O gênero Drosophila é composto, tradicionalmente, por 15 subgêneros e mais de 1.400 espécies, perfazendo, sozinho, quase metade das espécies da família Drosophilidae. Esta diversidade, entretanto, ao mesmo tempo que fornece inúmeras oportunidades de investigação acerca de padrões evolutivos, impõe uma série de desafios taxonômicos e filogenéticos. De modo geral, pode-se dizer que a sistemática do gênero Drosophila ainda permanece, na maior parte dos casos, bastante controversa e incompleta, apesar de sua importância na elucidação da história evolutiva de inúmeros processos biológicos já evidenciados e caracterizados para o grupo. Este quadro é, ainda, agravado pela certa escassez de estudos moleculares direcionados à resolução filogenética de seus representantes Neotropicais, pertencentes, principalmente, ao subgênero Drosophila. Visando suprir algumas destas deficiências, realizou-se, neste trabalho, a análise filogenética de parte da região codificante do gene nuclear Amd (alfa metil-dopa) para um total de 49 espécies, representantes, em sua maioria, das radiações immigrans-tripunctata e virilis-repleta do subgênero Drosophila. Trata-se, portanto, da primeira abordagem molecular para muitas das espécies consideradas. Entre os resultados obtidos, destaca-se a corroboração de uma série de hipóteses de parafilia dentro da família Drosophilidae, entre as quais a do próprio gênero e do subgênero Drosophila. Novos estudos são, entretanto, necessários para o estabelecimento de um panorama mais concreto da filogenia destas espécies e, caso alguns dos resultados aqui apresentados se confirmem, uma revisão taxonômica tornar-se-á, possivelmente, indispensável. / The Drosophila genus is traditionaly composed of 15 subgenus and more than 1.400 species, performing, alone, about half of the Drosophilidae family species. However, at the same time that this diversity provides numberless opportunities of investigation, concerning patterns of evolution for example, it imposes a set of taxonomic and phylogenetic challenges. Usually, we can say that the systematics of the Drosophila genus still remain fully controverse and incomplete, despite its importance on the elucidation of the evolutive history of numberless biological processes already known and characterized for the group. This picture is still worse given the scarcity of molecular studies seeking to resolve the phylogenetic relationships of the Neotropical members of the Drosophila subgenus. Aiming to supply some of these deficiencies we accomplished, in this work, the phylogenetic analysis of 513 base pairs of the codificant region of the Amd (alpha methildopa) nuclear gene, for a whole of 49 taxa, mainly of which, are representatives of immigrans-tripunctata and virilis-repleta radiations of the Drosophila subgenus. Hence, this is the first molecular approach for a lot of the species here considered. Among the obtained results, we emphasize the corroboration of a set of hypothesis concerning merophyly inside de Drosophilidae family, among which we point out the paraphyletic status presented by the Drosophila genus and subgenus. We also corroborated many of Throckmorton (1975) radiations, as is the case for the immigrans-Hirtodrosophila, tripunctata, virilis-repleta and repleta radiations. Nevertheless, new studies are necessary to definitively establish the Drosophila subgenus phylogeny, and if some of the results here presented will come to be confirmed, a taxonomic revision of Drosophilidae will, certainly, become indispensable.

As ribonucleases catalisam a clivagem do RNA e são componentes ubíquos das células, desde procariotos até eucariotos. A família T2 é a classe de RNases mais amplamente distribuída entre os organismos vivos. A ampla distribuição desta família sugere que ela deve ter um papel funcional muito importante na biologia celular destes organismos. Em Solanaceae, há basicamente dois grupos destas proteínas, um representado pelas S-RNases, as quais estão envolvidas com a rejeição do pólen na autoincompatibilidade gametofítica e um outro grupo mais diverso que é denominado de S-like RNases, com funções muito diversificadas. As S-RNases se apresentam na forma de um gene multialélico, altamente polimórfico, que está contido no lócus S. O lócus S é composto por uma combinação de proteínas SLF (S-locus F-box), responsáveis pela determinação do fator polínico, e uma S-RNase produzida apenas no pistilo, de forma que estes genes estão fortemente ligados formando o haplótipo S. Esses produtos gênicos interagem possibilitando a rejeição do auto-pólen num fenômeno denominado distinção colaborativa do pólen não próprio. No Capítulo II, foram utilizados métodos filogenéticos para determinar os principais agrupamentos de alelos na genealogia de S-RNases do gênero Solanum. A topologia da árvore não mostrou sinal filogenético para espécies, contudo, isso era esperado uma vez que a diversificação destes alelos ocorreu anteriormente à diversificação das espécies, gerando um fenômeno denominado de polimorfismos trans-específicos. Além disso, foram realizadas análises de seleção positiva, as quais encontraram um alto número de resíduos