Made available in DSpace on 2015-04-14T13:09:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 457273.pdf: 12530353 bytes, checksum: d0fcb9d7b4ba6c715cb7c60244fd80bb (MD5) Previous issue date: 2014-03-12 / Variation in animal coloration is a theme that has intrigued evolutionary biologists for a long time. Among the commonly observed pigmentation polymorphisms, melanism (darkening of the surface coloration) has been reported quite frequently in multiple groups of organisms. Several biological factors may be influenced by melanism, including thermoregulation, susceptibility or response to disease, camouflage, aposematism, sexual selection and reproductive success. Melanism is common in the Felidae, having been documented in 13 of its 38 species, in some cases reaching high frequencies in natural populations. Classical hypothesis have suggested that such coat color variants can present adaptive advantages under certain ecological conditions, but these ideas have never been rigorously tested for any wild cat species. In jaguars (Panthera onca), jaguarundis (Puma yagouaroundi) and leopards (Panthera pardus) melanism is caused by different mutations in the MC1R and ASIP genes, which present dominant, semi-dominant and recessive inheritance patterns, respectively. In this study we have focused on melanism in these three cat species, and considered two competing hypotheses: (I) melanism is a neutral polymorphism that is randomly distributed throughout the range of each of these species, bearing no association with particular habitats or environmental variables; and (II) melanism has a non-random distribution, and presents significantly different frequencies among distinct landscape conformations. We constructed databases of records obtained from scientific collections, camera trap studies, individual captures and fecal DNA samples that collectively covered most of the ranges of the focal species. We obtained 794 records of jaguars, 463 jaguarundis and 623 leopards, including individually ascertained information on coat color. We performed modeling and statistical analyses using the software packages Maxent (maximum entropy algorithm), ArcGis 9.3 and SPSS 17, based on environmental variables obtained from the Worldclim, Climond, SRTM and GlobCover databases. The results allowed for the first time the construction of maps depicting the geographic distribution of melanism in wild cat species, as well as estimates of its frequency in the three target species. The frequency of melanism was ca. 9% in jaguars, 80% in jaguarundis, and 10% in leopards, and all three species showed a non-random distribution pattern of this coloration variant. In jaguars, melanism was totally absent from ecoregions containing open and periodically flooded landscapes, such as the Pantanal (Brazil) and Llanos (Colombia/Venezuela), which was striking given the large number of samples surveyed in these regions; in contrast, forested areas displayed a melanism frequency that was similar to that expectation based on the species as a whole. In jaguarundis, the dark phenotype (which is evolutionarily derived) proved to be much more common in nature than the ancestral reddish form, with the former being distributed across all areas in which the species occurs, and the latter being highly associated with open and dry landscapes. In leopards, melanism was present in five of the nine currently recognized subspecies, and was strongly associated with tropical and subtropical moist forests, especially in Southeast Asia. Analyses of environmental parameters that seem to be most influential on the melanism occurrence in these three species suggest a relevant role for factors such as altitude, temperature, solar radiation and moisture in different landscape conformations. These observations support the hypothesis that melanism in felids is not a neutral polymorphism, and undergoes the influence of natural selection related to environmental variables and landscape conformations, leading to a non-random geographic distribution of this coloration phenotype. / A varia??o na colora??o animal ? um tema que intriga pesquisadores da ?rea de biologia evolutiva h? bastante tempo. Dentre as varia??es observadas, o melanismo ? um polimorfismo de colora??o comum em diversos grupos de organismos, definido pela predomin?ncia de uma cor escura na superf?cie do corpo. Diversos fatores biol?gicos, como termorregula??o, suscetibilidade ou resposta a doen?as, camuflagem, aposematismo, sele??o sexual e sucesso reprodutivo podem ser influenciados pelo melanismo, o que torna o seu estudo bastante relevante, inclusive como um sistema modelo para