Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Quaternary period was marked by considerable changes on climate and vegetation. In the Southern Hemisphere, glaciations were milder than in the Northern Hemisphere, however, there were temperature reductions, and the climate became drier. Thus, climate-related modifications occurred in the Atlantic forest vegetation, which contracted its distribution being substituted towards other types, such as Cerrado and Caatinga . The original Atlantic forest vegetation became restricted to moist locations with milder temperatures, called refuges, which sheltered most part of the biodiversity at this time. It is known that such paleoclimatic changes affected the population dynamics of many species, especially in the Northern Hemisphere. However, it is still not clear how much these impacts influenced the species of the Neotropical region. The two species of this study, Drosophila maculifrons and Drosophila griseolineata, belong to the guaramunu group of Drosophila, and are considered sister-species that diverged about four million years ago. However, disregarding their close phylogenetic relationships, they present some distinct ecological patterns, the first species being more generalist, and the second more restricted to forest environments. Due to this ecological heterogeneity, these two species are potential indicators of the genetic consequences caused by the climatic fluctuations of the Quaternary, especially in face of a comparative perspective. The aims of this study were to evaluate the intraspecific diversity of different D. maculifrons and D. griseolineata populations, analyze the structure of individuals and populations in these two species of the guaramunu group and identify the ecological and evolutionary forces that modeled their distribution in Southern/Southeastern Brazil. In order to do so, 114 individuals were collected along the South, Southeast and Center-west regions of Brazil and Medellin, Colombia. Modeling analysis was performed, together with phylogenetic and phylogeographic analyses, with the last based in sequences of COI (Cytochrome Oxidase Subunit I) and COII (Cytochrome Oxidase Subunit II) genes. In general, the results that inferred the distribution of the most suitable habitat for each species indicate that the two species occur in sympatry at several points, although D. maculifrons is more widely distributed than D. griseolineata, at least in the brazilian territory. According to our phylogeographic analysis, D. maculifrons presents low levels of diversity and structure for mtDNA, which could be explained by a recent populational expansion event, dated for about 20 to 30 thousand years ago. On the other hand, D. griseolineata shows moderate levels of diversity and population structure, and its populations seem to have remained stables along time, showing a pattern of isolation by distance. So, it is interesting to evaluate the ecological and/or evolutionary factors which are responsible for all this difference, and this work represents a first step towards this understanding. / O período do Quaternário foi marcado por alterações consideráveis no clima e vegetação. No Hemisfério Sul, as glaciações foram mais amenas, entretanto, houve a redução da temperatura e o clima tornou-se mais seco. Dessa forma, ocorreram contrações na distribuição da Mata Atlântica e sua substituição por outros tipos, condizentes ao clima, como o Cerrado e a Caatinga. Assim, a vegetação de Mata Atlântica ficou restrita a locais úmidos e com temperaturas mais amenas, conhecidos como refúgios, os quais abrigaram grande parte da biodiversidade neste período. Sabe-se que essas alterações paleoclimáticas influenciaram a dinâmica populacional de muitas espécies, especialmente no Hemisfério Norte, porém ainda não está claro o quanto esses impactos influenciaram as espécies de distribuição Neotropical. As duas espécies em questão, Drosophila maculifrons e D. griseolineata, pertencem ao grupo guaramunu de Drosophila e são consideradas espécies irmãs, que divergiram aproximadamente há 4 milhões de anos. Porém, apesar do grau de parentesco, elas apresentam alguns padrões ecológicos distintos, sendo a primeira mais generalista e a segunda mais restrita a ambientes florestais. Devido a essa heterogeneidade ecológica, essas duas espécies são potenciais indicadoras das conseqüências genéticas ocasionadas pelas flutuações climáticas do Quaternário, principalmente em face de uma perspectiva comparativa. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a diversidade intra-específica de diferentes populações de D. maculifrons e D. griseolineata, analisar a estruturação de indivíduos e populações nestas duas espécies do grupo guaramunu e inferir as forças ecológicas e evolutivas que modelaram sua distribuição ao longo do sul e sudeste brasileiros. Para isso, nossa amostragem conta com 114 indivíduos distribuídos ao longo das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste do Brasil e Medellin na Colômbia. Foram realizadas análises de modelagem, bem como análises filogenéticas e filogeográficas, sendo que essas duas últimas basearam-se nas sequências dos genes COI (Citocromo Oxidase Subunidade I) e COII (Citocromo Oxidase Subunidade II). De uma forma geral, os resultados que inferiram a distribuição dos habitats mais adequados para cada espécie indicam que as duas espécies apresentam diversos pontos de simpatria, embora D. maculifrons seja mais amplamente distribuída em território brasileiro. De acordo com as análises filogeográficas, D. maculifrons apresenta baixos níveis de diversidade e estruturação em nível de DNA mitocondrial, o que pode ser explicado por um evento de expansão populacional recente, datado para aproximadamente 20 a 30 mil anos. Por outro lado, D. griseolineata apresenta níveis moderados de diversidade e estruturação populacional e suas populações parecem ter se mantido estáveis ao longo do tempo, apresentando um padrão de isolamento por distância. É, pois, interessante avaliar os fatores ecológicos e/ou evolutivos responsáveis por toda essa diferença, e esta dissertação representa um primeiro passo rumo a esse entendimento.