com altas probabilidades, indicando que estão sob pressão de seleção positiva darwiniana. Com o intuito de compreender a diversidade estrutural destes alelos, foram construídos modelos teóricos com base em modelagem por homologia dos principais clados da filogenia, já que estas sequências apresentam um elevado grau de polimorfismo. Os resultados mostraram grande variação estrutural na região hipervariável destas sequências, enquanto que regiões conservadas não apresentaram grandes mudanças estruturais e com estruturas secundárias características. No Capítulo III, foram realizadas diversas análises com o objetivo de compreender a diversificação estrutural e funcional de RNases T2 na família Solanaceae. As análises filogenéticas mostraram a formação de três principais grupos, sendo um de S-RNases, e os outros dois de S-like RNases. Com relação ao Clado 2, podemos inferir que houveram ao menos dois eventos de duplicação gênica. Além disso, também foram utilizados os métodos de NSsites e branch-site para inferência de seleção positiva como uma forma de identificar possíveis sinais de diversificação molecular. Muitos resíduos parecem estar sob seleção em ambos os métodos, embora um número maior fosse encontrado no NSsites (41), com estes resíduos localizando-se em regiões mais flexíveis da proteína, enquanto que os aqueles selecionados de acordo com o brach-site (8) estavam situados em posições mais rígidas da estrutura. Em súmula, os resultados encontrados nos capítulos que compreendem esta tese demonstram que análises teóricas podem contribuir efetivamente de inúmeras maneiras com o intuito de desenvolver uma melhor compreensão dos fenômenos biológicos relacionados com a evolução molecular de famílias multigênicas, além de também contribuir no entendimento dos processos de diversificação de genes multialélicos, utilizando como modelo de estudo a família gênica RNase T2. / The ribonucleases catalyze the cleavage of RNA and are ubiquitous components of cells, from prokaryotes to eukaryotes. The T2 family is the most widely category of RNases distributed among living organisms. The wide distribution of this family suggests that it should play an important functional role in cell biology of these organisms. Basically, there are two groups of these proteins in Solanaceae, one represented by SRNases, which are involved in the rejection of pollen in gametophytic self-incompatibility and a more diverse group, which is termed S-like RNases with very diverse functions. SRNases are a highly polymorphic and multiallelic gene contained in the S locus. The S locus consists of a combination of SLF proteins (F-box S-locus), responsible for the pollen factor, and one S-RNase expressed only in the pistil, and those genes are tightly linked as an S-haplotype. Products of these genes interact enabling the rejection of self-pollen in a phenomenon called collaborative non-self recognition. In Chapter II, we used phylogenetic methods to determine the main clusters of alleles in the genealogy of SRNase in the Solanum genus. The topology of the tree showed no phylogenetic sign to species delimitation, but it was expected since the diversification of these alleles occurred previously the diversification of the species, generating a phenomenon called trans-specific polymorphism. In addition, analyzes of positive selection were carried out, and it resulted in a significant number of residues with high probability, indicating they are under Darwinian positive selection. In order to understand the structural diversity of alleles, theoretical models were constructed based on homology modeling of the major clades found in the phylogeny, since it has a high degree of polymorphism in these sequences. The results showed that major structural variations are located in the hypervariable regions of these sequences, while conserved regions performed without major structural changes and showed stable secondary structures. In Chapter III, we used several analyzes to understand the structural and functional diversification of RNase T2 in the Solanaceae family. Phylogenetic analyses showed the clustering of three main groups, one with just SRNases and the two others composed by S-like RNases. Regarding to Clade 2, we could infer that at least two gene duplication events have occurred. In addition, we used two methods for inference of positive selection, NSsites and branch-site, as a mean to identify possible signals of molecular diversification. Many residues seem to be under selection in both methods, although a higher number was found in NSsites (41), and these residues were located in more flexible regions of the protein, while those selected according to the brach-site (8) were located at more rigid positions of the structure. In summary, the results found in the chapters of this thesis show that theoretical analyses could effectively contribute in many ways in order to develop a better understanding of biological phenomena related to the molecular evolution of gene families. Also, it contributes to the understanding of the processes related to multiallelic genes diversification, using gene family RNase T2 as a model.