investiga??es evolutivas de polimorfismos fenot?picos em geral. Sua ocorr?ncia ? comum na fam?lia Felidae, tendo sido documentada em 13 das 38 esp?cies do grupo e, em alguns casos, podendo atingir altas frequ?ncias em certas popula??es. Hip?teses cl?ssicas sugerem que essas variantes de pelagem podem apresentar vantagens adaptativas em certas circunst?ncias ecol?gicas, o que at? o momento n?o foi testado de forma rigorosa para qualquer das esp?cies do grupo. O presente estudo teve como foco o melanismo em tr?s esp?cies de fel?deos: on?as-pintadas (Panthera onca), jaguarundis (Puma yagouaroundi) e leopardos (Panthera pardus), nas quais esta variante ? causada por diferentes muta??es nos genes MC1R e ASIP, de heran?a dominante, semi-dominante e recessiva, respectivamente. No presente estudo, para cada uma destas esp?cies, foram consideradas duas hip?teses concorrentes: (I) o melanismo constitui um polimorfismo neutro, presente em toda a ?rea de distribui??o e de forma aleat?ria entre ambientes distintos, com aus?ncia de associa??o com vari?veis ambientais; e (II) o melanismo est? distribu?do espacialmente de forma estruturada e n?o-rand?mica, e associada a par?metros ambientais e condicionantes biogeogr?ficos espec?ficos. A partir de registros provenientes de cole??es cient?ficas, armadilhas fotogr?ficas, capturas e DNA fecal cobrindo a maior parte da distribui??o geogr?fica das esp?cies focais, foram obtidas 794 amostras de on?as-pintadas, 463 de jaguarundis e 623 de leopardos, com aferi??o da colora??o em n?vel individual. As modelagens e an?lises estat?sticas foram realizadas com os programas Maxent (algoritmo de m?xima entropia), ArcGis 9.3 e SPSS 17, utilizando vari?veis ambientais obtidas a partir das bases de dados WorldClim, Climond, SRTM e GlobCover. Os resultados apresentam pela primeira vez um mapa de distribui??o geogr?fica do melanismo em felinos, bem como estimativas da frequ?ncia dessa caracter?stica nestas tr?s esp?cies. A frequ?ncia observada de melanismo foi de 9% em on?as-pintadas, 80% em jaguarundis e 10% em leopardos, sendo que em todas as esp?cies o padr?o de distribui??o geogr?fica foi significativamente n?o-aleat?rio. Nas on?as-pintadas, em ecoregi?es de paisagens abertas periodicamente inundadas como o Pantanal (Brasil) e os Llanos (Col?mbia/Venezuela), o melanismo foi totalmente ausente, apesar do grande n?mero de amostras provenientes destas regi?es, ao contr?rio de ?reas florestais, onde a frequ?ncia do melanismo se manteve semelhante ao esperado para a esp?cie como um todo. Em jaguarundis, o padr?o fenot?pico escuro (que ? evolutivamente derivado) mostrou-se muito mais comum na natureza do que a colora??o ancestral (avermelhada), estando o primeiro distribu?do em todas as ?reas de ocorr?ncia da esp?cie, e a segunda associada fortemente a paisagens mais secas e abertas. Em leopardos, o melanismo est? presente em cinco das nove subesp?cies atualmente reconhecidas, e fortemente associado a florestas tropicais e subtropicais ?midas, especialmente na regi?o do sudeste asi?tico. An?lises dos par?metros ambientais que parecem influenciar de forma mais relevante a ocorr?ncia do melanismo nestas tr?s esp?cies sugerem um papel importante de fatores como altitude, temperatura, radia??o solar e umidade em diferentes conforma??es de paisagem. Essas observa??es apoiam a hip?tese de que o melanismo em felinos n?o constitui um polimorfismo neutro, sofrendo a a??o de sele??o natural relacionada a vari?veis ambientais e conforma??es de paisagem, o que induz uma distribui??o geogr?fica n?o-aleat?ria deste fen?tipo de colora??o.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 459622.pdf: 7068084 bytes, checksum: 30b184abdf871f7ee7438f18072e7ddb (MD5) Previous issue date: 2014-03-06 / Mitochondrial genomes (mitogenomes) are usually obtained through DNA sequencing produced by a set of conserved PCR primers that are designed to generate overlapping segments, thus completing the whole mitochondrial DNA. This may be a good strategy for some organisms. However, the translocation of cytoplasmic mitochondrial DNA (cymtDNA) into the nuclear genome (numt) is known to be a frequent phenomenon in many taxa, including the felid genus Panthera. Some strategies have been developed to avoid the unwanted amplification of numt, such as mitochondrial isolation followed by PCR or long-PCR. Recently, next-generation sequencing (NGS) approaches have begun to be extensively used in this field. Among these, RNA sequencing (RNAseq) seems to be extremely useful to generate mitogenomes and to avoid numts, as it allows the efficient capture at high coverage of mtDNA transcripts, avoiding pseudogenized