Phylogeography of the banded butterflyfish, Chaetodon striatus, indicates high connectivity between biogeographic provinces and ecosystems in the western Atlantic

Among the four butterflyfishes of the genus Chaetodon present in the western Atlantic, the banded butterflyfish Chaetodon striatus has the largest distribution range, spanning 44 degrees of latitude (from Massachusetts, USA to Santa Catarina, Brazil). Although the ecology of the banded butterflyfish has been well studied over its entire range, nothing is known about its phylogeography and how biogeographic barriers structure its populations. To assess the level of genetic connectivity among populations from distinct biogeographic provinces and environmental conditions, we collected samples from seven localities: Puerto Rico, in the Caribbean, and Tamandaré, Salvador, Abrolhos, Trindade Island, Arraial do Cabo and Florianópolis, in Brazil. One nuclear (rag 2) and two mitochondrial (control region and cyt b) molecular markers were sequenced. Our findings are consistent with a recent population expansion, around 30-120 thousand years ago, which was found for all populations. Haplotype network analyses point to the Caribbean as a refugium before the population expansion. Results show no geographic pattern of genetic diversity. Indeed, a lack of population structure was found and no isolation was observed across oceanographic barriers, as well as between coral and rocky reef ecosystems. Furthermore, no directionality in the migration pattern was found among populations. Since ecological and environmental characteristics are very diverse across such a vast geographic range, the lack of genetic differentiation suggests that C. striatus evolved ecological plasticity rather than local adaptation in the western Atlantic.(AU)

O peixe-borboleta listrado, Chaetodon striatus, possui a maior distribuição geográfica dentre as quatro espécies de peixes-borboleta do gênero Chaetodon presentes no Oceano Atlântico Ocidental, abrangendo 44° de latitude (entre Massachusetts, EUA até o sul do Brasil). A ecologia alimentar desta espécie é bastante conhecida, considerando a ampla distribuição, porém, pouco se sabe sobre a filogeografia e como as barreiras biogeográficas estruturam as populações. Para acessar a conectividade genética entre as populações de diferentes províncias biogeográficas e diferentes condições ambientais, foram coletadas amostras de sete localidades: Porto Rico, no Caribe, e Tamandaré, Salvador, Abrolhos, Ilha da Trindade, Arraial do Cabo e Florianópolis, no Brasil. Foram sequenciados um gene nuclear (rag 2) e dois genes mitocondriais (região controle e cit B). Para todas as populações, foi identificada uma expansão populacional recente, em torno de 30-120 mil anos atrás. A análise de rede de haplótipos sugere que o Caribe serviu como refúgio antes desta expansão populacional. Os resultados indicam que não há padrão geográfico de diversidade genética. Apesar da existência de barreiras oceanográficas e diferenças na constituição dos recifes (rochosos e coralíneos), não foi encontrada estruturação populacional. Também, não encontramos padrão na direção de migração entre as populações. Os resultados sugerem que C. striatus apresenta plasticidade ecológica, uma vez que não há diferenciação genética entre as populações que habitam ecossistemas tão diferentes ao longo da ampla distribuição no Atlântico Ocidental.(AU)

Phylogeography of msp4 genotypes of Anaplasma marginale in beef cattle from the Brazilian Pantanal / Filogeografia de genótipos msp4 de Anaplasma marginale em gado de corte no Pantanal brasileiro

Abstract The msp4 gene of A. marginale is unicodon, stable and mostly homogeneous, being considered as a useful marker for phylogeographic characterization of this bacterium. The objective of this work was to analyze the phylogeography of A. marginale based on the msp4 gene in beef cattle from the Brazilian Pantanal, compared to those found in other regions worldwide. The blood samples investigated were collected from 400 animals (200 cows and 200 calves) reared in five extensive breeding farms in this region. The results indicated that of the evaluated samples, 56.75% (227/400) were positive for A. marginale based on the msp1β gene by quantitatitve PCR (qPCR), while 8.37% (19/227) were positive for the msp4 gene in the conventional PCR. In the Network distance analysis, 14 sequences from the Brazilian Pantanal were grouped into a single group with those from Thailand, India, Spain, Colombia, Parana (Brazil), Mexico, Portugal, Argentina, China, Venezuela, Australia, Italy and Minas Gerais (Brazil). Among 68 sequences from Brazil and the world, 15 genotypes were present while genotype number one (#1) was the most distributed worldwide. Both Splitstree and network analyses showed that the A. marginale msp4 sequences detected in beef cattle from the Brazilian Pantanal showed low polymorphism, with the formation of one genogroup phylogenetically related to those found in ruminants from South and Central America, Europe, and Asia.