Os gêneros Athenaea e Aureliana (Solanaceae) são compostos por sete e oito espécies, respectivamente, e os mesmo são distintos pela presença do cálice acrescente, que envolve o fruto, nas espécies de Athenaea. Suas plantas são arbustos com flores brancas com máculas esverdeadas ou roxas. A espécie mais abundante do grupo é Aureliana fasciculata, que ocorre ao longo de toda a Mata Atlântica. As demais espécies são raras. Athenaea e Aureliana são considerados gêneros irmãos, de acordo com a mais recente análise filogenética da família Solanaceae, e pertencem à subtribo Withaninae. Esta subtribo apresenta uma distribuição intrigante, pois é composta por apenas sete gêneros que ocorrem na América do Sul, Eurásia, norte da África e Ásia, além do arquipélago do Havaí, da Ilha de Santa Helena e das Ilhas Canárias. O objetivo geral deste trabalho foi contribuir para o conhecimento das relações evolutivas entre as espécies dos gêneros Aureliana e Athenaea. Para isso, foram realizadas a análise filogenética e a datação a partir de dados moleculares dos gêneros Athenaea e Aureliana, incluindo os demais gêneros da subtribo Withaninae, além da análise filogeográfica de Aureliana fasciculata. Para as análises filogenéticas foram sequenciadas cinco regiões do genoma plastidial (gene ndhF, intron trnL e os espaçadores plastidiais trnL-trnF, psaI-accD e trnC-ycf6). Os resultados obtidos indicam que a diversificação das espécies dos gêneros Athenaea e Aureliana a partir de um ancestral comum ocorreu cerca de 3,9 milhões de anos atrás. Não foram detectados clados correspondentes a cada um dos gêneros. Para a análise filogeográfica de Aureliana fasciculata foram sequenciados os espaçadores plastidiais trnH-psbA e trnS-trnG. Foram detectados quatorze haplótipos em 112 indivíduos da espécie, que também apresentou sinais de estruturação geográfica, com moderado isolamento por distância. Uma putativa barreira Norte/Sul entre os haplótipos, localizada ao sul do rio Doce (Espírito Santo, Brasil) também foi inferida. Uma expansão populacional há cerca de 50–60 mil anos atrás foi detectada, o que coincide com registros palinológicos de expansão da área florestal na Mata Atlântica. Os eventos históricos que moldaram a distribuição e demografia atual de Aureliana fasiculata são anteriores ao último máximo glacial e parecem estar relacionados a eventos climáticos do Pleistoceno. Por último, foi construída e validada uma biblioteca enriquecida em microssatélites de Aureliana fasciculata. Foram descritos sete pares de ―primers‖ polimórficos, com três alelos por locus, em média, e 6 heterozigosidade observada entre 0,05 e 1,00. A ampliação da amostragem e a utilização de marcadores moleculares de evolução mais rápida poderão trazer informações ainda mais completas sobre a taxonomia e história evolutiva dos gêneros Athenaea e Aureliana. / Athenaea and Aureliana (Solanaceae) genera are composed by seven and eight species, respectively. The character that distinguishes both genera is the presence of acrescent calyx, which involves the fruit, in Athenaea species. The plants are shrubs with white flowers and green or purple stains. The most abundant species of the group is Aureliana fasciculata, which occurs along the Atlantic Rainforest. All remaining species are rare. Both genera are considered as sister groups, according to the most recent phylogenetic analysis of Solanaceae family, and they both belong to subtribe . This group presents a puzzling distribution. It is composed by seven genera that occur in South America, Eurasia, North of Africa and Asia, plus Hawaiian Archipelago and St. Helena and Canary Islands. The main goal of the present study is to contribute to the knowledge of the evolutive relationship among the species of Athenaea and Aureliana. In order to do this, a phylogenetic analysis and molecular dating based on molecular data was performed, including Athenaea and Aureliana species, plus subtribe Withaninae representatives. The phylogeography of Aureliana fasiculata was also investigated. Five plastidial genomic regions (ndhF gene, trnL intron, and trnL-trnF, psaI-accD and trnC-ycf6 intergenic spacers) were employed to the phylogenetic analysis. The obtained result indicates that the diversification of Athenaea and Aureliana species from their common ancestor occurred circa 3.9 million years ago. Clades corresponding to each genus were not detected. The trnH-psbA and trnS-trnG plastidial spacers were employed to perform phylogeographic analysis of Aureliana fasciculata. Fourteen haplotypes were detected among 112 individuals. The species displayed signs of geographic structure and moderate isolation by distance. A putative barrier among North/South haplotypes, located south of the Doce River (Espírito Santo, Brazil), was also inferred. A populational expansion circa 50 – 60 thousand years ago was detected, which agrees with palinological information regarding forest area expansion at the same period at the Atlantic Rainforest. The historical events that shaped the present geographic pattern and domography are older than the Last Glacial Maximum, and they seem to be related to Pleistocene climatic events. At last, a microsatellite-enriched library was constructed and validated to Aureliana fasciculata. Seven pairs of polymorphic microsatellite primers were described, which displayed three alleles per locus, on average, and observed heterozygosity that ranged from 0.05 to 1.00. A broader sampling and the use of rapdly evolving molecular markers may provide more 8 complete information about the taxonomy and evolutive history of Athenaea and Aureliana genera.

