por facilitarme bibliografía desde Texas Tech University. A las personas que facilitaron la colecta de ejemplares para realizar este trabajo: Dra. Livia León Paniagua, Dr. Jorge Arturo Meave del Castillo, Dra. María Elena Calderón Segura y particularmente a quienes me acompañaron en campo: Melbi Alejandro Ramos Fabiel, Camilo Tovar Pacheco, César Martínez Becerril, Roussel Enrique Hernández Robledo, Sofía Isabel Villa Rzedowski y Omar Arenas Silva. A los responsables de los laboratorios en donde desarrollé las técnicas de Biología molecular, así como a quienes me instruyeron y ayudaron: Dr. José Antonio Guerrero Enríquez y Biól. Sergio Albino Miranda (Laboratorio de Sistemática y Morfología, Facultad de Ciencias Biológicas – Universidad Autónoma del Estado de Morelos), M. en C. Fabiola Ramírez Corona (Laboratorio del Taller de Biogeografía y Sistemática, Facultad de Ciencias – UNAM), Dra. Livia León Paniagua, Dra. Blanca Estela Hernández Baños, M. en B. Zamira Anahí Ávila Valle, M. en C. Enrique Arbeláez Cortés, M. en C. Héctor Carlos Olguín Monroy, Biól. Yire Antonio Gómez Jiménez y Biól. Deborah Veranea Espinosa (Laboratorio de Ornitología y Mastozoología, Facultad de Ciencias – UNAM). A la M. en B. Zamira Anahí Ávila Valle y al M. en C. Enrique Arbeláez Cortés por sus comentarios e introducción sobre los análisis realizados en este trabajo. A los miembros del jurado encargados de la revisión de este trabajo Dr. Rodrigo Antonio Medellín Legorreta, Dra. Blanca Estela Hernández Baños, Dra. Livia León Paniagua, Dr. José Antonio Guerrero Enríquez y M. en C. Enrique Arbeláez Cortés. La presente tesis fue desarrollada en el Taller “Faunística, Sistemática y Biogeografía de Vertebrados Terrestres de México”, del Museo de Zoología “Alfonso L. Herrera” de la Facultad de Ciencias – UNAM. Agradecimientos personales No podría escribir estas líneas sin el apoyo, comprensión y amor que me ha brindado mi familia en todo momento. Me formaron y deseo seguir creciendo juntos, ya que representan mi base y motivación. Los amo y le agradezco a cada uno por lo que me ha compartido y enseñado, soy lo que somos. He caminado al lado de mis amigos y crecimos juntos, les agradezco su tiempo y todo lo que hemos pasado y aprendido. Su cariño, apoyo y confianza me han hecho seguir, aún en momentos de aprendizaje. Y claro, grandes y maravillosos momentos de mi vida los he pasado con ustedes. A ti que representas mi compañero, tu apoyo y guía ha sido fundamental. Porque más allá de todo nos unen los grandes momentos que hemos compartido, nuestro cariño y las experiencias que deseo sigan creciendo. A todos los profesores que me transmitieron su saber y experiencias, pero muy especialmente a mi asesora académica, quien siempre me brindo su confianza y facilidades desde el primer día en que la conocí, además de transmitirme grandes cualidades humanas y profesionales. Importantes momentos los pasé con mis compañeros, sus charlas, ánimos, consejos y ayuda me permitieron concluir este trabajo, además de pasar tiempos muy agradables. Muy especialmente a la UniversidadNacional Autónoma de México, que representa un gran motivo de orgullo que ha definido mi vida. Jamás dejaré de estar agradecido con mi casa de estudios y aprendizaje, mi hogar. A todos ustedes, porque esto es el reflejo y la suma de todos nosotros. Gracias. A Leonor, Gabino, Miguel, Maricela, Mariana, Marta El ratón y el murciélago Dibujos y cuento por Diego Barletta Eligmodontia typus se ha encontrado con Sturnira lilium, y no lo puede creer. "¿No te das cuenta de que estás al revés?" le dijo. "¿De qué hablas?" contestó el murciélago "¡si el que está al revés sos vos!" Atónitos, el ratón y el murciélago fueron a buscar cada uno a un amigo para que vieran a ese otro animalito que vivía de esa forma tan extraña. La mosqueta y el monito de monte se quedan asombrados. Tanto bochinche hacían que salió el Tucu-tucu a ver qué pasaba. Ante la sorpresa, ninguno dijo nada, pero todos pensaron lo mismo: "Ah, caramba, no importa que tan loco esté alguien, siempre aparece otro que lo supera." RESUMEN En las regiones tropicales de México y Centro América se localiza el murciélago frugívoro Sturnira lilium parvidens, taxón que se ha propuesto como una especie diferente. Con el fin de aclarar el estatus taxonómico de esta unidad mesoamericana y determinar los eventos históricos y geográficos más relevantes en su historia evolutiva, se compilaron 51 secuencias publicadas del gen mitocondrial citocromo-b (775pb) de S. lilium y se generaron las secuencias de este gen completo (1,140 pb) de 96 ejemplares de S. l. parvidens. Los análisis filogenéticos mostraron que S. parvidens representa un grupo monofilético claramente diferenciado con la categoría de especie y se sugiere que la Cordillera de Talamanca, en Costa Rica, es su límite meridional. Adicionalmente, se obtuvo evidencia filogeográfica de dos linajes dentro de S. parvidens: un haplogrupo en la Vertiente del Golfo de México - Centro América y otro haplogrupo localizado en la Vertiente del Pacífico, el límite entre estas unidades se ubica en las inmediaciones de la Cuenca del Río Balsas. Se encontró una alta diversidad haplotídica y una baja diversidad nucleotídica en S. parvidens y en sus haplogrupos, que aunado a los estadísticos demográficos señalan recientes expansiones poblaciones. El origen de S. parvidens parece estar asociado al Gran Intercambio Biótico Americano, representando otro caso de diversificación in situ en Mesoamérica, mientras que la diversificación de los haplogrupos fue posterior y posiblemente se relaciona con las oscilaciones climáticas ocurridas en el Pleistoceno tardío y Holoceno temprano. CONTENIDO I. INTRODUCCIÓN 1 1.1 Filogeografía y marcadores moleculares 1 1.2 Sturnira lilium (E. Geoffroy, 1810) 2 1.3 Mesoamérica 5 II. MATERIALES Y MÉTODOS 7 2.1 Obtención de muestras 7 2.2 Obtención de secuencias 7 2.3 Análisis filogenéticos 9 2.4 Análisis de estructura filogeográfica 10 2.5 Análisis de diversidad genética y demografía histórica 10 III. RESULTADOS 11 3.1 Sturnira lilium 11 3.1.1 Relaciones filogenéticas 11 3.2 Sturnira lilium parvidens 13 3.2.1 Relaciones filogenéticas 13 3.2.2 Estructura filogeográfica 13 3.2.3 Diversidad genética y demografía histórica 17 IV. DISCUSIÓN 18 4.1 Sturnira parvidens (Goldman, 1917) 18 4.2 Estructura filogeográfica de Sturnira parvidens 19 4.3 Origen y diversificación 20 4.3.1 Origen de Sturnira parvidens 21 4.3.2 Diversificación de los haplogrupos 22 4.4 Perspectivas finales 23 V. CONCLUSIONES 24 VI. REFERENCIAS 25 VII. APÉNDICES 32 1 I. INTRODUCCIÓN En el Neotrópico destaca la familia de murciélagos Phyllostomidae por ser los quirópteros más diversos y característicos de la región (Wetterer et al 2000, Ceballos 2005), además son considerados como elementos clave en la estructura y funcionalidad de los ecosistemas (Medellín 2003). Por ejemplo, los murciélagos frugívoros dispersan más semillas que las aves y juegan un papel importante en los procesos sucesionales y de restauración ecológica en regiones tropicales (Medellín y Gaona 1999, Olea-Wagner et al 2007), donde se ubican los ecosistemas en mayor peligro de desaparecer inmediatamente (Mittermeier y Goettsch de Mittermeier 1992). La historia de los linajes genéticos puede identificar unidades taxonómicas previamente no reconocidas y los mecanismos que las han originado (Avise et al 1987, Avise 2000, 2009), de este modo se puede evaluar la conservación y manejo del patrimonio existente (Petit et al 2005, Rocha et al 2007). 