O tuco-tuco de colar, Ctenomys torquatus, possui uma das maiores distribuições geográficas entre estes roedores, habitando os campos de baixa altitude em toda metade norte do Uruguai e na porção sul do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. A variabilidade cromossômica, comum em espécies deste roedor subterrâneo, ocorre em apenas algumas populações periféricas de C. torquatus, particularmente em regiões na quais grandes cursos d’água separam formas cromossômicas distintas. Com os objetivos de descrever os padrões filogeográficos de C. torquatus, bem como o efeito de grandes rios na estruturação de populações e diferentes cariótipos, o presente estudo fez uso de três marcadores mitocondriais (sequência hiper variável 1 da região controle e os genes citocromo-c oxidase I e citocromo-b), além do desenvolvimento e aplicação de locos de microssatélites. A filogenia obtida com o gene citocromo-b, juntamente com evidências morfológicas e cariotípicas, claramente demonstraram a singularidade de uma nova espécie, denominada Ctenomys ibicuiensis. Esta espécie possui apenas um cariótipo (2n = 50) e não compartilha um ancestral comum direto recente com o tuco-tuco de colar, apesar da proximidade geográfica. Este trabalho apresenta a posição filogenética da nova espécie e sua relação filogeográfica com o tuco-tuco de colar. Análises filogenéticas também foram empregadas com o objetivo de estimar uma taxa de evolução molecular para o DNA mitocondrial dos ctenomídeos, a qual foi posteriormente aplicada em inferências demográficas considerando uma escala de tempo. Associada a estreita área de ocorrência e pequena amostragem, as populações de C. ibicuiensis apresentaram baixa variabilidade genética em comparação com as demais espécies do gênero Ctenomys, embora não tenha havido evidências da ocorrência de processos de redução populacional (bottleneck) nem índices de endogamia singificativos. Análises de estruturação genética para dados de microssatélite e DNA mitocondrial revelaram diferenciação significativa entre as populações, não havendo situações de clados ou grupos de haplótipos altamente divergentes, relacionados a linhagens regionais, para nenhuma das espécies. Testes de neutralidade, mismatch distribution e duas análises demográficas baseadas em coalescência sinalizaram a ocorrência de expansão populacional recente para C. torquatus, 9 amplamente distribuída; ao passo que um padrão de estabilidade populacional foi observado para a espécie C. ibicuiensis, geograficamente restrita. A região central do Rio Grande do Sul é a provável origem da expansão populacional recente descrita para C. torquatus. O cariótipo mais comum e amplamente distribuído 2n = 44, considerado plesiomórfico, e os registros pontuais e periféricos de variações cariotípicas, corroboram este cenário de expansão. AMOVA e outras análises de estruturação não demonstraram substancial partição da variação genética associada à presença dos rios. O efeito do rio atuando como barreira ao fluxo gênico foi verificado apenas pela comparação da baixa estruturação genética entre as localidades da nascente em relação aos demais pontos do rio onde a largura e a vazão são maiores. A expansão demográfica do tuco-tuco de colar e diversos eventos de dispersão cruzando o rio, evidenciados pelo compartilhamento de haplótipos em localidades de ambas as margens, podem estar vinculados as condições de clima seco e frio durante o período glacial pleistocênico, caracterizado pelo domínio dos campos, ausência de mata ciliar e rios com cursos d’água bastante reduzidos. Considerando as condições de baixa vagilidade, territorialidade e organização em pequenos demes, os efeitos de isolamento pela distância e deriva genética parecem prevalecer sobre as descontinuidades do habitat, a exemplo da alta diferenciação populacional encontrada. / The collared tuco-tuco, Ctenomys torquatus, has one of the widest ranges among tuco-tucos, inhabiting the grassed lowlands from the half north of Uruguay to the southern part of the Rio Grande do Sul State, Brazil. Chromosomic variability, common for these subterranean rodents, is showed in punctual and peripherical populations of C. torquatus, with particular reference for two situations were a great river separating distinct cariotípica forms. With the aims of describing the phylogeographic patterns of C. torquatus, as well as the effects of major rivers on structuration of its populations and karyomorphs, the present study made use of three mitochondrial markers (the hyper variable sequence 1 of the control region, the cytochrome c oxidase I and the cytochrome b genes), besides the development and application of microsatellite loci. Phylogeny of the cytochrome b gene, associated with morphological and karyotypic evidences, unambiguously demonstrated the uniqueness of a new species, denominated Ctenomys ibicuiensis. This species is karyotypicaly monomorphic (2n = 50) and do not share a direct and recent common