Resumo não disponíveis

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7475_Bruna da Silva Fonseca.pdf: 1377454 bytes, checksum: f9fc527c9ad31126082c6fd5ecb356ad (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / Pesquisas recentes têm mostrado que a abordagem molecular é uma poderosa ferramenta no reconhecimento de clados que podem ter escapado do reconhecimento pela taxonomia tradicional devido a sua convergência morfológica. Apesar de ser amplamente distribuído geograficamente e por ambientes distintos, Trachops é considerado um gênero monotípico. Questionamentos sobre o número de táxons que o gênero poderia abranger foram levantados anteriormente, entretanto os estudos permaneceram inconclusivos, continuando a hipótese de especiação críptica no gênero. Diante deste cenário, este trabalho teve como objetivo analisar a diversidade genética de Trachops, utilizando sequências de DNA mitocondriais e um nuclear de indivíduos da Mata Atlântica, do Cerrado, da Amazônia, da América Central e do México. Apesar do marcador nuclear não revelar polimorfismos suficientes para esclarecer a história da espécie, análises filogenéticas e populacionais, gerados pela análise do citocromo c oxidase I (COI) e citocromo b mostraram alta diversidade dentro do gênero, com forte estruturação geográfica. Os nove clados encontrados pelas análises do COI divergiram entre o Plioceno e o Pleistoceno e é possível que os clados que estão em zonas de simpatria tenham divergido em alopatria e restabelecido contato posteriormente. O Escudo das Guianas pode ter exercido influência na diversificação dos grupos amazônicos, bem como a Hipótese do Lago. Todavia, essas são especulações de prováveis fatores que possam ter contribuído para a diversidade do gênero. Aplicando-se o conceito filogenético de espécies, os clados encontrados poderiam ser diagnosticados como nove espécies válidas. A combinação com outros caracteres, como outro marcador nuclear e a morfologia, deve ser utilizada como complemento aos dados do DNA mitocondrial.

O gênero Drosophila é composto, tradicionalmente, por 15 subgêneros e mais de 1.400 espécies, perfazendo, sozinho, quase metade das espécies da família Drosophilidae. Esta diversidade, entretanto, ao mesmo tempo que fornece inúmeras oportunidades de investigação acerca de padrões evolutivos, impõe uma série de desafios taxonômicos e filogenéticos. De modo geral, pode-se dizer que a sistemática do gênero Drosophila ainda permanece, na maior parte dos casos, bastante controversa e incompleta, apesar de sua importância na elucidação da história evolutiva de inúmeros processos biológicos já evidenciados e caracterizados para o grupo. Este quadro é, ainda, agravado pela certa escassez de estudos moleculares direcionados à resolução filogenética de seus representantes Neotropicais, pertencentes, principalmente, ao subgênero Drosophila. Visando suprir algumas destas deficiências, realizou-se, neste trabalho, a análise filogenética de parte da região codificante do gene nuclear Amd (alfa metil-dopa) para um total de 49 espécies, representantes, em sua maioria, das radiações immigrans-tripunctata e virilis-repleta do subgênero Drosophila. Trata-se, portanto, da primeira abordagem molecular para muitas das espécies consideradas. Entre os resultados obtidos, destaca-se a corroboração de uma série de hipóteses de parafilia dentro da família Drosophilidae, entre as quais a do próprio gênero e do subgênero Drosophila. Novos estudos são, entretanto, necessários para o estabelecimento de um panorama mais concreto da filogenia destas espécies e, caso alguns dos resultados aqui apresentados se confirmem, uma revisão taxonômica tornar-se-á, possivelmente, indispensável. / The Drosophila genus is traditionaly composed of 15 subgenus and more than 1.400 species, performing, alone, about half of the Drosophilidae family species. However, at the same time that this diversity provides numberless opportunities of investigation, concerning patterns of evolution for example, it imposes a set of taxonomic and phylogenetic challenges. Usually, we can say that the systematics of the Drosophila genus still remain fully controverse and incomplete, despite its importance on the elucidation of the evolutive history of numberless biological processes already known and characterized for the group. This picture is still worse given the scarcity of molecular studies seeking to resolve the phylogenetic relationships of the Neotropical members of the Drosophila subgenus. Aiming to supply some of these deficiencies we accomplished, in this work, the phylogenetic analysis of 513 base pairs of the codificant region of the Amd (alpha methildopa) nuclear gene, for a whole of 49 taxa, mainly of which, are representatives of immigrans-tripunctata and virilis-repleta radiations of the Drosophila subgenus. Hence, this is the first molecular approach for a lot of the species here considered. Among the obtained results, we emphasize the corroboration of a set of hypothesis concerning merophyly inside de Drosophilidae family, among which we point out the paraphyletic status presented by the Drosophila genus and subgenus. We also corroborated many of Throckmorton (1975) radiations, as is the case for the immigrans-Hirtodrosophila, tripunctata, virilis-repleta and repleta radiations. Nevertheless, new studies are necessary to definitively establish the Drosophila subgenus phylogeny, and if some of the results here presented will come to be confirmed, a taxonomic revision of Drosophilidae will, certainly, become indispensable.