1.1 Filogeografía y marcadores moleculares La diversidad biológica incluye a la variación genética dentro y entre las especies (Domínguez- Domínguez y Vázquez-Domínguez 2009), sus patrones de distribución son extremadamente diversos debido a las condiciones actuales del medio y los factores históricos que la moldearon (Neiswenter y Riddle 2010). Es por ello que la variación entre las poblaciones de una especie puede revelar sus asociaciones históricas y geográficas, que dan indicios sobre los eventos que promovieron la especiación (Kirchman et al 2000). Los eventos históricos más influyentes en la actual distribución de las especies y sus linajes de genes son analizados por la filogeografía (Avise et al 1987, Avise 2000, 2009), una disciplina de la biogeografía histórica que parte del supuesto de que las especies exhiben cierto grado de estructura genética asociada a su distribución geográfica, por lo que analiza las genealogías de genes para determinar el impacto de los eventos históricos en la composición y estructura genética de las poblaciones actuales (Domínguez-Domínguez y Vázquez Domínguez 2009), de esta manera se integran aspectos relacionados con el tiempo (relaciones evolutivas) y el espacio (distribución geográfica; Avise et al 1987, Avise 2000 y 2009). En la actualidad los estudios filogeográficos se basan principalmente en el análisis de secuencias de ADN (Lanteri y Confalonieri 2003), definidos como los marcadores moleculares más efectivos para inferir genealogías (Freeland 2005). En especies animales se utiliza principalmente el ADN mitocondrial (ADNmt), ya que presenta una rápida tasa de evolución que revela múltiples 2 linajes genéticos dentro y entre poblaciones, no recombina por lo que no se desvirtúan las genealogías, y cada individuo lleva un único genotipo por lo que es posible trazar los linajes individuales en el tiempo y el espacio (Avise 2000, 2009). Esta molécula circular altamente compacta se conforma de una región no codificante y 37 genes codificantes: dos ARNr, 22 ARNt y 13 subunidades proteicas (Freeland 2005). El gen mitocondrial citocromo b (citb) es muy utilizado para descifrar las relaciones evolutivas debido a que se tiene gran conocimiento de su función y estructura, no se han reportado pseudogenes y al ser codificante su alineamiento resulta ser más sencillo (Irwin et al 1991). Codifica una proteína del complejo III de la cadena respiratoria mitocondrial, que participa en la transferencia de electrones y la translocación de protones durante el proceso de formación de ATP. Los segmentos transmembranales y los extremos de la proteína poseen muchos sitios variables, mientras que las superficies externas evolucionan lentamente debido a que contienen los centros redox (Irwin et al 1991). El estatus del gen citb comoindicador universal y su uso extendido permiten su comparación entre diversos taxa aún muy divergentes, además se ha observado que reporta altos niveles de congruencia entre los límites de especies en mamíferos (Bradley y Baker 2001, Baker y Bradley 2006). 1.2 Sturnira lilium (É. Geoffroy, 1810) La familia Phyllostomidae incluye a la subfamilia Stenodermatinae, la cual presenta una gran riqueza de especies y reúne a la mayoría de los murciélagos neotropicales frugívoros. Destacan los miembros del género Sturnira, ya que forman una unidad claramente definida, politípica y monofilética, pero que encierra relaciones enigmáticas (de la Torre 1961, Owen 1987, 1988, Pacheco y Patterson 1991, Iudica 2000). Este género se conforma de aproximadamente 19 especies (Contreras y Cadena 2000, Iudica 2000, Sánchez-Hernández et al 2005, McCarthy et al 2006, Jarrín-V. y Kunz 2011), la mayoría de ellas con distribuciones restringidas y asociadas a la Cordillera de los Andes. Se diferencian de otros Stenodermatinae por la ausencia de cola, el hueso calcáneo reducido y el uropatagio vestigial, y se agrupan en los subgéneros Corvira (taxón basal con dos especies endémicas de los Andes) y Sturnira (el resto de las especies; Villalobos y Valerio 2002). A su vez, el subgénero Sturnira comprende dos clados: el de las especies que generalmente habitan en altas elevaciones y presentan las cúspides linguales suavizadas en los molares inferiores, y el de las especies que habitan generalmente tierras bajas y presentan las cúspides linguales profundas en los molares inferiores (de la Torre 1961, Iudica 2000, Villalobos y Valerio 3 2002, Jarrín-V. y Kunz 2011. En este último clado se ubica Sturnira lilium, especie estrechamente relacionada a S. luisi (Davis 1980, de Costa Rica hasta Perú), S. thomasi (de la Torre y Schwartz 1966, Genoways 1998, en las Antillas Guadalupe y Montserrat) y S. aratathomasi (Peterson y Tamsitt 1968, en Colombia y Ecuador). Sturnira lilium (É. Geoffroy, 1810) es un murciélago de tamaño mediano, la hoja nasal y las orejas son cortas y anchas, el pelaje es abundante y suave en todo el cuerpo, su coloración varía de acuerdo al sexo, edad y distribución desde el gris oscuro al rojizo oscuro, el vientre es más claro que el dorso; su fórmula dentaria es I 2/2 C 1/1 PM 2/2 M 3/3 = 32, los incisivos inferiores son trilobulados; presenta dimorfismo sexual siendo los machos más grandes que las hembras (Villa-R. 1966, Gannon et al 1989, Téllez-Girón y Amín 2005). Se distribuye en el Neotrópico entre 0 y 2000 metros sobre el nivel del mar, desde México hasta Argentina y Paraguay, además de las Antillas Menores desde Dominica hasta Trinidad y Tobago, con excepción de Barbados; habita bosques húmedos, semihúmedos y cultivos frutales, sus refugios incluyen cuevas, túneles, árboles huecos y construcciones (Villa-R. 1966, Gannon et al 1989). Se alimenta de gran variedad de frutos, polen e insectos (Téllez-Girón y Amín 2005) con una preferencia de forrajeo en zonas abiertas y de sucesión temprana (Iudica y Bonaccorso 1997, Olea-Wagner et al 2007). S. lilium es considerado un consumidor especialista de frutos de plantas pioneras (Cecropia, Solanum, Clidemia, Piper) que participa activamente en la dispersión de sus semillas y contribuye de gran manera en la regeneración y colonización de la vegetación en sitios con algún grado de disturbio (Olea-Wagner et al 2007). Es una especie abundante que no se encuentra en ninguna categoría de riesgo (Téllez- Girón y Amín 2005). Francisco de Azara dio a conocer al mundo esta especie en 1801 a través de sus escritos y dibujos, pero fue É. Geoffroy (1810) quien describe científicamente a la especie basándose en el trabajo de Azara y la denomina Phyllostoma lilium. Gray en 1842 designa el género Sturnira cuando describe a S. spectrum (sinonimia de S. lilium; en de la Torre 1961) y es Gervais en 1855 el primero en utilizar la combinación Sturnira lilium (en de la Torre 1961). Goldman (1917) describe la subespecie S. l. parvidens con ejemplares de México y menciona que es una marcada raza norteña, el límite meridional de esta subespecie se ha debatido entre Panamá ó el norte de sur América (Figura 1; Iudica 2000). La subespecie S. l. lilium se restringe a sur América ya que el ejemplar tipo de la especie tiene como localidad América, y Cabrera en 1958 restringe la localidad a Asunción Paraguay, debido a que Azara trabajó 4 Figura 1. En verde se muestra la distribución de S. l. parvidens (Goldman 1917), el sur de su distribución aún es debatida entre Panamá o el norte de Sur América. Los puntos rojos corresponden a las localidades de los ejemplares secuenciados en el presente estudio (ver Apéndice A). D ieg o B a rletta . 