Resumo O gene msp4 de A. marginale é unicodon, estável e pouco heterogêneo, sendo considerado como um marcador útil para caracterização filogeográfica desta bactéria. Este trabalho teve como objetivo analisar a filogeografia de A. marginale com base no gene msp4 em bovinos de corte do Pantanal Brasileiro, comparativamente a outra regiões do mundo. Alíquotas de sangue foram colhidas de 400 bovinos (200 vacas e 200 bezerros) em cinco propriedades de cria e recria extensiva. Como resultado, 56,75% (227/400) mostraram-se positivas para A. marginale pela qPCR para o gene msp1β e destas, 8,37% (19/227) amostras foram positivas na PCR convencional para o gene msp4. Na análise de distância Network, 14 sequências do Pantanal brasileiro foram agrupadas em um único grupo com as da Thailândia, Índia, Espanha, Colômbia, Paraná (Brasil), México, Portugal, Argentina, China, Venezuela, Austrália, Italia e Minas Gerais (Brasil). Dentre 68 sequências do Brasil e do mundo, constatou-se a presença de 15 genótipos, sendo o genótipo número um (#1) o mais distribuído. As sequências msp4 de A. marginale detectadas em bovinos de corte no Pantanal brasileiro apresentaram baixo polimorfismo com formação de dois genogrupos filogeneticamente relacionados àqueles encontrados em ruminantes de países das América do Sul e Central, Europa e Ásia.

A new species of Characidium (Characiformes: Crenuchidae) from coastal basins in the Atlantic Rainforest of eastern Brazil, with phylogenetic and phylogeographic insights into the Characidium alipioi species group

A new species of Characidium from southeastern Brazil is described based on morphological and molecular evidence from specimens collected between the rio Jucuruçu and rio Doce basins. The new species belongs to a group of species within Characidium with an unscaled area in the isthmus and is distinguished from these species, except C. alipioi, C. fasciatum, C. hasemani, and C. kamakan, by the greater distance (greater than 10% SL) and presence of 5-7 scales between the anus and the anal fin, and presence of 14 series of scales around the caudal peduncle. The species is distinguished from C. alipioi by having 4 series of scales above the lateral line (vs. 5 series) and greater distance between the anus and the anal fin; from C. fasciatum and C. kamakan, by the smaller body depth at the dorsal-fin origin, at the anal-fin origin, and at the caudal peduncle; from C. hasemani, by the short distances between the tip of the snout and the pelvic fin, the tip of the snout and the anal fin, and the tip of the snout and the tip of anal fin. The new species forms a presumably monophyletic group with C. alipioi and C. kamakan.(AU)

Uma nova espécie de Characidium do sudeste do Brasil é descrita com base em evidências morfológicas e moleculares provenientes de exemplares coletados entre as bacias dos rios Jucuruçu e Doce. A nova espécie pertence a um grupo de espécies de Characidium com área desprovida de escamas no ístmo e difere dessas espécies, exceto C. alipioi, C. fasciatum, C. hasemani e C. kamakan, pela grande distância (maior que 10% do comprimento padrão, CP) e presença de 5-7 escamas entre o ânus e a nadadeira anal, e pela presença de 14 séries de escamas em torno do pedúnculo caudal. A espécie difere de C. alipioi pela presença de 4 séries de escamas acima da linha lateral (vs. 5 séries) e maior distância entre o ânus e a nadadeira anal; de C. fasciatum e C. kamakan, pela menor altura do corpo na origem da nadadeira dorsal, na origem da nadadeira anal, e no pedúnculo caudal; de C. hasemani, pela menor distância entre a ponta do focinho e a nadadeira pélvica, a ponta do focinho e a nadadeira anal, e a ponta do focinho e a ponta da nadadeira anal. A nova espécie forma um grupo presumidamente monofilético com C. alipioi e C. kamakan.(AU)

Evaluación de análisis de endemicidad y PAE para identificar trazos generalizados, a partir de las serpientes del estado de Hidalgo, México / Evaluation of PAE and endemicity analysis for identifying generalized tracks using snakes in Hidalgo, Mexico