O genoma das células eucarióticas é um dos principais alvos para danos induzidos por inúmeros fatores ambientes, sejam estes de origem biótica ou abiótica. Considerando a complexidade da molécula de DNA, não é supreendente que existam diferentes tipos de lesões com os mais variados graus de severidade. Dentre todas as lesões que podem ser induzidas no DNA, as pontes intercadeias (ICLs) estão entre as mais graves. Se não forem reparadas, a presença de apenas um ICL pode ser letal para a célula. Além disso, as lesões do tipo ICLs são quimicamente heterogêneas, podendo modificar a estrutura do DNA de forma permanente ou temporária. Os mecanismos relacionados à reparação de ICLs ainda são pouco conhecidos em eucariotos. Apesar de várias proteínas terem sido descritas como essenciais ao processo, não há um modelo único que explique esta reparação. Contudo, dentre as diferentes proteínas que participam na reparação de ICLs, destacam-se as nucleases Pso2/Snm1. A forma de atuação das proteínas Pso2/Snm1 não é conhecida, mas inúmeros dados obtidos com mutantes de Saccharomyces cerevisiae e, recentemente, com células de mamífero, mostram que a ausência de Pso2p/Snm1p bloqueia a restituição do DNA de alta massa molecular. Por outro lado, tem sido mostrado que o Pso2p/Snm1p provavelmente atua na manutenção da cromatina, mas de uma forma ainda não completamente esclarecida. Uma das proteínas pertencentes à família Pso2p/Snm1p, Ártemis, possui um papel importante no desenvolvimento do sistema imunológico adaptativo de metazoários e parece ser essencial para outros processos relacionados ao metabolismo de DNA eucariótico. Desta maneira, este trabalho teve como objetivo principal o estudo da família Pso2p/Snm1p por meio da análise filogenética e de seqüências, comparando-a com proteínas homólogas já descritas em outros organismos. Além disso, esta comparação XVII permitiu estabelecer uma correlação funcional entre as proteínas em termos de reparação de DNA e manutenção da cromatina eucariótica. As análises de filogenia e de seqüências claramente demonstraram que as proteínas Pso2/Snm1 podem ser agrupadas em quatro grupos principais ao invés de três, ao contrário do que se conhecia previamente. Três destes grupos, por sua vez, são formados por subgrupos específicos, que possivelmente atuam de forma diferenciada na reparação de DNA, na manutenção da cromatina e na geração de diversidade biológica. Por outro lado, os estudos das seqüências Pso2/Snm1, baseados principalmente na técnica de análises de agrupamentos hidrofóbicos (HCA), revelaram um alto grau de similaridade de estruturas primárias e secundárias entre os diferentes grupos, um indicativo da importância estrutural para a função destas proteínas no metabolismo de DNA. A técnica de HCA permitiu mapear regiões conservadas (CRs) em todas as seqüências estudadas, compondo o chamado domínio Pso2p/Snm1p. Em alguns casos, o domínio Pso2p/Snm1p encontra-se fusionado a outros domínios catalíticos. Neste caso, destaca-se o estudo de uma nova família de DNA ligases dependentes de ATP que são exclusivas de plantas. Esta nova família, denominada de Lig6p, parece ter funções importantes no metabolismo do DNA de plantas, sendo esta a primeira DNA ligase eucariótica com função nucleásica identificada. Usando os dados obtidos neste trabalho em conjunto com os resultados de outros autores, é sugerido um possível modo de atuação das proteínas Pso2p/Snm1p na reparação de danos do tipo ICL, na manutenção da cromatina e na geração de diversidade biológica.