nuclear copies. When we initiated this study, mitochondrial genomes of all species of the Panthera genus except the jaguar (P. onca) were available in public databases such as GenBank. Given the importance of this molecular marker for jaguar population studies and for phylogenetic analyses within the Panthera genus, the goals of this project were to (i) characterize the Panthera onca mitogenome, eliminating the possibility of erroneous amplification of numt; and (ii) to conduct the first mitogenomic analysis of the Panthera genus. We have characterized the mitochondrial genome of the jaguar employing RNA-seq data. The transcripts covered about 95% of the mitogenome, with the remaining gaps being complemented by PCR-based DNA sequencing, using specific primers designed for this purpose. All mitogenomic phylogenetic analyses (Maximum Likelihood, Maximum Parsimony, Neighbor-Joining and Bayesian Inference) supported a congruent topology (((N. nebulosa ((P. tigris (P. onca (P. uncia, (P. leo, P. pardus))))). This topology is unprecedented for the genus, but our results indicate that it correctly reflects the evolutionary history of mitochondrial DNA in this group. This study demonstrated that, with RNA-seq approach, almost the entire mitochondrial genome from an individual can be quickly characterized. Furthermore, this approach holds great promise especially in the case of groups plagued by the presence of large and recent numts, as is the case of Panthera species. / Genomas mitocondriais (mitogenomas) geralmente s?o obtidos atrav?s do sequenciamento de DNA realizado com uma s?rie de primers conservados desenhados de maneira a se sobreporem, completando assim todo o DNA mitocondrial. Esta estrat?gia ? bastante eficaz para alguns organismos. Entretanto, a transloca??o de segmentos do DNA mitocondrial citoplasm?tico (cymtDNA) para o genoma nuclear (numt) ? um fen?meno conhecido para muitos t?xons, incluindo os felinos pertencentes ao g?nero Panthera. Algumas estrat?gias foram desenvolvidas para evitar a amplifica??o indesejada do numt, como por exemplo o isolamento de DNA mitocondrial seguido de PCR ou de PCR longo. Recentemente, as t?cnicas de sequenciamento de alto desempenho v?m sendo amplamente utilizadas. Dentre estas, o sequenciamento de RNA (RNA-seq) parece ser extremamente ?til para gerar mitogenomas e evitar numts, uma vez que captura com alta cobertura apenas DNA mitocondrial transcrito, evitando as c?pias nucleares pseudogenizadas. Quando este estudo foi iniciado, genomas mitocondriais de todas as esp?cies do g?nero Panthera exceto P. onca estavam dispon?veis em bases de dados como o GenBank. Tendo em vista a import?ncia deste marcador molecular para estudos populacionais de on?a-pintada (Panthera onca) e para estudos filogen?ticos entre as esp?cies do g?nero Panthera, os objetivos deste trabalho foram (i) caracterizar o mitogenoma de Panthera onca de forma a eliminar a possibilidade de amplifica??o err?nea de numt e (ii) realizar a primeira an?lise mitogen?mica do g?nero Panthera. O genoma mitocondrial da on?a-pintada foi caracterizado utilizando dados de RNA-seq. Os transcritos cobriram cerca de 95% do mitogenoma, sendo os demais segmentos cobertos por sequenciamento de DNA baseado em PCR, atrav?s da utiliza??o de primers espec?ficos desenhados para esta finalidade. Todos os quatro tipos principais de an?lises filogen?ticas do mitogenoma (Maximum Likelihood, M?xima Parcim?nia, Neighbor- Joining e Infer?ncia Bayesiana) suportaram uma topologia congruente (((N. nebulosa ((P. tigris (P. onca (P. uncia, (P. leo, P. pardus))))). Esta topologia ? in?dita para o g?nero, por?m os resultados indicam ser esta a verdadeira hist?ria evolutiva do DNA mitocondrial dentro deste grupo. Neste trabalho, demonstrou-se que atrav?s de RNA-seq ? poss?vel obter-se praticamente todo o genoma mitocondrial de um indiv?duo. Al?m disso, esta abordagem parece ser bastante promissora especialmente em casos onde grandes e recentes numts ocorrem, como ? o caso das esp?cies pertencentes ao g?nero Panthera.