5 intensamente en la región (en Sánchez-Hernández y Romero-Almaraz 2003). Las cinco subespecies restantes que incluye S. lilium fueron descritas en años posteriores y corresponden a las poblaciones que habitan en las Antillas Menores (de la Torre 1966, de la Torre y Schwartz 1966, Jones y Phillips 1976, Genoways 1998). Goldman (1917) y de la Torre (1961) reconocían diferencias morfológicas y de coloración entre las unidades suramericana (S. l. lilium) y mesoamericana (S. l. parvidens), sin embargo parecían no ser suficientes para considerar a las poblaciones de S. lilium del sur y del norte como especies distintas. Estudios recientes con marcadores moleculares como citocromo b y citocromo oxidasa I plantean que S. lilium es una agrupación críptica que incluye tres clados (Ditchfield 2000, Iudica 2000, Hajibabaei et al 2007, Clare et al 2011), denominados como S. l. parvidens (Mesoamérica), complejo luisi (norte de Sur América, las Antillas, además de S. luisi y S. thomasi) y S. l. lilium (sur de Sur América; Iudica 2000), sin embargo las relaciones entre ellos aún no son claras (Ditchfield 2000, Iudica 2000, Hajibabaei et al 2007, Clare et al 2011; Figura 2) y se ha sugerido que la unidad mesoamericana debe considerarse como una especie distinta de S. l. lilium (Iudica 2000). Figura 2. Relaciones intraespecíficas propuestas para S. lilium, la nomenclatura de los clados está definida por Iudica (2000). A) Propuesta basada en la suma de caracteres morfológicos y un fragmento de citb (778 pb; Iudica 2000). B) Propuesta generada por secuencias del gen citb y citocromo oxidasa I (Ditchfield 2000, Hajibabaei et al 2007, Clare et al 2011). 1.3 Mesoamérica La fauna de murciélagos de Mesoamérica está constituida por 170 especies clasificadas en 9 familias, y es el área con el mayor número absoluto de especies endémicas de murciélagos en el nuevo mundo (Ortega y Arita 1998). Los patrones de distribución de los murciélagos difieren a los de mamíferos no voladores, debido a que los Chiroptera son un grupo con adaptaciones 6 morfológicas, fisiológicas y ecológicas para el vuelo, por lo que sus particulares respuestas a las barreras geográficas son diferentes (Ortega y Arita 1998, Ditchfield 2000). La región mesoamericana abarca la zona tropical entre México y Panamá y es una de las regiones más intrincadas biológicamente (León-Paniagua et al 2007) debido a su compleja tectónica e historia geológica que formaron importantes barreras como Istmos y extensas cadenas montañosas que originan fuertes gradientes altitudinales, hábitats fragmentados en tierras bajas y una gran diversidad de ecosistemas (Marshall y Liebherr 2000, Hasbún et al 2005, Vázquez- Miranda et al 2009, Daza et al 2010). El cierre del Istmo de Panamá hace aproximadamente tres millones de años promovió el intercambio de biota entre las regiones Neártica y Neotropical, además de que en la región ocurrieron varios eventos de diversificación in situ (Hernández-Baños et al 1995, Hoffmann y Baker 2003, Hasbún et al 2005, León-Paniagua et al 2007). Estos factores contribuyeron en el gran númerode especies y taxa endémicos de diversos grupos taxonómicos que presenta la zona, que ha sido identificada como un hotspot de biodiversidad (Myers et al 2000) y un área crítica para la preservación de la flora y fauna del hemisferio oeste (Myers et al 2000, Wilson y Johnson 2010). Sólo el 20% queda más o menos en estado natural y de esta porción, el 59.9% se encuentra bajo protección (Myers et al 2000), aunque la mayoría de esta superficie se encuentra fragmentada y amenazada por la conversión a tierras de cultivo y pastoreo (Wilson y Johnson 2010). Es también una de las regiones más amenazadas por la humanidad, ya que presenta una de las tasas de crecimiento poblacional más altas del mundo, además los efectos del calentamiento global están causando impactos significativos en la biota de la región (Wilson y Johnson 2010). Debido a que S. lilium presenta una gran distribución atípica dentro del género y porque sus relaciones intraespecíficas no son claras, la unidad mesoamericana S. l. parvidens representa un interesante caso para analizar la diversificación de linajes en la región, ya que los estudios filogeográficos pueden ser informativos en el entendimiento de las fuerzas involucradas en el establecimiento de la rica biodiversidad de Mesoamérica (Hasbún et al 2005, Daza et al 2010). El objetivo de este estudio fue describir y analizar los patrones históricos y geográficos de Sturnira lilium parvidens a partir de la variación del gen mitocondrial citocromo b para proponer hipótesis sobre su historia evolutiva. Para ello se examinaron las relaciones filogenéticas, la estructura filogeográfica, la variación genética y la demografía histórica de sus poblaciones. 7 II. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1 Obtención de muestras Las muestras provienen de material depositado en la Colección de Mamíferos del Museo de Zoología “Alfonso L. Herrera”, Facultad de Ciencias – Universidad Nacional Autónoma de México (MZFC), en el Laboratorio de Vida Silvestre del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Durango – Instituto Politécnico Nacional (CIIDIR-D) y en la Collection of Genetic Resources of Museum of Natural Science – Louisiana State University (LSUMZ; Apéndice A). Además se realizó trabajo de campo en los estados de Chiapas, Guerrero, Morelos y Oaxaca, colectando a los murciélagos con redes de niebla y preparándolos como ejemplares de colección científica, se extrajeron muestras de tejido (riñón, hígado y corazón) que fueron preservadas en etanol al 96%; el material fue depositado en el MZFC, donde las muestras de tejido se congelaron a -70° C. En total se utilizaron 96 muestras que corresponden a 41 localidades únicas dentro de la distribución de S. l. parvidens (Figura 1). Los tejidos de los grupos externos utilizados fueron complejo luisi (3), S. ludovici (2), S. oporaphilium (1), Dermanura tolteca (1) y Micronycteris microtis (1). 