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / The epoch of Pleistocene was marked by grate climate and flora alterations. On the southern hemisphere, where the glaciations had less intensity, there was the formation of refuges, providing a favorable condition to speciation. The genus Zygothrica (Diptera: Drosophilidae) is characterized by their interaction with fungi. Zygothrica vittimaculosa is considered a generalist species, because it explores even fungi, flowers (genus Cestrum, Solanaceae) and rotting fruits. In this work we identified a new species that is cryptic with Z. vittimaculosa and they are simpatric in almost all distribution area. However, this new species is rarely collected in resources but Cestrum inflorescences, differently of Z. vittimaculosa. Only after molecular analyses we realize it was a new species (posteriorly confirmed by male internal genitalia analyses), due to the external morphology of both species is identical. Also in this work we did the taxonomic description of this new species. A comparative analysis was performed by photographs, with the documentation of the external patterns (morphology and color) and the internal genitalia morphology (considered diagnostic) for both females and males, in addition to a measures table. Finally, was also performed a phylogeographic study based on two mitochondrial markers: COI (Citochrome c Subunit I) and COII (Citochrome c Subunit II). In this case, through collections and climate variables data, we estimate the present distribution of both species as well as an estimated of the Last Glacial Maximum distribution (about 20,000 years), suggesting that the potential distribution of both species seems to be restricted to the already sampled area, besides pointed a high suitability in northern Peru and western Chile for the new species, data not inferred to Z. vittimaculosa. About phylogeographic patterns, we suggest that, through Neutrality tests and Diversity indexes, the newest species had a really recent expansion, and potentially is also in diversification and expansion, while Z. vittimaculosa, despite also presents population expansion signals, these are less intense than their sister-species. To explain this inference, we can assume that because Z. vittimaculosa be more generalist than the other species, it had suffered more selection pressure, diversifying and increasing the number of haplotypes. / A época do Pleistoceno foi marcada por grandes alterações na vegetação e principalmente no clima. No Hemisfério Sul, as glaciações foram menos intensas, onde houve também a formação de refúgios, proporcionando uma condição favorável à especiações. O gênero Zygothrica, pertencente à família Drosophilidae, é característico por sua interação com fungos. Zygothrica vittimaculosa é uma espécie considerado um tanto generalista, por explorar recursos diversos: inflorescências do gênero Cestrum, corpos de frutificação de fungos e frutas em decomposição. Neste trabalho, identificamos uma nova espécie, críptica com Z. vittimaculosa e simpátrica em boa parte de sua distribuição. Porém essa espécie nova é raramente amostrada em outros recursos além de inflorescências de Cestrm, diferentemente de Z. vittimaculosa. De morfologia externa idêntica à de Z. vittimaculosa, apenas após análises moleculares percebeu-se indícios de se tratar de uma espécie nova, confirmada, posteriormente, pela morfologia interna da genitália dos machos. Também nesse trabalho fez-se a descrição taxonômica da nova espécie. Uma análise comparativa com Z. vittimaculosa foi feita e documentada através de fotos de hábitos da morfologia externa e das genitálias, consideradas diagnósticas tanto para machos quanto para femeas, além de uma tabela com as medias taxonômicas. Por fim, foi também performado um estudo filogeográfico com base em dois marcadores moleculares: COI (Citocromo c subunidade I) e COII (Citocromo c subunidade II). Nesse estudo, com base em dados de coletas e dados de variáveis climáticas estimou-se a distribuição atual de ambas as espécies e também a estimativa da distribuição no último máximo glacial (há cerca de 20.000 anos), sugerindo que a distribuição potencial de ambas restringe-se à área de estudo já amostrada, além de apontar uma alta adequabilidade para a espécie nova norte do Peru e no oeste do Chile, que não foram recuperadas para Z. vittimaculosa. Quanto aos padrões filogeográficos, sugere-se que, através de testes de neutralidade e índices de diversidade, a espécie nova teve uma expansão muito recente e potencialmente ainda está se expandindo e diversificando, enquanto Z. vittimaculosa, apesar de apresentar indicativos de expansão populacional também, esse são menos intensos que a de sua espécie irmã. Para esse explicar esse fato, pode-se supor que por Z. vittimaculosa ser mais generalista que a outra espécie, sofreu mais pressões de seleção, diversificando-se e aumentando o número de haplótipos.