As proteínas glicolíticas em plantas são codificadas por pequenas famílias multigênicas, que fornecem um interessante contraste às famílias multigênicas com um grande número de cópias estudadas até o momento. Os genes Adh codificam enzimas glicolíticas, conhecidas como álcool desidrogenase, as quais têm sido caracterizadas em várias famílias de plantas. Embora as seqüências de aminoácios das cadeias longas de ADH, que contêm zinco como cofator, sejam altamente conservadas, a função metabólica dessa enzima é variável. Além disso, elas têm diferentes padrões de expressão e estão submetidas a diferentes taxas não-sinônimas entre as diferentes cópias gênicas. É possível que as cópias de Adh tenham sido mantidas como conseqüência da substituição adaptativa de aminoácidos que conferiu uma mudança em sua função. Neste estudo, estendemos análises prévias dessa família gênica, utilizando técnicas de filogenia e modelagem molecular, com o objetivo de entender o processo de diversificação envolvido na evolução dessa família multigênica. As análises filogenéticas indicaram que têm havido eventos separados de duplicação dentro de angiospermas, ou seja, genes identificados como Adh1, Adh2 e Adh3 em diferentes grupos podem não ser homólogos. Nenhuma indicação de seleção positiva foi encontrada para a família gênica Adh em plantas. Entretanto, os coeficientes de divergência funcional ( ) estimados entre os grupos de genes Adh1 e Adh2 indicaram mudanças sítio-específicas, estatisticamente significativas, na taxa evolutiva entre os mesmos, bem como entre aqueles genes Adh de diferentes famílias botânicas, sugerindo que alterações nas restrições funcionais podem ter ocorrido em alguns resíduos de aminoácidos depois da especiação. Modelos teóricos da estrutura tridimensional da enzima álcool desidrogenase de 17 espécies de plantas foram construídos e validados estereoquimicamente. Os resíduos de aminoácidos importantes para a divergência funcional dessa enzima foram identificados na estrutura tridimensional da mesma. / The glycolytic proteins in plants are coded by small multigene families, which provide an interesting contrast to the high copy number gene families studied to date. The alcohol dehydrogenase (Adh) genes encode glycolytic enzymes that have been characterized in some plant families. Although the amino acid sequences of zinccontaining long-chain (LC) ADHs are highly conserved, the metabolic function of this enzyme is variable. Besides this, they have different patterns of expression and are submitted to differences in nonsynonymous substitution rates between gene copies. It is possible that the Adh copies have been retained as a consequence of adaptative amino acid replacement which has conferred a subtle change in function. We extend previous studies of this gene family, with the goal of using phylogenetic approach and molecular modeling tools to understand the process of diversification involved in the evolutionary process of this multigene family. The phylogenetic analysis indicate that there have been a number of separate duplication events within angiosperms, that is to say genes labeled Adh1, Adh2 and Adh3 in different groups may not be homologous. No indication of positive selection was encountered for the plant Adh gene family. However, the coefficients of functional divergence ( ) estimated between the Adh1 and Adh2 gene groups indicate statistically significant site-specific shift of evolutionary rate between them, as well as between those of different botanical families, suggesting that altered functional constraints may take place at some amino acid residues after speciation. Theoretical tridimensional models of seventeen plant alcohol dehydrogenase were constructed and verified to be stereochemically valid. The amino acids residues important for the functional divergence of this enzyme were identified in the ADH tridimensional structure.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:12:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000433349-Texto+Completo-0.pdf: 359550 bytes, checksum: e052ef7e8f6b6b30cecbb1a1eee1112e (MD5) Previous issue date: 2011 / South America harbors the greatest diversity of canids (Mammalia, Carnivora, Canidae) worldwide, containing representatives of six genera and a total of 10 species. The fossil record indicates that canid representatives have colonized South America from North America during the Great American Biotic Interchange, ca. 2. 