2.2 Obtención de secuencias Se siguió un protocolo modificado para la extracción de ADN por el método de NaCl y cloroformo: alcohol isoamílico (Apéndice B). La amplificación del gen mitocondrial citb se realizó mediante la técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR), utilizando seis oligonucleótidos para amplificar el gen en dos o tres fragmentos (Cuadro 1, Figura 3). Las condiciones para un volumen final de 12.5 μL por reacción fueron: 7.325 μL de H20, 1.25 μL de Buffer [10x], 0.825 μL de Mix dNTP’s [2mM], 0.75 μL de MgCl2 [25mM], 0.625 μL de cada oligonucleótido [10μM], 0.1 μL de polimerasa Taq [5u/μL] y 1 μL de ADN; durante cada ronda de PCR se trabajó con un control negativo para descartar contaminación por ADN foráneo. El programa para la amplificación de cada fragmento se observan en el Cuadro 2. Posteriormente, con 1.5 μL de estos productos se realizó la electroforesis en geles de agarosa TAE [1x] teñidos con bromuro de etidio y se realizó su visualización, considerando como referencia una muestra cuyo tamaño del fragmento amplificado era conocido. Estos productos se enviaron al High-Throughput Genomics Center, Department of Genome Sciences - University of Washington, en donde fueron purificados con Exo-Sap y posteriormente fueron preparados para ser leídos en un secuenciador automático ABI 3730xl. Una 8 vez obtenidas las secuencias, se continuó con su edición y alineamiento en los Software Mega 5.05 (Tamura et al 2011) y FinchTV 1.4 (Patterson et al 2004) a través de una revisión visual de todas ellas y su conversión a aminoácidos para confirmar el alineamiento. Además se compilaron las secuencias publicadas del gen citb de las especies S. lilium, S. thomasi y S. luisi (775 pb, Iudica 2000; Apéndice C). Cuadro 1. Lista de los seis oligonucleótidos utilizados para amplificar el gen citb. Iniciador Secuencia Referencia L14724 5'-CGAAGCTTGATATGAAAAACCATCGTTG-3' Irwin et al 1991 bat380F 5'-TTCGCCGTCATAGCCACA-3' Iudica 2000 L15513 5'-CTAGGAGACCCTGACAACTA-3' Irwin et al 1991 bat420R 5'-TGGTGATGACTGTTGCTCCYC-3' Iudica 2000 H15547 5'-AATAGGAAGTATCATTCGGGTTTGATG-3' Edwards et al 1991 H15915R 5'-GGAATTCATCTCTCCGGTTTACAAGAC-3' Irwin et al 1991 Figura 3. Estrategia de amplificación del gen citb. El gen citb (1,140 pb) se representa con la barra mayor y sus regiones de flanqueo. Las barras menores corresponden a los fragmentos amplificados. Las flechas indican la dirección de los oligonucleótidos y los asteriscos señalan el oligonucleótido utilizado para secuenciar cada fragmento (ver Cuadro 1). Cuadro 2. Programa utilizado para la amplificación del gen citb. Temperatura Tiempo (m:s) Ciclos Desnaturalización inicial 95°C 06:00 Desnaturalización 95°C 00:45 10 Alineación 45°C 01:00 Extensión 72°C 01:30 Desnaturalización 95°C 00:45 30 Alineación 48 ó 49°C* 01:00 Extensión 72°C 01:30 Extensión final 72°C 08:00 *Fragmentos A y C: 49°C; Fragmentos B y D: 48°C (ver Figura 3). 9 2.3 Análisis filogenéticos Los análisis filogenéticos fueron realizados con dos grupos de datos, primero, con todas las secuencias disponibles (775 pb), y segundo, solo con las secuencies obtenidas en el presente estudio (1,140 pb). En ambos casos las relaciones filogenéticas fueron analizadas a través de los criterios de Neighbour-Joining (NJ), Máxima Parsimonia (MP) e Inferencia Bayesiana (IB), ya que cuando las relaciones identificadas en el análisis de NJ son idénticas a las construidas por métodos cladísticos o probabilísticos, se pueden utilizar los valores generados por la matriz de distancias genéticas para hacer comparaciones (Bradley y Baker 2001). La construcción por el método de NJ y la matriz de distancias genéticas entre los taxa se realizó en el Software Mega 5.05 (Tamura et al 2011) con 1,000 réplicas de bootstrap (Felsenstein 1985) empleando el modelo de sustitución nucleotídica Kimura 2-parámetros (Kimura 1980), con el propósito de continuidad y comparación entre diversos estudios (Bradley y Baker 2001, Baker y Bradley 2006). La construcción basada en el criterio de MP se realizó en el Software TNT (Goloboff et al 2003) realizando una búsqueda heurística con el reordenamiento de ramas TBR; a partir de los árboles más parsimoniosos se construyó un árbol consenso de mayoría (50%) en donde el apoyo de las ramas se obtuvo con 1,000 réplicas bootstrap (Felsenstein 1985). La elección del modelo de sustitución nucleotídica que mejor se ajusta a la evolución de las secuencias se realizó en jModelTest 0.1.1 (Posada 2008) utilizando el Criterio de Información Bayesiano. Considerando este modelo evolutivo y sus parámetros asociados se realizó la construcción por IB en el Software MrBayes 3.2 (Ronquist et al 2012) empleando el algoritmo de Cadenas Markov de Monte Carlo (MCMC) con tres cadenas calientes y una fría, en dos corridas simultáneas e independientes de 10,000,000 de generaciones muestreando datos cada 500 generacionesy descartando el 25% de los árboles iniciales como burn-in; la topología final se obtuvo por un consenso de mayoría del 50% considerando un burn-in del 25%, el porcentaje de muestreo recuperado para cada clado particular fue asumido como la probabilidad posterior del clado. 10 2.4 Análisis de estructura filogeográfica Los análisis filogeográficos de S. l. parvidens fueron realizados con las secuencias completas del gen citb (1,140 pb). Se construyó la red de haplotipos en el Software Network 4.6.1.0 utilizando el algoritmo Median Joining (Bandelt et al 1999). Para explorar la estructura genética se utilizó el algoritmo SAMOVA (Análisis Espacial de Varianza Molecular) en el Software SAMOVA 1.0 (Dupanloup et al 2002). Este algoritmo define las agrupaciones al encontrar las barreras genéticas/geográficas más importantes, ya que localiza la máxima varianza genética entre grupos de poblaciones geográficamente adyacentes y genéticamente homogéneas. Se basa en un Análisis de Varianza Molecular (AMOVA, Excoffier et al 1992), pero a diferencia de este último, SAMOVA no requiere que las agrupaciones sean definidas a priori, sino que emergen de los datos de acuerdo al número de agrupamientos que señala el usuario (K). Se probó con K=2 hasta 10 con 100 permutaciones. 2.5 Análisis de diversidad genética y demografía histórica Considerando los resultados de los análisis filogenéticos y filogeográficos se definieron agrupaciones a posteriori para los análisis de diversidad genética y demografía histórica. Se utilizó el Software DnaSP 5.10 (Librado y Rozas 2009) para calcular los valores de diversidad genética: número de haplotipos (H), diversidad haplotídica (dH), diversidad nucleotídica (π), sitios invariables (Si), sitios segregantes (Ss), sitios segregantes únicos (Ssu), sitios parsimoniosamente informativos (Spi), mutaciones totales (M), mutaciones sinónimas (Ms) y mutaciones no sinónimas (Mns). En el mismo Software se calcularon los estadísticos Fs de Fu (Fu 1997) y R2 (Ramos-Onsins y Rozas 2002) ya que son considerados los más efectivos para detectar fluctuaciones demográficas bajo la hipótesis de evolución neutral (Fu 1997, Ramos-Onsins y Rozas 2002, Francisco et al 2009, Guevara-Chumacero et al 2010). El estadístico Fs de Fu utiliza la distribución de haplotipos, mientras que el estadístico R2 utiliza la frecuencia de los sitios segregantes (Ramos-Onsins y Rozas 2002). Los valores de significancia de este par de estadísticos se obtuvieron con el algoritmo de coalescencia implementado en el mismo Software con 1,000 réplicas. 