Resumen:Uno de los conceptos centrales en la Panbiogeografía es el trazo generalizado, el cual representa una biota ancestral que se ha fragmentado por eventos geológicos y puede recuperarse a través de distintos métodos, que incluyen el análisis de simplicidad de endemismos (PAE) y el análisis de endemicidad (AE). El PAE es un método frecuentemente utilizado para la identificación de trazos generalizados, mientras que el AE fue diseñado para encontrar áreas de endemismo, pero recientemente se ha usado también para identificar trazos generalizados. En este trabajo se evaluaron ambos métodos para la identificación de los trazos generalizados a partir de los datos de 84 serpientes distribuidas en el estado de Hidalgo, México. Con el PAE se obtuvo un trazo generalizado formado por tres trazos individuales (Agkistrodon taylori, Crotalus totonacus y Pliocercus elapoides), que corresponden a sinapomorfías que apoyan al clado principal. La prueba de robustez estadística mostró un soporte del 89 %, mientras que con el AE se identificaron dos áreas de endemismo con valores del índice de endemicidad de 2.71-2.96 y 2.84- 3.09 respectivamente, las cuales fueron transformadas a trazos generalizados; el primero formado por tres trazos individuales (Micrurus bernadi, Rhadinaea marcellae y R. quinquelineata) y el segundo formado por dos trazos individuales (Geophis mutitorques y Thamnophis sumichrasti). Estos trazos generalizados pueden considerarse un solo patrón de distribución, dada la cercanía geográfica y su topología. Al compararse los métodos se observó que ambos son útiles para la identificación de trazos generalizados, y aunque son independientes, se sugiere su uso de manera complementaria. Sin embargo, para una correcta aplicación e interpretación de los resultados, es necesario considerar las bases teóricas de cada método, así como la correcta elección del tamaño de las unidades de estudio. En el caso particular del AE si se utilizan tamaños de celda pequeños éstos pueden resultar ideales para la búsqueda de patrones biogeográficos a través de límites geopolíticos y esta información puede favorecer la realización de pro- puestas de conservación a nivel estatal que consideren a las especies con distribuciones restringidas, pues la pérdida de éstas representaría la extinción de linajes únicos.

Abstract:One of the most important concepts in Panbiogeography is the generalized track, which represents an ancestral biota fragmented by geological events that can be recovered through several methods, including Parsimony analysis of endemicity (PAE) and endemicity analysis (EA). PAE has been frequently used to identify generalized tracks, while EA is primarily designed to find areas of endemicity, but has been recently proposed for identifying generalized tracks as well. In this study we evaluated these methods to find generalized tracks using the distribution of the 84 snake species of Hidalgo. PAE found one generalized track from three individual tracks (Agkistrodon taylori, Crotalus totonacus and Pliocercus elapoides), supported by 89 % of Bootstrap, and EA identified two generalized tracks, with endemicity index values of 2.71-2.96 and 2.84-3.09, respectively. Those areas were transformed to generalized tracks. The first generalized track was retrieved from three individual tracks (Micrurus bernadi, Rhadinaea marcellae and R. quinquelineata), and the second was recovered from two individual tracks (Geophis mutitorques and Thamnophis sumichrasti). These generalized tracks can be considered a unique distribution pattern, because they resembled each other and agreed in shape. When comparing both methods, we noted that both are useful for identifying generalized tracks, and although they can be used independently, we suggest their complementary use. Nevertheless, to obtain accurate results, it is useful to consider theoretical bases of both methods, along with an appropriate choice of the size of the area. Results using small-grid size in EA are ideal for searching biogeographical patterns within geopolitical limits. Furthermore, they can be used for conservation proposals at state level where endemic species become irreplaceable, and where losing them would imply the extinction of unique lineages. Rev. Biol. Trop. 64 (4): 1611-1624. Epub 2016 December 01.

Habitat conditions drive phylogenetic structure of dominant bacterial phyla of microbialite communities from several locations in Mexico / Las condiciones del hábitat determinan la estructura filogenética de filos (phyla) bacterianos dominantes de comunidades de microbialitos de diferentes regiones en México

Abstract:Community structure and composition are dictated by evolutionary and ecological assembly processes which are manifested in signals of, species diversity, species abundance and species relatedness. Analysis of species coexisting relatedness, has received attention as a tool to identify the processes that influence the composition of a community within a particular habitat. In this study, we tested if microbialite genetic composition is dependent on random events versus biological/abiotical factors. This study was based on a large genetic data set of two hypervariable regions (V5 and V6) from previously generated barcoded 16S rRNA amplicons from nine microbialite communities distributed in Northeastern, Central and Southeastern Mexico collected in May and June of 2009. Genetic data of the most abundant phyla (Proteobacteria, Planctomycetes, Verrucomicrobia, Bacteroidetes, and Cyanobacteria) were investigated in order to state the phylogenetic structure of the complete communities as well as each phylum. For the complete dataset, Webb NTI index showed positive and significant values in the nine communities analysed, where values ranged from 31.5 in Pozas Azules I to 57.2 in Bacalar Pirate Channel; meanwhile, NRI index were positive and significant in six of the nine communities analysed with values ranging from 18.1 in Pozas Azules I to 45.1 in Río Mesquites. On the other hand, when comparing each individual phylum, NTI index were positive and significant in all groups, except in Cyanobacteria for which positive and significant values were only found in three localities; finally, NRI index was significant in only a few of the comparisons performed. The results suggest that habitat filtering is the main process that drives phylogenetic structure in bacterial communities associated to microbialites with the exception of Cyanobacteria where different lineages can contribute to microbialite formation and growth. Rev. Biol. Trop. 64 (3): 10571065. Epub 2016 September 01.