The phylum Chaetognatha is a mysterious group of organisms that has eluded scientists for more than a century because of their unique morphology and developmental characteristics, i.e. protostome (mouth develops from blastopore; e.g. mollusks, annelids, arthropods) versus deuterostome (anus develops from blastopore; e.g. echinoderms and chordates) offer few clues to their evolutionary origins. Some early morphological studies argued that chaetognaths were derived mollusks or nematodes according to gross ultrastructural data, while other studies focused on the coelomic cavity. 33 Although 18S rRNA is widely used in molecular phylogeny studies, it has limits such as long- branch chain attractions and a slow rate of evolutionary change. Long-branch chain attractions are a phenomenon in phylogenetic analyses when rapidly evolving lineages are inferred to be closely related, regardless of their true evolutionary relationships. Hence other genes are used in this study to complement the 18S rRNA such as the cytochrome oxidase genes. The cytochrome oxidase genes are highly conserved throughout all eukaryotic organisms and they are less ambiguous to align as compared to the ribosomal genes, making them better phylogenetic markers as compared to the 18S rRNA gene. This study focuses on using a molecular approach (ARDRA, PCR, phylogenetic tree reconstruction) to determine the phylogeny of pelagic chaetognaths found on Pelican Island, Galveston, Texas. 18S rRNA, Cytochrome Oxidase I and Cytochrome Oxidase II genes were used to help decipher the phylogeny of this group. All analyzed genes in this study (18S rRNA, COI, and COII) grouped the Pelican Island chaetognaths with the protostomes. The maximum parsimony bootstrap tree for the 18S rRNA gene, grouped the samples closest to the arthropods (protostome). For the COI and COII genes, the minimum evolution bootstrap tree grouped the 8 collected samples more closely to two other protostome phyla: the mollusks and annelids (COI) while bootstrapping with the COII grouped the samples with the nematodes (with >66 percent bootstrap). My findings are significant because they reveal phylogenetic results of a protostome lineage for the Chaetognatha using 3 genes, one of which (COII) has not been greatly studied for the Chaetognatha.

O complexo Drosophila buzzatii (grupo repleta) compreende 13 espécies, divididas em três clusters, de acordo com o bandeamento observado nos cromossomos politênicos: cluster D. stalkeri, incluindo D. richardsoni e D. stalkeri, restrito às ilhas do Caribe e Flórida; cluster D. martensis, incluindo D. martensis, D. uniseta, D. venezolana e D. starmeri, encontrado em áreas desérticas da Colômbia e Venezuela; e cluster D. buzzatii, incluindo D. buzzatii, D. koepferae, D. antonietae, D. serido, D. gouveai, D. borborema e D. seriema, habitando regiões sazonalmente secas ao longo da diagonal de vegetação aberta da América do Sul. O presente estudo teve como objetivo inferir as relações filogenéticas entre as espécies do complexo D. buzzatii, dando ênfase ao cluster D. buzzatii, por meio de análises multilocus de genes mitocondriais (COI e COII) e nucleares (EF-1F1, transformer e period). Nas hipóteses filogenéticas estabelecidas, as espécies do complexo D. buzzatii constituíram um grupo monofilético, composto por dois subgrupos monofiléticos, os clusters D. martensis e D. buzzatii, e um parafilético, o cluster D. stalkeri. As relações de parentesco entre as espécies do cluster D. buzzatii foram estabelecidas. Drosophila buzzatii ocupou a posição mais basal dentro do cluster D. buzzatii, estando proximamente relacionada à espécie D. koepferae. Drosophila antonietae ocupou uma posição intermediária em relação às espécies D. koepferae e D. serido, que representa o táxon irmão do ramo formado por D. gouveai, D. borborema e D. seriema, com D. gouveai ocupando uma posição mais basal em relação às espécies irmãs D. borborema e D. seriema. Foi detectada seleção purificadora como a principal força dirigindo a evolução dos genes nucleares transformer e period, para as espécies do complexo D. buzzatii. O gene mitocondrial COI, por sua vez, foi utilizado para estimar os tempos de divergência para as espécies do cluster D. buzzatii, revelando que o processo de diversificação do grupo iniciou-se no período Plioceno, provavelmente em