11 III. RESULTADOS 3.1 Sturnira lilium Se compilaron 51 secuencias publicadas (Iudica 2000; Apéndice C) que se añadieron a las 104 secuencias generadas en este trabajo (96 de S. l. parvidens, 3 del complejo luisi y 5 como grupo externo), dando un total de 155 secuencias de 775 pb. 3.1.1 Relaciones filogenéticas De acuerdo al Criterio de Información Bayesiano el modelo de sustitución nucleotídica que mejor se ajustó a la evolución de las secuencias es el HYK+G (Hasegawa et al 1985), con los siguientes parámetros: forma de distribución gamma de 0.1380, tasa de transiciones/ transversiones de 7.1663 y frecuencia nucleotídica A=0.3110, G=0.1180, C=0.3523 y T=0.2186. Las construcciones por NJ, MP e IB generaron topologías similares (Figura 4), en todos los casos se recuperan los clados S. l. parvidens, complejo luisi y S. l. lilium. En la topología generada por MP no se resuelve la relación entre los tres clados, sin embargo, las topologías de NJ e IB señalan que el grupo hermano de S. l. parvidens es el complejo luisi, estas unidades limitan en el sur de Costa Rica (Figura 5). El Cuadro 3 muestra las distancias genéticas promedio entre los taxa. Figura 4. Clados identificados en S. lilium con 775 pb del gen citb. Se muestra el consenso de mayoría (50%) obtenido mediante IB, similar a la topología obtenida por el consenso de mayoría (50%) por MP (IC=0.393, IR=0.785). Los soportes de los clados están indicados arriba de las ramas por la probabilidad posterior (IB) y abajo por el valor bootstrap (MP). Los números dentro de los paréntesis indican el número de secuencias analizadas. Los grupos externos utilizados fueron S. ludovici, S. oporaphilium, D. tolteca y M. microtis 0.1 D_tolt S_lud1 S_opar M_mega S_lud2 0.97 60 0.56 - complejo luisi (31) S. lilium (Costa Rica, Panamá, Perú, Ecuador, Venezuela, Guyana, Surinam, Guyana Francesa, Trinidad y Tobago, Granada, San Vicente y las Granadinas, Martinica, Dominica), S. luisi, S. thomasi. S. l. parvidens (109) S. lilium (México, Guatemala, Honduras, El Salvador, Costa Rica). S. l. lilium (10) S. lilium (Brasil, Bolivia, Paraguay). 0.98 89 1 99 1 98 12 Figura 5. Límite geográfico entre S. l. parvidens y el complejo luisi. Los triángulos pertenecen a las localidades de colecta de S. l. parvidens y las cruces a las del complejo luisi. En el mapa se observan en gris las elevaciones mayores a 2000 metros sobre el nivel del mar. Cuadro 3. Distancias genéticas calculadas con el modelo de sustitución nucelotídica Kimura 2-parámetros (775 pb). Taxón 1 2 3 4 5 6 S. l. parvidens (1) - complejo luisi (2) 4.84 - S. l. lilium (3) 5.51 5.81 - S. ludovici (4) 7.31 6.93 7.26 - S. oporaphilium (5) 7.23 6.55 6.92 5.19 - D. tolteca (6) 16.43 14.93 15.41 15.66 15.27 - M. microtis (7) 12.94 12.35 12.71 13.06 13.31 17.29 Cordillera de Talamanca Panamá Costa Rica 13 3.2 Sturnira lilium parvidens Se generaron 104 secuencias completas del gen citocromo b (1,140 pb), de las cuales 96 ejemplares son S. l. parvidens y 8 fueron usados como el grupo externo (Apéndice A). 3.2.1 Relaciones filogenéticas De acuerdo al Criterio de Información Bayesiano el modelo de sustitución nucleotídica que mejor se ajustó a la evolución de las secuencias es el HYK+G (Hasegawa et al 1985), con los siguientes parámetros: forma de distribución gamma de 0.0920, tasa de transiciones/transversiones de 15.8665 y frecuencia nucleotídica A=0.3216, G=0.1086, C=0.3551 y T=0.2148. Las construcciones por NJ, MP e IB generaron topologías similares con diferencias en la posición de algunas ramas terminales (Figura 6). S. l. parvidens se divide en dos clados bien soportados con distribución alelopátrida: el primero se distribuye por la Vertiente del Golfo de México, desde Tamaulipas hacia el sur por Centro América hasta Costa Rica; mientras que el otro clado se distribuye por la Vertiente del Pacífico, desde Chihuahua hasta la Cuenca del Río Balsas. La distancia genética entre estos dos linajes es de 1.35, la distancia genética entre S. l. parvidens y el complejo luisi es de 5.12, contra S. ludovici es de 7.91 y contra S. oporaphilium es de 8.34. Valores mayores a 15 ocurren al comparar S. l. parvidens contra D. tolteca y M. microtis. 3.2.2 Estructura filogeográfica La red de haplotipos de S. l. parvidens (n=96, 1,140 pb) formó una estructura de dos haplogrupos: el de la Vertiente del Golfo – Centro América y el de la Vertiente del Pacífico, que limitan en las inmediaciones de la Cuenca del Río Balsas (Figura 7). Se identificaron 76 haplotipos (Apéndice A), de los cuales 66 son únicos y diez son compartidos. El haplotipo 12 es el más abundante y se distribuye ampliamente en seis ejemplares del haplogrupo Vertiente del Golfo – Centro América ubicados en Campeche, Oaxaca, Puebla, Querétaro y Alajuela. En Zoquiapam Boca de los Ríos, Oaxaca se encontró un ejemplar del haplogrupo Vertiente del Pacífico y dos del haplogrupo Vertiente del Golfo – Centro América; mientras que en la región de Los Pozos Cuesta del Novillo, Michoacán se encontró un ejemplar del haplogrupo Vertiente del Golfo – Centro América y 13del haplogrupo Vertiente del Pacífico. Los haplotipos más cercanos entre haplogrupos se separan por 15 mutaciones puntuales. Cuando la red de haplotipos se construye incluyendo a los ejemplares del complejo luisi se observan 55 mutaciones puntuales entre S. l. parvidens y el complejo luisi (red no mostrada). 14 Figura 6. Relaciones filogenéticas entre haplotipos de S. l. parvidens (1,140 pb). Se muestra solo el consenso de mayoría (50%) obtenido mediante IB, similar a la topología obtenida por el consenso de mayoría (50%) por MP (IC=0.608, IR=0.701). Los soportes de los clados están indicados arriba de las ramas por la probabilidad posterior (IB) y abajo por el valor bootstrap (MP), los asteriscos señalan otras ramas con soporte en IB y MP mayor del 50%. 0.1 V er ti en te d el G o lf o – C en tr o A m ér ic a M_micr D_tolt S_opor S_ludo1 S_ludo2 C_lui1 C_lui2 h_25 h_27 h_42 h_41 h_53 h_26 h_29 h_35 h_37 h_38 h_39 h_40 h_43 h_28 h_60 h_9 h_36 h_7 h_51 h_52 h_50 h_55 h_59 h_61 h_62 h_16 h_57 h_58 h_5 h_12 h_17 h_19 h_20 h_31 h_33 h_34 h_66 h_67 h_72 h_73 h_75 h_1 h_63 h_2 h_4 h_6 h_65 h_8 h_23 h_11 h_56 h_13 h_69 h_15 h_18 h_30 h_32 h_64 h_44 h_49 h_71 h_45 h_47 h_3 h_21 h_22 h_46 h_14 h_54 h_10 h_48 h_68 h_70 h_74 h_24 h_76 0.1 1 100 1 83 1 100 1 100 0.85 76 1 100 0.83 63 0.59 * 1 76 0.98 76 87 1 * * * * * * * * * - V er ti en te d el P ac íf ic o 15 1 m u ta ci ó n Fi gu ra 7 . D is tr ib u ci ó n d e lo s h ap lo ti p o s d e S. l. p a rv id en s (c it b ). E n r o jo s e m u st ra e l h ap lo gr u p o d e la V er ti en te d el P ac íf ic o y e n v er d e el h ap lo gr u p o d e la V er ti en te d el G o lf o – C en tr o A m é ri ca . En e l m ap a se o b se rv an l a p ro p o rc ió n d e h ap lo ti p o s p o r lo ca lid ad es , ad em ás e n g ri s se o b se rv an l as el ev ac io n es m ay o re s a 20 00 m et ro s so b re e l n iv el d el m ar . En l a re d d e h ap lo ti p o s el t am añ o d e lo s cí rc u lo s es p ro p o rc io n al a l a fr ec u en ci a d el h ap lo ti p o y e l l ar go d e la lí n ea e s p ro p o rc io n al a l n ú m er o d e m u ta ci o n es , l o s cu ad ro s n eg ro s re p re se n ta n lo s h ap lo ti p o s au se n te s. 16 Los resultados obtenidos mediante el algoritmo SAMOVA (96 secuencias, 1,140 pb) señalan que al solicitar dos grupos de poblaciones (K=2) se forman los haplogrupos Golfo – Centro América y Pacífico (φCT=0.623, Cuadro 4). En ningún caso (K=2 hasta 10) se asocian poblaciones de distintos haplogrupos. Cuando K=3, 4, 5, y 7 se generan particiones sólo dentro del haplogrupo Vertiente del Pacífico, y cuando K=6, 8, 9, y 10 aparecen particiones dentro del haplogrupo Golfo – Centro América. El valor de φCT más alto se encontró cuando K=7 (φCT=0.649) que