Uso de la información genética para entender la historia evolutiva de las aves de Galápagos
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Uso de la información genética para entender la historia evolutiva de las aves de Galápagos
Jaime A. [email protected]
Centro de Estudios TropicalesUniversidad de California Los Ángeles
Barrick Museum of Natural History-UNLV
Estructura de la charla
• Métodos de estudio molecular– ADN– Filogenias– Flujo genético – Especiación
• Respuestas sobre historia evolutiva– Historias evolutivas de aves en Galápagos– Pinzones de Darwin (Geospiza)– Canario (Dendroica)– Cucubes (Nesomimus)– Atrapamoscas (Myarchus)
Tecnicas moleculares
• ADN y sus diferentes historias evolutivas– Mitocondrial (haploide: madre a hijo)– Nuclear (diploide)
• Extraccion de material (tejido, sangre, plumas,…)• PCR (Reaccion en cadena de la Polimerasa)-primers• Secuenciamiento de marcadores moleculares• Genes conservados y acumulacion de mutaciones• Resultado final secuencia de pares de bases AGCT
Tecnicas moleculares• Comparar secuencias entre individuos y especies Filogenia
• Alineamiento de secuencias• Comparacion de bases– 1) ACGGTCTCTTGACATCCTGATTAGCCTAT– 2) ACAGTCTCTAGACATCCTGATTAGCCTAT– 3) ACGGTTTCTTGACATCCTGATTAGCCTAT 2 3 1
Tecnicas moleculares• Cada “no par” se computa como diferencia (ramifica) de
una base y el tamano de la rama depende del numero de bases que sean diferentes
• Resultado final arbol filogenetico, ramas relacionadas con el numero de diferencias, especies emparentadas mas cercanas (grupo monofiletico) y especies menos emparentadas mas basales en el arbol 2 3 1
Tecnicas moleculares
• Resultado final arbol filogenetico, ramas relacionadas con el numero de diferencias, especies emparentadas mas cercanas (grupo monofiletico) y especies menos emparentadas mas basales en el arbol
Tecnicas moleculares
• Marcador molecular• La acumulacion de mutaciones es constante
(debatible) en el tiempo (marcadores neutrales)• Regla del 2% (0.0105 substituciones/sitio/linaje/1Ma• Calibrar las secuencias obteniendo una estimacion
temporal de los procesos de divergencia
Tecnicas moleculares
• Efecto de flujo genetico (genes se mueven de una poblacion a la otra) homogenizar
Tecnicas moleculares
• Modos de especiacion:• Alopatrica: Especies se
diferencian en sitios aislados (barreras geograficas), sin flujo genetico y no se reconocen (aislamiento reproductivo en contacto secundario)
Tecnicas moleculares
• Simpatrica: Especies se diferencian en el mismo sitio, aislamiento por seleccion (natural-sexual), no hay flujo genetico (completo aislamiento reproductivo)
Tecnicas moleculares• Parapatrica: En contacto parcial geografico, zona de
contacto, aislamiento en los extremos.
Historia Evolutiva de aves de Galapagos
• Importancia a nivel mundial de las islas• Son islas oceanicas (no conexion con el continente)• Como es que estas especies llegaron, se adaptaron y
que cambios han sufrido en el transcurso desde la colonizacion de las islas.
• Hipotesis mas sencilla es origen continental (Ecuador)– Pinzones de Darwin (Geospiza)– Canario Maria (Dendroica)– Cucubes (Nesomimus)– Atrapamoscas (Myarchus)
• Pinzones de Darwin– 14 especies Resultado de una radiacion adaptativa– Ancestro comun llego a las islas y de diversifico– Origen en Caribe
Burns et al. 2002
• Pinzones de Darwin– Alta especializacion alimenticia en relacion al uso de semillas– Relacion intrinsica entre la morfologia del pico y el tipo de semillas– Se estima una llegada del ancestro comun al rededor de ~ 2-3 Ma.– Y la mayoria de la especiacion se cree que paso en alopatria, aunque
hay indicios de especiacion simpatrica (bimodalismo)
Huber et al. 2007
Pinzones de DarwinFilogenia (ADN mt y microsatelites) Monofilia de GeospizaRadiación rápida
Sato et al. 1999
Grant & Grant 2003
• Canario Maria– 1 especie (subespecie de Galapagos y Cocos)– Origen 150 y 300 mil años – Origen America Central
Chaves et al. 2011
• Canario Maria– Poca diferenciacion genetica en ciertas islas (4 grupos
geneticos)– Patron de viento influyen en la diferenciacion– No hay diferenciacion morfologica
• Flujo genetico/Poco tiempo para acumular diferencias
Chaves et al. 2011
• Cucubes (Nesomimus)– 4 especies– Origen 1.6 Ma– Ancestros emparentados
América del Norte y norte de América del Sur.
Arbogast 2006
• Cucubes (Nesomimus)– 4 species– Origen 1.6 Ma– Ancestors emparentados
America del Norte y norte de America del Sur.
Dentro de N. parvulus cada isla tiene un linaje único (importante en proyectos de conservación-reintroducción)
Arbogast 2006
• Atrapamoscas (Myiarchus)– 1 especie– Estudio moleculares sugieren dos clados– No hay diferenciacion morfologica– Ancestro comun mas cercano es un Myiarchus de Mexico y
C. America.– Origen ~ 800 mil años.
Sari and Parker 2012
Historia Evolutiva de aves de Galapagos
• Conclusiones– Todas parecen ser invasiones únicas (monofileticas)– Diferentes tiempos de llegada
• 2.5Ma (Pinzones)-1.6Ma (Nesomimus)-3ka (Dendroica)-8ka (Myiarchus)
– Diferentes orígenes de las colonizaciones• Caribe, Continente (Centro-Norte-Sur)
– Cambios morfológicos y genéticos no tienen mucho que ver con el tiempo de llegada.• Drásticos en Pinzones, Medianos en Nesomimus y Nulos en Dendroica
y Myiarchus
Historia Evolutiva de aves de Galapagos
• Conclusiones– Otros factores intrinsicos podrían ser responsables de
dichas diferencias.• Genéticamente mas moldeables?
– Todas representas especies (o subespecies) endémicas• No se encuentran en ninguna otra parte del planeta
– Muchos clados no representados como especies son tan únicas como estas (grupos genéticos)• Importante par ala conservación y reintroducción de especies.