decorrência de eventos de vicariância associados à elevação dos Andes, sendo também influenciado pelo avanço e retração da vegetação xerófita, nas flutuações climáticas do Pleistoceno. / Drosophila buzzatii complex (repleta group) consists of 13 species, divided into three clusters according to the banding seen in polytene chromosomes: D. stalkeri cluster, including D. richardsoni and D. stalkeri, restricted to the Caribbean Islands and Florida; D. martensis cluster, including D. martensis, D. uniseta, D. venezuelana and D. starmeri, found in desert areas of Colombia and Venezuela, and D. buzzatii cluster, including D. buzzatii, D. koepferae, D. antonietae, D.gouveai, D. borborema and D. seriema, that inhabit seasonally dry regions along the open vegetation diagonal in South America. This study aimed to infer the phylogenetic relationships among the D. buzzatii species complex, emphasizing the D. buzzatii cluster, by multilocus analysis of mitochondrial (COI and COII) and nuclear (EF-1F1, transformer and period) genes. In established phylogenetic hypotheises, the species of the D. buzzatii complex formed a monophyletic group, composed of two monophyletic subgroups, the D. martensis and D. buzzatii clusters, and a paraphyletic one, the D. stalkeri cluster. The relationships among the D. buzzatii species cluster were established. Drosophila buzzatii occupied the most basal position within the D. buzzatii cluster and is closely related to D. koepferae. D. antonietae occupied an intermediate position in relation to the D. koepferae and D. serido species. D. serido represents the sister taxon of the branch formed by the D. gouveai, D. borborema and D. seriema species, with D. gouveai occupying a basal position in relation to the sister species D. borborema and D. seriema. It was detected that purifying selection is the main force driving the evolution of transformer and period nuclear genes for the species of the D. buzzatii complex. The divergence time of the D. buzzatii species cluster was estimated by the COI gene analysis, revealing that the process of diversification of the group began in the Pliocene period, probably due to vicariant events associated with the uplift phase of the Andes, and it was also influenced by the advance and retraction of xerophytic vegetation in Pleistocene climatic fluctuations.

O complexo Drosophila buzzatii (grupo repleta) compreende 13 espécies, divididas em três clusters, de acordo com o bandeamento observado nos cromossomos politênicos: cluster D. stalkeri, incluindo D. richardsoni e D. stalkeri, restrito às ilhas do Caribe e Flórida; cluster D. martensis, incluindo D. martensis, D. uniseta, D. venezolana e D. starmeri, encontrado em áreas desérticas da Colômbia e Venezuela; e cluster D. buzzatii, incluindo D. buzzatii, D. koepferae, D. antonietae, D. serido, D. gouveai, D. borborema e D. seriema, habitando regiões sazonalmente secas ao longo da diagonal de vegetação aberta da América do Sul. O presente estudo teve como objetivo inferir as relações filogenéticas entre as espécies do complexo D. buzzatii, dando ênfase ao cluster D. buzzatii, por meio de análises multilocus de genes mitocondriais (COI e COII) e nucleares (EF-1F1, transformer e period). Nas hipóteses filogenéticas estabelecidas, as espécies do complexo D. buzzatii constituíram um grupo monofilético, composto por dois subgrupos monofiléticos, os clusters D. martensis e D. buzzatii, e um parafilético, o cluster D. stalkeri. As relações de parentesco entre as espécies do cluster D. buzzatii foram estabelecidas. Drosophila buzzatii ocupou a posição mais basal dentro do cluster D. buzzatii, estando proximamente relacionada à espécie D. koepferae. Drosophila antonietae ocupou uma posição intermediária em relação às espécies D. koepferae e D. serido, que representa o táxon irmão do ramo formado por D. gouveai, D. borborema e D. seriema, com D. gouveai ocupando uma posição mais basal em relação às espécies irmãs D. borborema e D. seriema. Foi detectada seleção purificadora como a principal força dirigindo a evolução dos genes nucleares transformer e period, para as espécies do complexo D. buzzatii. O gene mitocondrial COI, por sua vez, foi utilizado para estimar os tempos de divergência para as espécies do cluster D. buzzatii, revelando que o processo de diversificação do grupo iniciou-se