divide a las poblaciones como se observa en el Cuadro 4. Los valores del AMOVA para K=2 y K=7 se observan en el Cuadro 5, en ambos casos se observa que el mayor porcentaje de variación se presenta entre los grupos formados. Estas agrupaciones geográficamente adyacentes son genéticamente homogéneas, ya que poca variación ocurre entre las poblaciones de las agrupaciones. Los análisis filogeográficos señalan que el límite entre las unidades Golfo – Centro América y Pacífico se presenta en las inmediaciones de la Cuenca del Río Balsas: del lado oeste (Michoacán) dominan los haplotipos de la Vertiente del Pacífico, del lado este (Oaxaca) dominan los haplotipos de la Vertiente del Golfo – Centro América, mientras que en el norte de la cuenca se presentan haplotipos del Pacífico en Guerrero y haplotipos del Golfo – Centro América en Morelos. Cuadro 4. Agrupaciones formadas por SAMOVA con K=2 y K=7. K Agrupaciones formadas HG* φCT 2 Tamaulipas, San Luis Potosí, Veracruz, Hidalgo, Querétaro, Puebla, Morelos, Oaxaca, Chiapas, Campeche, Quintana Roo, Costa Rica GC 0.6239 Chihuahua, Durango, Nayarit, Colima, Jalisco, Guerrero, Michoacán P 7 Tamaulipas, San Luis Potosí, Veracruz, Hidalgo, Querétaro, Puebla, Morelos, Oaxaca, Chiapas, Campeche, Quintana Roo, Costa Rica GC 0.6497 Chihuahua P Durango, Nayarit (4) Nayarit (1) Colima Jalisco, Guerrero (1), Michoacán (3) Guerrero (1), Michoacán (1) Los paréntesis indican el número de poblaciones por cada estado. *Haplogrupos GC=Golfo – Centro América; P=Pacífico. Ambos valores φCT son significativos (p<0.05). 17 Cuadro 5. Valores obtenidos por el AMOVA para K=2 y K=7 (Ver Cuadro 4). Componente de variación Porcentaje de variación Índice de fijación K Entre agrupaciones 62.39 φCT=0.6239 Entre poblaciones de las agrupaciones 1.14 φSC=0.0302 2 Dentro de las poblaciones 36.47 φST=0.6353 Entre agrupaciones 64.97 φCT=0.6497 Entre poblaciones de las agrupaciones -3.65 φSC=-0.1042 7 Dentro de las poblaciones 38.68 φST=0.6132 Todos los valores φ son significativos (p<0.05). 3.2.3 Diversidad genética y demografía histórica Los grupos de datos definidos a posteriori para realizar los análisis de diversidad genética y demografía histórica fueron los haplogrupos Golfo – Centro América, Pacífico y en su conjunto como S. l. parvidens (96 secuencias, 1,140 pb; Cuadro 6). Para S. l. parvidens se observa que la mayoría de las posiciones nucleotídicas se han conservado (1,057 pb) y sólo 83 pb representan sitios segregantes, de estos 35 son sustituciones únicas y 48 son sitios parsimoniosamente informativos; asimismo, se registraron 85 mutaciones de las que 73 son sinónimas y 12 no sinónimas. Estos estimadores de diversidad genética presentan valores con proporciones semejantes a S. l. parvidens dentro de cada haplogrupo. En todos los casos los valores de diversidad haplotídica son altos y los de diversidad nucleotídica son bajos, del mismo modo, el estadístico Fs de Fu mostró valores negativos grandes y el estadístico R2 valores positivos pequeños, todo ellos significativos. Cuadro 6. Estimadores de diversidad genética y fluctuaciones demográficas del gen mitocondrial citb (1,140 pb) obtenidos para los haplogrupos GC* y P*, y en su conjunto como S. l. parvidens. Haplogrupo n H Si Ss Ssu Spi M Ms Mns dH π Fs+ R2+ GC* 65 48 1089 51 27 24 52 41 11 0.984 0.00315 -64.306 0.0305 P* 31 28 1097 43 22 21 43 37 6 0.991 0.00623 -21.501 0.0684 S. l. parvidens 96 76 1057 83 35 48 85 73 12 0.992 0.00781 -81.904 0.0496 n=tamaño poblacional, H=número de haplotipos, Si=sitios invariables, Ss=sitios segregantes, Ssu=sitios segregantes únicos, Spi=sitios parsimoniosamente informativos, M=mutaciones totales, Ms=mutaciones sinónimas, Mns=mutaciones no sinónimas, dH=diversidad haplotídica, π=diversidad nucleotídica.*GC=Golfo – Centro América, P=Pacífico. +Todos los valores de Fs y R2 son significativos (p<0.05). 18 IV. DISCUSIÓN 4.1 Sturnira parvidens (Goldman, 1917) Se ha propuesto que S. lilium incluye especies crípticas debido a la profunda divergencia intraespecífica y a las distribuciones alopátricas que presentan estas unidades (Ditchfield 2000, Iudica 2000, Hajibabaei et al 2007, Clare et al 2011). En este trabajo se confirma que existen tres linajes genéticos dentro de S. lilium que no coinciden con las dos subespecies continentales definidas morfológicamente: S. l. parvidensy S. l. lilium. También se corrobora la monofilia de S. l. parvidens y su relación con el taxón más cercano, el complejo luisi, hipótesis previamente reportada con los genes citb y COI (Ditchfield 2000, Hajibabaei et al 2007, Clare et al 2011), además existe menor distancia genética entre S. l. parvidens y el complejo luisi (4.84) que entre S. l. parvidens y S. l. lilium (5.51). S. parvidens (Goldman, 1917) debe reconocerse como una especie diferente (Iudica 2000), ya que las distancias genéticas obtenidas entre los tres clados de S. lilium se encuentran dentro del rango que reconoce especies hermanas en mamíferos, de acuerdo al concepto genético de especie (Bradley y Baker 2001, Baker y Bradley 2006). Goldman (1917) y Sánchez-Hernández y Romero-Almaraz (2003) señalan que S. l. parvidens presenta diferencias en los incisivos superiores internos, además presenta medidas dentales más pequeñas, tiene el antebrazo y la tibia más cortos y el cráneo más estrecho que S. l. lilium. Existen agrupaciones mínimas diagnosticables (morfológica y molecularmente) como lo establece el concepto filogenético para reconocer especies (Nixon y Wheeler 1990), y estas agrupaciones representan linajes independientes con tendencias propias como es referido por el concepto evolutivo de especie (Simpson 1961). El límite geográfico entre S. parvidens y el complejo luisi se localiza al sur de Costa Rica (Iudica 2000) y se asocia con la Cordillera de Talamanca. Estas tierras altas han sido reconocidas como una importante barrera biogeográfica en diversos taxa como reptiles (p. ej. Zamudio 1997), anfibios (p. ej. Robertson y Zamudio 2009), roedores (p. ej. Gutiérrez-García y Vázquez- Domínguez 2012) y murciélagos (p. ej. Hoffmann y Baker 2003). Además, no es el único caso en que esta Cordillera se relaciona con aspectos de la historia evolutiva del género Sturnira, por ejemplo, S. mordax se considera una especie endémica de estas tierras altas (Villalobos y Valerio 2002) y el complejo ludovici también muestra una estructura filogeográfica asociada a estas montañas (Iudica 2000). En contraste, para las unidades de tierras bajas S. parvidens y el complejo 19 luisi, esta barrera geográfica parece no ser totalmente contundente, ya que existen zonas de baja elevación que circundan esta Cordillera que podrían facilitar el contacto entre ambas unidades. Sin embargo, al norte de esta región sólo se encuentran haplotipos que pertenecen a S. parvidens, y al sur sólo se detectaron haplotipos correspondientes al complejo luisi. Ditchfield (2000) reconocía que las barreras geográficas que dividen a los clados de S. lilium parecían no ser absolutas, por lo que factores históricos, ecológicos o conductuales podrían participar en la conformación de estas unidades (Avise 2000, Vázquez-Domínguez 2007). Un factor ecológico podría estar relacionado, ya que la Cordillera de Talamanca contribuye en la diferenciación ambiental de sus laderas, la región del Caribe es lluviosa prácticamente todo el año, mientras que la región del Pacífico presenta una estación seca (Poelchau y Hamrick 2011). 