ancestor with the collared tuco-tuco, despite ranges neighborhood. The present work shows the phylogenetic position of the new species and its phylogeographic relationships with the collared tucotuco. Phylogenetic analysis was also approached in order to estimate molecular rates for the mitochondrial DNA of tuco-tucos, which subsequently were applied for demographic inferences in a timescale framework. Associated with its small geographic range and sampling, C. ibicuiensis populations showed low genetic variability in comparison with other tuco-tucos, but no evidences of bottlenecks or endogamy were reported. Analysis of genetic structure for microsatellite loci and mitochondrial DNA revealed strong differentiation among populations, anyone deeply divergent clade associated with regional lineages was found for both species. Neutrality tests, mismatch distributions and two demographic analyses based in coalescence showed a pattern of recent population expansion for the widespread C. torquatus, whereas a long time population stability was recovered for the highly restrict C. ibicuiensis. The recently expanded populations of C. torquatus probably originated from the central region of the Rio Grande do Sul State. The widespread karyotype 2n = 44, previously cited as plesiomorphic, 11 and the few chromosomic variations reported on the periphery of this species, are in agreement with such scenery of expansion. The AMOVA analyses, and other structuration assays, did not show a substantial relationship between the genetic variation partitioning and the presence of great rivers. The effect of river as a barrier to gene flow was reported only comparing the low genetic structuration between headwater sites in comparison with all the other wider sites along the river. Expansion of the collared tuco-tuco and several events of crossing the river, as indicated by haplotype sharing, can be related with dry and cold climatic conditions during the glaciations of the Pleistocene, when grasslands dominated, gallery forest did not occur and water courses probably were reduced. As a low vagile and territorial subterranean rodent, living in small demes, geographic distances and genetic drift seem let a stronger signature of population differentiation for tuco-tucos, rather than habitat discontinuities.

Ctenomys flamarioni é um roedor subterrâneo endêmico do litoral do Estado do Rio Grande do Sul - Brasil. Devido à sua distribuição restrita ao ambiente costeiro, que está em constante mudança, e à fragmentação e destruição do habitat, devido à ação humana, essa espécie está nas listas de fauna ameaçadas de extinção. Estudos anteriores, com marcadores microssatélites e DNA mitocondrial, identificaram a baixa variabilidade genética na espécie, por outro lado, o estudo de loci que se esperam estar sob seleção seria uma ferramenta importante para identificar a relação dos indivíduos com o ambiente e os processos que moldaram a variabilidade genética da espécie ao longo da história. O Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC) é composto por um grupo de genes estreitamente ligados que constituem o componente genético mais importante do sistema imunológico dos mamíferos. Dois principais mecanismos têm sido descritos como responsáveis pela manuntenção da diversidade do MHC e estão relacionados com o combate de parasitas e com mecanismos reprodutivos, que evitam o endocruzamento. Nesse estudo investigamos a variabilidade genética dos loci DRB e DQA do MHC e comparamos os índices de diversidades com os valores encontrados em estudos com outros ctenomídeos e com os encontrados para loci neutros da mesma espécie. A diversidade genética para o locus DRB de C. flamarioni foi menor do que a encontrada em estudos para o mesmo locus em outras espécies do gênero e também foi menor do que a encontrada em estudos para a mesma espécie, com marcadores neutros, inclusive para populações que passaram por reduções recentes (gargalos-de-garrafa). Os resultados indicam que a seleção balanceadora não foi suficiente para manter a diversidade genética nas populações estudadas e que as reduções populacionais, identificadas através dos loci neutros, devem ter sido bastante drásticas, por afetarem também a diversidade de um locus conhecidamente bastante variável (DRB de MHC). Não pudemos avaliar a diversidade do locus DQA devido a alta incidência de sequências muito divergentes encontradas, possivelmente pseudogenes. O estado de conservação de Ctenomys flamarioni é considerado crítico, por todos os fatores que afetam a espécie, como a instabilidade do ambiente em que ocorrem, a fragmentação e destruição do habitat pela ação humana e pela sua baixa diversidade genética, especialmente em um locus importante do sistema imunológico. A perda da diversidade no locus de MHC poderia estar relacionada à diminuição do número de indivíduos por população, que aumenta o risco de endogamia, que por sua vez pode levar à perda da aptidão