5 million years ago (Mya). Current hypotheses postulate between one and four independent canid invasions to South America, with the exact number being a recurrent topic for controversy. Several morphological and molecular studies have attempted to unravel the phylogenetic relationships among canids, but many uncertainties remain. This is particularly the case of the South American fox clade corresponding to genus Lycalopex, which comprises six extant species. Recent studies have indicated that this genus has undergone a very rapid radiation ca. one million years ago, which underlies the historical difficulty in resolving the phylogeny of these canids. In this context, the present study aimed to reconstruct the phylogenetic relationships among the species comprised in this genus, as well as to date their divergences. We used multiple segments of the mitochondrial DNA (mtDNA), encompassing a total of 6000 bp. Several different phylogenetic methods were employed, with all trees converging on the same inter-specific topology. We included multiple individuals from each species, allowing us the evaluation of the monophyly of each of them (including L. sechurae, tested here for the first time). All species formed well-supported monophyletic clusters, corroborating their recognition as taxonomic entities. The single exception to this pattern was the identification of two L. vetulus individuals sampled in São Paulo state, Brazil, which bore mtDNA sequences that clustered within the L. gymnocercus clade. This result could indicate that L. gymnocercus is expanding its range in to São Paulo state, or else that these two species may by hybridizing in the wild. Molecular dating analyses indicated that the genus began its radiation ca. 1 Mya, corroborating earlier studies which reported a very recent origin for this canid group. The most basal species was L. vetulus, followed by L. sechurae. The most internal cluster contains L. culpaeus and L. fulvipes, with our results indicating that they diverged from each other ca. 390,000 years ago. On the basis of the reconstructed phylogenetic patterns, we discuss hypotheses regarding the biogeography of this genus, aiming to understand the history of its rapid diversification process in the Neotropics. / A América do Sul possui a maior diversidade de canídeos (Mammalia, Carnivora, Canidae) do mundo, contendo representantes de seis gêneros e um total de 10 espécies. O registro fóssil indica que representantes da família Canidae teriam saído da América do Norte e conquistado a América do Sul durante o Grande Intercâmbio Americano, há cerca de 2,5 milhões de anos. Estima-se que tenham ocorrido desde uma única até quatro invasões independentes do continente sul-americano, sendo que o número exato é ainda motivo de controvérsias. Diversos estudos morfológicos e moleculares buscaram compreender as relações filogenéticas entre os canídeos, porém ainda há muitas incertezas, especialmente no que se refere ao clado de raposas da América do Sul formado pelo gênero Lycalopex, que conta com seis espécies atuais. Estudos recentes indicam que este gênero sofreu uma radiação muito rápida há aproximadamente um milhão de anos, o que explica a dificuldade histórica em resolver a filogenia destes canídeos. Em virtude disto, este estudo buscou reconstruir as relações filogenéticas e datar a divergência entre as espécies componentes deste gênero, através do uso de diferentes segmentos do DNA mitocondrial (mtDNA), perfazendo um total de 6000 pb. Foram utilizados diferentes métodos de reconstrução filogenética, e todas as análises apoiaram a mesma árvore. Múltiplos indivíduos de cada espécie foram incluídos, viabilizando a avaliação da monofilia de cada uma delas (incluindo L. sechurae, testado aqui pela primeira vez). Todas as espécies formaram grupos monofiléticos bem apoiados, corroborando seu reconhecimento como entidades taxonômicas. Uma única exceção a este padrão foi a presença de dois indivíduos de L. vetulus provenientes de São Paulo portando mtDNA de L. gymnocercus, indicando um potencial caso de expansão na distribuição desta última, ou hibridação entre estas espécies. As análises de datação molecular indicaram que o gênero iniciou sua radiação evolutiva há cerca de 1 milhão de anos, corroborando estudos anteriores que reportaram uma origem muito recente para este grupo de canídeos. A espécie mais basal foi L. vetulus, seguida de L. sechurae, e o grupo mais interno contém L. culpaeus e L. fulvipes, cuja divergência ocorreu há apenas cerca de 390 mil anos. A partir dos padrões filogenéticos inferidos, discutimos hipóteses sobre a biogeografia histórica do gênero, buscando compreender este rápido processo de diversificação endêmico da região neotropical.