4.2 Estructura filogeográfica de Sturnira parvidens Los haplogrupos Golfo – Centro América y Pacífico muestran un claro proceso de diversificación dentro de S. parvidens, sin embargo, no existe la suficiente evidencia para determinar el estatus taxonómico de estas unidades. Para ello se podrían implementar y ampliar las metodologías que recientemente identificaron linajes crípticos dentro de este género. Por ejemplo, con la morfometría geométrica se reconoció una nueva especie de Sturnira (Jarrín-V. y Kunz 2011). Además, la comparación entre marcadores moleculares mitocondriales y microsatélites permitiría una comprensión más precisa y completa sobre la historia de estos linajes (Flanders et al 2009). de la Torre (1961) señaló la posible ocurrencia de una subespecie de S. lilium más grande y de color más claro presente solo en la Cuenca del Río Balsas, estos resultados rechazan esa hipótesis, ya que en la región quedan diferenciados los haplogrupos, pero no se identifican unidades características de la zona. Adicionalmente, el patrón filogeográfico de S. parvidens es muy similar al reportado para el armadillo Dasypus novemcinctus, se sugiere que los haplogrupos de estos armadillos se diferenciaron antes de llegar a la región y ocurrieron dos eventos de colonización (Arteaga et al 2011, 2012). Esta interpretación no puede aplicarse a los resultados del presente estudio debido a que ningún haplotipo de S. parvidens se ha encontrado en Sur América, además, la estructura filogeográfica de estos murciélagos señala un acontecimiento vicariante posterior al arribo en la región, como a continuación se describe. Cuando se presenta una estructura filogeográfica se pueden inferir dos procesos, un evento vicariante o el aislamiento por distancia (Ortiz-Medrano et al 2008). Las especies con 20 mayor vagilidad son las más susceptibles a estructurarse por un proceso vicariante (Avise 2009), como en el caso de algunas especies de quirópteros (Hoffmann y Baker 2003, Ortega et al 2009, Guevara-Chumacero et al 2010). Así mismo, existen análisis filogeográficos de murciélagos ampliamente distribuidos que señalan disyunciones de menor importancia como barreras significativas para el flujo de genes (Ditchfield 2000, Campbell et al 2004). La compleja orografía que circunda la Cuenca del Río Balsas podría ser un factor involucrado en la estructura de S. parvidens, fenómeno consistente con el modelo de especiación vicariante alopátrida (Devitt 2006). 4.3 Origen y diversificación Cuando no existe alguna fuerza o evento que restringe la evolución molecular, se espera que la proporción de mutaciones sinónimas y no sinónimas sean equivalentes (Hedrick 2011), ya que los genes mutantes no tendrían adaptativamente ni más ni menos ventajas (Kimura 1968). Estos resultados muestran que la mayor parte de las mutaciones en S. parvidens y en sus haplogrupos son sinónimas, por lo que alguna fluctuación demográfica o fuerza evolutiva podría estar actuando sobre la evolución del gen citb (Fu 1997, Ramos-Onsins y Rozas 2002, Ojeda 2010). En S. parvidens y en sus haplogrupos, las probabilidades de que dos haplotipos escogidos al azar sean diferentes (dH) son altas, y las probabilidades de que dos nucleótidos homólogos escogidos al azar sean distintos (π) son bajas (Avise 2000, Hedrick 2011). Dicho de otra forma, existen muchos haplotipos cercanamente relacionados (Ojeda 2010), supuesto confirmado por las inferencias filogenéticas y la red de haplotipos. Esto es característico de un rápido crecimiento demográfico a partir de una población ancestral pequeña (Avise 2000, Ojeda 2010), que puede asociarse con un evento de diversificación reciente (Francisco et al 2009, Arbeláez-Cortés et al 2010). Además, los pequeños valores de distancia genética entre haplogrupos (1.35) y entre S. parvidens y el complejo luisi (5.12) confirman que ha ocurrido poco tiempo desde su diversificación, ya que los valores de las distancias genéticas incrementan con el tiempo (Baker y Bradley 2006). Esta evidencia sugiere que se ha contado con el tiempo suficiente para recuperar la variación haplotídica por la acumulación de mutaciones, pero no ha sido el necesario para almacenar grandes diferencias (Avise 2000). Para concluir sobre la hipótesis de crecimiento poblacional reciente, se analizó el estadístico Fs de Fu, que muestra altos valores negativos cuando existen mutaciones recientes en exceso (Fu 1997), y el estadístico R2, que arroja pequeños valores en un escenario de crecimiento 21 poblacional rápido (Ramos-Onsins y Rozas 2002). En todos los casos se obtuvieron resultados significativos que revelan un escenario de reciente expansión demográfica, por lo que debió ocurrir una primera expansión cuando S. parvidens divergió de S. lilium,y otras posteriores a la diferenciación de los haplogrupos Golfo – Centro América y Pacífico. 4.3.1 Origen de Sturnira parvidens Es probable que la región de los Andes sea el lugar de origen y principal centro de diversificación del género Sturnira, debido a que la mayoría de las especies de este género se restringen, o por lo menos, incluyen esta región en su distribución. Además, el subgénero basal Corvira es endémico de esta zona, un área relevante en la evolución de murciélagos filostómidos (Hoffmann y Baker 2003). Villalobos y Valerio (2002) proponen que el clado de las especies de Sturnira que habitan en tierras bajas divergió de un ancestro que habitaba en altas elevaciones. Las distancias genéticas apoyan esta hipótesis, debido a que los valores entre especies montanas son mayores a las existentes entre especies de tierras bajas (Iudica 2000, Jarrín-V. y Kunz 2011, presente estudio). Asimismo, se ha sugerido que alguna población ancestral de S. lilium o S. luisi fue la que descendió a tierras bajas y después se diversificó (Villalobos y Valerio 2002). Es muy probable que haya sido S. lilium debido a que esta especie presenta mayor similitud morfológica con la mayoría de las poblaciones de tierras bajas, y ya se ha propuesto que algunas especies (de la Torre 1959, Villalobos y Valerio 2002) y subespecies (de la Torre 1966, de la Torre y Schwartz 1966, Jones y Phillips 1976, Genoways 1998) se originaron a partir de poblaciones ancestrales de S. lilium. Además, estos resultados muestran a S. lilium como el taxón basal de estas especies. Un análisis filogeográfico de S. lilium a nivel continental (Ditchfield 2000) sugiere que la división entre S. parvidens, el complejo luisi y S. lilium ocurrió hace aproximadamente dos o tres millones de años durante el Pleistoceno. Esta hipótesis es soportada por el registro fósil, ya que en México y Brasil se han colectado ejemplares que datan del Pleistoceno tardío (Gannon et al 1989, Arroyo-Cabrales y Polaco 2008) y en Belice se encontró un ejemplar de Sturnira, muy probablemente de S. lilium, fechado en el Pleistoceno – Holoceno (Czaplewski et al 2003). Estos descubrimientos indican que a finales del Pleistoceno la especie ya había colonizado las áreas en las que actualmente se encuentra. Hace aproximadamente tres millones de años se estableció la