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-08-12T17:00:33Z No. of bitstreams: 1 DIS_LUCIA_DARSIE_FRAGA_COMPLETO.pdf: 1527956 bytes, checksum: 2fd9e6f5ff94d5f52dbc2151d7e42f2a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-12T17:00:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_LUCIA_DARSIE_FRAGA_COMPLETO.pdf: 1527956 bytes, checksum: 2fd9e6f5ff94d5f52dbc2151d7e42f2a (MD5) Previous issue date: 2016-03-21 / The bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) has worldwide distribution in different habitats, high behavioral plasticity, and large genetic and morphological variation. In Brazil, T. truncatus occurs from north to south, yet studies of population structure of the species in the country are still restricted to certain locations. There is also a proposal based on the morphology of the existence of another species, T. gephyreus, in the southern part of the distribution, in partial sympatry with T. truncatus. The goal of this study is to assess the levels of genetic variability and population structure of the species along the Brazilian coast and also compare the results with previous morphological identification. A total of 110 samples were analyzed in six areas of occurrence on the coast of Brazil, as well as specimens from French Guiana and Arquip?lago de S?o Pedro e S?o Paulo (ASPSP). After analyzing the mtDNA control region and seven microsatellite loci, we found significant population structure of the species in the two markers. The results indicate the existence of three geographically distinct genetic groups: ASPSP (comprising samples from ASPSP and the French Guiana), Northeast (from states of Par?, Cear?, Rio Grande do Norte and Bahia) and Campos and Santos Basins (from BC/BS, the states of Rio de Janeiro, S?o Paulo and Santa Catarina). Haplotype diversity and allelic richness of these groups were high as well as their genetic structure. Samples from the RS state comprise some individuals with high likelihood to be part of the BC/BS group and others to the Northeast group. However, several individuals comprise a much differentiated genetic group in microsatellites and with mtDNA haplotypes from a unique clade, most of them identified as T. gephyreus. Combining these results with previous studies, we conclude that the bottlenose dolphin from the southwest Atlantic Ocean consists of at least four management units: i) ASPSP; ii) Northeast; iii) BC/BS (that seems to extends at least to RS); and iv) Bah?a San Antonio, Argentina. Finally, from SC state to Uruguay it seems to exists a distinct genetic entity that is not the canonical T. truncatus, but sympatric to it, and that is associated with the T. gephyreus morphology, but the picture is not clear enough to propose a formal taxonomic decision. / O golfinho-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus) tem distribui??o mundial em diferentes habitats, alta plasticidade comportamental e grande varia??o gen?tica e morfol?gica. No Brasil, T. truncatus ocorre de norte a sul, contudo os estudos de estrutura??o populacional da esp?cie no pa?s ainda s?o restritos a algumas localidades. Existe tamb?m a proposta baseada na morfologia da exist?ncia de outra esp?cie, T. gephyreus, ao sul da distribui??o, em simpatria parcial com T. truncatus. O objetivo deste estudo ? avaliar os n?veis de variabilidade gen?tica e estrutura populacional da esp?cie ao longo da costa brasileira al?m da compara??o parcial com a identifica??o morfol?gica. Para isso foram analisadas 110 amostras em seis ?reas de ocorr?ncia na costa do Brasil, al?m de esp?cimes da Guiana Francesa e do Arquip?lago de S?o Pedro e S?o Paulo (ASPSP). Ap?s a an?lise da regi?o controladora do DNAmt e de sete loci de microssat?lites, n?s encontramos estrutura??o populacional significativa da esp?cie nos dois marcadores. Esses resultados apontaram a exist?ncia de tr?s grupos gen?ticos geograficamente distintos: ASPSP (ASPSP mais Guiana Francesa), Nordeste (estados do Par?, Cear?, Rio Grande do Norte e Bahia) e Bacias de Campos e de Santos (BC/BS, estados do Rio de Janeiro, S?o Paulo e Santa Catarina). A diversidade haplot?pica e a riqueza al?lica destes grupos foram altas assim como o grau de estrutura??o gen?tica entre eles. J? no RS existem alguns indiv?duos com alta probabilidade de pertencerem ao grupo BC/BS, e outros ao grupo Nordeste, al?m de v?rios indiv?duos que compreendem um grupo gen?tico muito diferenciado nos microssat?lites e com hapl?tipos do DNAmt em um clado exclusivo, a maior parte deles identificados como T. gephyreus. Combinando estes resultados com outros estudos parciais, conclu?mos que o golfinho-nariz-de-garrafa do sudoeste do Oceano Atl?ntico ? composto por, pelo menos, quatro unidades de manejo distintas geograficamente: i) ASPSP; ii) Nordeste; iii) BC/BS (que parece se estender at? pelo menos o RS); e iv) Bah?a San Antonio, Argentina. Por fim, possivelmente a partir de SC at? o Uruguai, parece existir tamb?m uma entidade gen?tica distinta, que n?o ? o T. truncatus can?nico, mas aparentemente simp?trica com este, e que est? claramente associada ? morfologia descrita como T. gephyreus, embora alguns aspectos desse quadro ainda n?o estejam claros o suficiente para que se tome uma decis?o taxon?mica formal.