Made available in DSpace on 2013-10-11T13:36:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000451414-Texto+Completo-0.pdf: 10722032 bytes, checksum: b8263340ed1091c069ea4b99a9f81848 (MD5) Previous issue date: 2013 / Conepatus (Mammalia: Carnivora) comprises one of the least known groups of Neotropical mammals. Despite its broad distribution, ranging from southern North America to southernmost South America, few studies have been conducted on this genus. The lack of knowledge regarding the ecology, morphology and distribution of different populations hampers comparative studies, resulting in much of the group’s diversity remaining unknown. The most basic problem, however, seems to be the lack of studies regarding the evolutionary history and phylogenetic relationships among its populations, which are the main grounds for modern taxonomic classifications. A solid taxonomic arrangement is critical, since it is the principle that guides the description of all other aspects of a given population. Finally, understanding the evolutionary history of a taxon is important not only due to taxonomic concerns, but also because it is the cumulative knowledge on the diversification of different groups that allows the description of major biogeographic patterns. Attempting to shed light on several of these aspects, this study investigated phylogenetic patterns, evolutionary history, population structure, morphological variation and general distribution of Conepatus, which altogether led to a taxonomic revision. To accomplish this, molecular analyses were performed, based on 1,902 base pairs of the mitochondrial DNA and eight microsatellite loci. We also conducted two types of morphological surveys. The first one was based on a panel of 29 craniodental measurements, while the second one investigated the differentiation of external body features among previously identified populations. Finally, we performed an extensive search for geographic records in original publications and scientific collection databases. Overall, the results indicated that Conepatus is a highly structured genus, encompassing at least 10 distinct geographic groups. In addition, at least some of these groups presented a noticeable level of morphological differentiation in terms of general body aspects, which reinforces the identified population structure. With respect to distributional aspects, Conepatus seems to inhabit almost exclusively open habitats and dry forests, rarely being found in moist dense forests. Some distributional discontinuities could be identified, which may be directly linked to the complete or partial isolation between groups. The evolution of the genus is complex, and appears to be linked to broad biogeographic patterns. The coalescence of Central and South American groups was estimated in ca. 3. 2 million years ago (MYA), supporting the hypothesis that this genus colonized South America right after the complete closure of the Panama Isthmus, ca. 2. 8 MYA, during the Great American Biotic Interchange. The coalescence of the South American populations, however, is far more recent (ca. 0. 85 MYA), suggesting a complex evolutionary history, possibly linked to the peculiar vegetation dynamics that took place in South America during the cycles of Pleistocene ice ages. Finally, a new taxonomic arrangement is proposed, suggesting that all 10 identified groups could be elevated to the rank of species, due to the observed pattern of differentiation among these lineages. / Conepatus (Mammalia: Carnivora) compreende um dos grupos de mamíferos neotropicais menos conhecidos. Apesar de apresentar uma extensa área de distribuição, indo do sul da América do Norte ao extremo sul da América do Sul, poucos estudos foram conduzidos até o momento sobre o gênero. A falta de conhecimento envolvendo ecologia, morfologia e distribuição das diferentes populações dificulta estudos comparativos, fazendo com que grande parte da diversidade do grupo permaneça desconhecida. O problema mais básico, contudo, parece ser a falta de estudos envolvendo sua história evolutiva e relações filogenéticas, disciplinas balizadoras da taxonomia moderna. Uma classificação taxonômica sólida é primordial para o estudo de qualquer grupo, já que é o princípio que norteia a descrição dos demais aspectos de uma determinada população. Além das contribuições taxonômicas, conhecer a história evolutiva de um táxon é importante também por que é a partir do entendimento cumulativo da estrutura da diversidade de vários grupos que se pode entender grandes padrões históricos. Assim, para contribuir com o conhecimento relativo a essas questões fundamentais, este estudo procurou revisar vários aspectos deste gênero. Entre eles estão padrões filogenéticos, evolutivos, morfológicos, de distribuição e de estrutura populacional, culminando assim em uma revisão taxonômica. Para tanto, foram realizadas análises moleculares baseadas em 1. 902 pares de base pertencentes a três fragmentos do DNA mitocondrial, além de oito locos de microssatélites nucleares. Também foram conduzidos dois tipos de análise morfológica.A primeira baseou-se em um painel de 29 medidas de crânio e dentes para identificar padrões de estrutura populacional, enquanto a segunda procurou por diferenças no padrão corporal geral entre algumas das populações identificadas. Finalmente, realizou-se uma extensa busca por registros de ocorrência geográfica do gênero em publicações originais e bases de dados de coleções científicas. Os resultados obtidos indicam que Conepatus é um gênero bastante estruturado geograficamente, apresentando, no mínimo, 10 grupos distintos. Também é possível afirmar que ao menos alguns dos grupos identificados apresentam um nível perceptível de diferenciação morfológica em termos de aspectos corporais gerais, o que reforça a idéia de estruturação neste grupo. A respeito dos padrões de distribuição, fica claro que o gênero habita quase que exclusivamente áreas de campo e florestas secas, sendo raramente encontrado em florestas densas. Algumas descontinuidades de distribuição podem ser percebidas, podendo estar diretamente ligadas ao isolamento total ou parcial dos grupos. A história evolutiva do gênero é complexa, e parece estar ligada a padrões biogeográficos amplos. A coalescência dos grupos da América do Sul e Central é de cerca de 3,2 milhões de anos atrás (MAA), apoiando a hipótese de que o gênero invadiu o continente sul-americano logo após o fechamento do Istmo do Panamá, há 2. 8 MAA. A coalescência das amostras sul-americanas, contudo, é bem mais recente (cerca de 0. 85 MAA), sugerindo uma evolução complexa, possivelmente ligada à dinâmica vegetacional intrincada da América do Sul ao longo das eras glaciais do Pleistoceno. Finalmente, a revisão taxonômica proposta sugere que os 10 grupos identificados sejam elevados à categoria de espécie, devido ao padrão observado de diferenciação entre estas linhagens.