ResumenLa estructura y composición de las comunidades son determinadas por procesos evolutivos y ecológicos que se manifiestan en señales de diversidad, abundancia y la relación de especies. El análisis de la relación de especies que coexisten ha recibido atención como una herramienta para identificar los procesos que influyen en la composición de una comunidad dentro de un hábitat particular. En este estudio, evaluamos si la composición genética de bacterias microbialíticas depende de acontecimientos al azar vs factores biológicos/ abióticos. Este estudio se basa en un conjunto de datos genéticos de dos regiones hipervariables (V5 y V6) de gen 16S rRNA generados previamente de nueve comunidades de microbialitos distribuidos en el Noreste, Centro y Sureste de México, recolectados en mayo y junio 2009. Los datos genéticos de los filos más abundantes (Proteobacteria, Planctomycetes, Verrucomicrobia, Bacteroidetes y Cyanobacteria) fueron analizados para determinar la estructura filogenética de la comunidad y de cada filo por separado. Para el análisis conjunto, el índice NTI de Webb mostró valores positivos y significativos en las nueve comunidades analizadas, en donde los valores oscilaron entre 31.5 en Pozas Azules I y 57.2 en el Canal Pirata en Bacalar; en contraste, los valores del índice NRI fueron positivos y significativos en seis de las nueve comunidades analizadas con valores oscilando desde 18.1 en Pozas Azules I hasta 45.1 en Río Mezquites. Por otro lado, en la comparación de cada filo individual, el índice NTI fue positivo y significativo en todos los grupos excepto en Cyanobacteria, en donde valores positivos y significativos fueron encontrados sólo en tres localidades; finalmente, el índice NRI fue significativo sólo en unas cuantas de las comparaciones realizadas. Los resultados sugieren que el filtrado del hábitat es el proceso principal que determina la estructura filogenética de las comunidades bacterianas asociadas a microbialitos con la excepción de las cianobacterias en donde diferentes linajes pueden contribuir a la formación y crecimiento del microbialito.

On the origin and diversification of Venezuelan freshwater fishes: the genus Gephyrocharax (Ostariophysi: Characidae) a case study

We conducted a phylogeographic analysis of the genus Gephyrocharax in Venezuela to evaluate geomorphologic evidence for the formation of the country's main watersheds and to establish a biogeographical hypothesis of possible diversification mechanisms of the Neotropical freshwater fish fauna. We assayed eight enzyme systems and general proteins to estimate genetic variability (H, P), intraspecific structuring in several Gephyrocharax valencia and G. venezuelae populations (FIS, FIT, and FST), and a phylogenetic approach for the three species of Gephyrocharax in Venezuela, using Corynopoma riisei as the external group. Fourteen presumptive loci indicate that populations of the three species of Gephyrocharax analyzed show a clear genetic inter-specific differentiation, determined by four loci with fixed alleles (GPI-B*, IDH*, ME-1*, and ME-2*). The resulting cladogram shows two major clades: a monophyletic group consisting of Gephyrocharax n. sp. and G. venezuelae (restricted to the northwest of the country) and a group formed exclusively by G. valencia (distributed along the largest geographic range). Speciation of the Venezuelan lineages of the genus Gephyrocharax could be explained by the origin and course movements of the present Orinoco River together with geomorphologic processes that have occurred in northern Venezuela since the Miocene.

Foi feita uma análise filogeográfica do gênero Gephyrocharax na Venezuela a fim de avaliar as evidências geomorfológicas que levaram à formação dos principais sistemas hidrográficos do país, além de estabelecer uma hipótese biogeográfica com os possíveis mecanismos de diversificação da fauna de peixes de água doce Neotropical. Foram analisados oito sistemas enzimáticos e proteínas gerais para conhecer a variabilidade genética (H, P), estruturação intraespecífica em populações de Gephyrocharax valencia e G. venezuelae (FIS, FIT e FST), e uma abordagem filogenética com base na análise isozimática para as três espécies de Gephyrocharax na Venezuela, com Corynopoma riisei como grupo externo. Quatorze loci presumíveis indicam que as populações das três espécies de Gephyrocharax analisados revelam uma diferenciação inter-específica genética, determinada por quatro loci com alelos fixos (GPI-B*, IDH*, ME-1* e ME-2*). O cladograma resultante apresenta dois clados principais: um grupo monofilético composto por Gephyrocharax n. sp. e G. venezuelae (restrita ao noroeste do país) e um grupo formado exclusivamente por G. valencia (distribuídos ao longo da maior área geográfica). A especiação das linhagens de Gephyrocharax na Venezuela poderia ser explicada pela origem e movimentos do curso atual da bacia do rio Orinoco, associado a processos geomorfológicos que ocorrem no norte da Venezuela desde o Mioceno.