conexión entre Norte y Sur América a través del Istmo de Panamá, que generó un acceso para la dispersión de múltiples 22 especies entre ambos continentes (Hoffmann y Baker 2003, Poelchau y Hamrick 2011, Arteaga et al 2012). Este evento es conocido como el Gran Intercambio Biótico Americano (Arteaga et al 2012) y fue determinante en la biogeografía de los mamíferos de la región (Hoffmann y Baker 2003, Arteaga et al 2012). Se espera que la dispersión actúe de manera relevante al moldear los patrones filogeográficos de los quirópteros debido a su capacidad de vuelo (Hoffmann y Baker 2003), por lo que se plantea que alguna población ancestral de S. lilium, presente en el norte de Sur América, se dispersara durante el Gran Intercambio Biótico Americano hacia Mesoamérica y comenzara un proceso de diversificación durante la época de hielo que comenzaba (Ditchfield 2000). Después de la diferenciación de S. parvidens siguió la expansión demográfica detectada. De esta manera, esta especie de tierras bajas muestra un proceso de especiación y diversificación in situ en Mesoamérica, además, es una de las pocas especies del género que no se localiza en los Andes. 4.3.2 Diversificación de los haplogrupos El haplogrupo del Pacífico se distribuye en una región extremadamente rica en endemismos (Ortega et al 2009) y diversos eventos ocurridos desde el Oligoceno – Mioceno (hace 34 millones de años) se han relacionado con la diversificación de su biodiversidad (Becerra 2005, Devitt 2006, Ortega et al 2009). Sin embargo, estas épocas son muy antiguas cuando se habla de la diversificación de S. parvidens (2-3 millones de años; Ditchfield 2000). El límite geográfico entre los haplogrupos Golfo – Centro América y Pacífico se localiza en las inmediaciones de la Cuenca del Río Balsas, región que presenta una alta diversidad y endemismos de diversos taxa, además de conformarse por importantes barreras geográficas (Hernández-Baños et al 1995, Amman y Bradley 2004, Devitt 2006, Ortega et al 2009). Uno de los elementos que forman esta Cuenca es la Faja Neovolcánica Transmexicana, que comenzó a desarrollarse durante el Mioceno pero su configuración actual finalizó hasta el Holoceno (Ferrusquía-Villafranca 1998, Gómez-Tuena et al 2005), mientras que la Sierra Madre del Sur es aún más antigua (Ferrusquía-Villafranca 1998). Los eventos más recientes en la orogénesis de la Faja Neovolcánica Transmexicana pudieron involucrarse en la diferenciación de los haplogrupos. Sin embargo, la estructura filogeográfica de S. parvidens probablemente sea consecuencia de las oscilaciones climáticas del Pleistoceno tardío y Holoceno temprano, las cuales promovieron la especiación y estructuración genética de la biota neotropical de tierras bajas (Zarza et al 2008). 23 Además, favorecieron la diversificación de mamíferos (Sullivan et al 1997, Fa y Morales 1998, Sullivan et al 2000, Hoffmann y Baker 2003, León-Paniagua et al 2007, Guevara-Chumacero et al 2010) y este patrón de divergencia durante el Cuaternario ya ha sido reportado en la Cuenca del Río Balsas (Amman y Bradley 2004, Zarza et al 2008, Barrera-Guzmán et al 2012, Pringle et al 2012). Se ha propuesto que durante las oscilaciones climáticas estas tierras bajas fueron ocupadas principalmente por bosques de pino encino y bosques mesófilos de montaña (Fa y Morales 1998, Sullivan et al 1997) o que estas zonas eran afectadas por incursiones marinas (Zarza et al 2008, Pringle et al 2012). Cualquiera de estos fenómenos pudo promover la separación de S. parvidens en dos poblaciones, y hasta que las comunidades tropicales se restablecieron en la región, los haplogrupos diferenciados posiblemente sufrieron las expansiones demográficas detectadas. Asimismo, es posible que los haplogrupos hayan experimentado un contacto secundario reciente debido a la falta de barreras estrictas y a la continuidad climática y del tipo de vegetación en la zona de contacto, por lo que la influencia de las distribuciones históricas pueda estar actuando en la estructura filogeográfica de esta especie. 4.4 Perspectivas finales Los resultados obtenidos en este trabajo implican que S. lilium no es una especie de tan amplia distribución, y que S. parvidens es una especie restringida a Mesoamérica, región que enfrenta severos problemas para la conservación de la diversidad biológica (Myers et al 2000, Wilson y Johnson 2010). Los estudios filogeográficos no sólo responden preguntas con sentido evolutivo, sino que tienen implicaciones, como la conservación de las áreas de endemismo (hotspots), cuya identificación se basa principalmente en la taxonomía y distribución de las especies (Rocha et al 2007). Además, una forma de evaluar y validar las consecuencias ecológicas y evolutivas del cambio climático es indagando en los procesos y consecuencias de las oscilaciones climáticas que ya ocurrieron (Petit et al 2005). La relevancia de S. parvidens en esta materia se debe a que es una especie muy abundante en Mesoamérica (Téllez-Girón y Amín 2005), que seguirá participando activamente como una pieza fundamental en los procesos de sucesión, restauración ecológica y dispersión de semillas en las regiones tropicales (Iudica y Bonaccorso 1997, Medellín y Gaona 1999, Olea-Wagner et al 2007). La actividad de estos murciélagos frugívoros es una de las piezas que permitirán la funcionalidad de los ecosistemas, los cuales mantienen a la diversidad biológica, nuestro recurso más importante para el futuro (Mittermeier y Goettsch de Mittermeier 1992). 24 V.CONCLUSIONES Sturnira parvidens (Goldman, 1917) se reconoce como una especie que se originó a partir de una población ancestral de S. lilium del norte de Sur América que migró por el Istmo de Panamá durante el Gran Intercambio Biótico Americano y se diferenció in situ en Mesoamérica. Su distribución abarca las regiones tropicales de México y Centro América y su límite meridional se ubica al sur de Costa Rica, en la Cordillera de Talamanca. A pesar de su gran vagilidad, S. parvidens exhibe una clara estructura filogeográfica conformada por dos linajes: el haplogrupo Vertiente del Golfo – Centro América y el haplogrupo Vertiente del Pacífico, ambos se limitan en las inmediaciones de la Cuenca del Río Balsas. La diversificación de estos haplogrupos se relaciona con las oscilaciones climáticas del Pleistoceno tardío y Holoceno temprano, y aunque el patrón filogeográfico es claro ha ocurrido poco tiempo para acumular grandes diferencias, por lo que el estatus taxonómico de estas unidades aún no es claro. Cuando las comunidades tropicales se restablecieron, los haplogrupos diferenciados experimentaron una expansión demográfica y posiblemente ocurrió un contacto secundario entre poblaciones debido a la ausencia de barreras actuales. 25 VI. REFERENCIAS Amman, B.R., Bradley, R.D., 2004. Molecular evolution in Baiomys (Rodentia: Sigmodontinae): evidence for a genetic subdivision in B. musculus. Journal of Mammalogy. 85, 162-166. Arbeláez-Cortés, E., Nyári, A.S., Navarro-Sigüenza, A.G., 2010. The differential effect of lowlands on the phylogeographic pattern of a Mesoamerican montan especies (Lepidocolaptes affinis, Aves: Furnariidae). Molecular Phylogenetics and Evolution. 57, 658-668. 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