no período Plioceno, provavelmente em decorrência de eventos de vicariância associados à elevação dos Andes, sendo também influenciado pelo avanço e retração da vegetação xerófita, nas flutuações climáticas do Pleistoceno. / Drosophila buzzatii complex (repleta group) consists of 13 species, divided into three clusters according to the banding seen in polytene chromosomes: D. stalkeri cluster, including D. richardsoni and D. stalkeri, restricted to the Caribbean Islands and Florida; D. martensis cluster, including D. martensis, D. uniseta, D. venezuelana and D. starmeri, found in desert areas of Colombia and Venezuela, and D. buzzatii cluster, including D. buzzatii, D. koepferae, D. antonietae, D.gouveai, D. borborema and D. seriema, that inhabit seasonally dry regions along the open vegetation diagonal in South America. This study aimed to infer the phylogenetic relationships among the D. buzzatii species complex, emphasizing the D. buzzatii cluster, by multilocus analysis of mitochondrial (COI and COII) and nuclear (EF-1F1, transformer and period) genes. In established phylogenetic hypotheises, the species of the D. buzzatii complex formed a monophyletic group, composed of two monophyletic subgroups, the D. martensis and D. buzzatii clusters, and a paraphyletic one, the D. stalkeri cluster. The relationships among the D. buzzatii species cluster were established. Drosophila buzzatii occupied the most basal position within the D. buzzatii cluster and is closely related to D. koepferae. D. antonietae occupied an intermediate position in relation to the D. koepferae and D. serido species. D. serido represents the sister taxon of the branch formed by the D. gouveai, D. borborema and D. seriema species, with D. gouveai occupying a basal position in relation to the sister species D. borborema and D. seriema. It was detected that purifying selection is the main force driving the evolution of transformer and period nuclear genes for the species of the D. buzzatii complex. The divergence time of the D. buzzatii species cluster was estimated by the COI gene analysis, revealing that the process of diversification of the group began in the Pliocene period, probably due to vicariant events associated with the uplift phase of the Andes, and it was also influenced by the advance and retraction of xerophytic vegetation in Pleistocene climatic fluctuations.

Today, DNA-barcoding with the gene COI is regularly used in the identification of fish. However, this is not an adequate way of identifying species of tuna due to COI lacking sufficient interspecies divergence. This is problematic since fraud and mislabeling are a major concern within the fish and tuna industries. Thus, there is a need for a new genetic barcode region when identifying the 15 tuna species within the tribe Thunnini. This study has considered six mitochondrial genetic regions (16S, ATP8, COII, CR, CytB, and ND2) and their potential as barcodes in comparison to COI. To be of practical use, the barcode has to be able to differentiate between all 15 tuna species, as well as contain conserved primer binding sites and be approximately 400 bp, or shorter. Analyses of the regions were made through Multiple Sequence Alignments built using ClustalW in Mega 11.0. The candidates were first evaluated through neighbor-joining trees and plots of inter- and intraspecies variation, and then analyzed further in search of conserved regions for primer binding, flanking a segment of approximately 400 bp (or shorter). This resulted in two possible barcode candidates with corresponding primers from the CR and ND2 genes. As a final step, these two were analyzed for specificity using BLAST, to evaluate their actual utility in differentiating the tuna species. The results show that they both can identify the different tuna species, but that ND2 is superior with 100% identification accuracy. In addition to the theoretical analysis, the ability of the primers was measured through a real PCR amplification. Unfortunately, only the CR barcode could be evaluated, but the results show it to be practically useful. Even though the utility of ND2 in PCR could not be analyzed, it is highly recommended as a region for further investigations. Given the strong theoretical support, it definitely shows promise as a new barcode for species identification of tuna.