reprodutiva, expressão de alelos recessivos deletérios e perda da flexibilidade adaptativa. Além disso, a perda da diversidade em um locus importante para a defesa do organismo contra parasitas aumenta a suscetibilidade dos indivíduos a doenças, e todos esses fatores elevam o risco de extinções locais, colocando em perigo o futuro da espécie. / Ctenomys flamarioni is a subterranean rodent, endemic to the coastline of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Due to its strict distribution to the coastal environment, which is constantly changing, and to habitat fragmentation and destruction caused by human actions, this species appears in lists of threatened fauna. Previous studies, using microsatellite markers and mitochondrial DNA, identified the low genetic variability in this species. On the other hand, the study of loci that are expected to be under balancing selection would be an important tool to identify the relation between individuals and their environment and processes which have molded the genetic variability of this species throughout history. The Major Histocompatibility Complex (MHC) is comprised by a closely connected group of genes that constitute the most important genetic component of the immune system of mammals. Two main mechanisms have been described as responsible for maintaining MHC diversity and are associated with parasite combat and reproductive mechanisms for inbreeding avoidance. In this study we investigated the genetic variability of the DRB and DQA loci of the MHC and compared these diversity indices with values found in studies about other ctenomyids and with values found for neutral loci in this species. The genetic diversity for the DRB locus in C. flamarioni was lower than what is found for the same locus in other species of the same genus and it was also lower than what was found in studies with this species using neutral markers, especially in populations which have gone through recent size reductions (bottlenecks). The results indicate that the balancing selection was not sufficient to maintain the genetic diversity in the studied populations and that population size reductions, identified through neutral loci, must have been very drastic, since they also affected the diversity of a loci which is known to be highly variable (DRB of the MHC). We could not evaluate the diversity for the DQA loci due to high incidence of very divergent sequences, possibly pseudogenes. The status of conservation of this species is considered critical due to all the factors that affect the species, such as the instability of the environment on which it occurs, habitat fragmentation and destruction caused by human actions, and its low genetic diversity, especially in an important locus of the immune system. The loss of diversity in the MHC locus could be associated to the decrease in number of individuals per population, which increases the risk of endogamy which, in turn, can lead to the loss of reproductive fitness, expression of deleterious recessive alleles and loss of adaptive flexibility. Moreover, the loss of diversity in a locus which is important in the defense of the organism against parasites increases the susceptibility of the individuals to diseases, and all these factors raise the risk of local extinctions, endangering the future of the species.

Resumo não disponível

Considerando os aspectos conceituais que envolvem a filogeografia, e devido a carência de informações sobre o roedor subterrâneo Ctenomys torquatus Lichtenstein, 1830 (Rodentia: Ctenomyidae), foi realizado um estudo abordando o maior número de informações sobre aspectos cromossômicos, morfométricos, morfológicos, filogenéticos, biogeográficos e sobre a distribuição geográfica, incluindo as possíveis barreiras entre as populações, para possibilitar a proposição de uma história filogeográfica para esta espécie de tuco-tuco. O gênero Ctenomys ocorre na porção sul da América do Sul e C. torquatus apresenta uma das maiores distribuições geográficas entre os tuco-tucos, ocorrendo na região dos Pampas - em todo centro, oeste e sul do Rio Grande do Sul, e nas savanas do norte e oeste do Uruguai. A espécie apresenta polimorfismo cariotípico originado a partir de rearranjos (fissões e fusões), com quatro números cromossômicos, sendo um amplamente distribuído (2n=44), um restrito ao extremo sul (2n=46) e outros dois ocorrendo a oeste do Rio Grande do Sul (2n=40 e 2n=42). Estudos craniométricos demonstram divergência entre grupos cariotípicos e populacionais, porém, análises de morfometria geométrica demonstraram que as diferenças nos crânios estão mais relacionadas ao aspecto geográfico do que ao cariótipo, e que as principais variações encontram-se nos indivíduos que ocorrem no Uruguai (embora sejam citogeneticamente semelhantes aos que ocorrem no Brasil – 2n=44) e nos que ocorrem no extremo sul do Brasil. As análises moleculares com região controladora de ADNmt caracterizam a espécie como tendo baixo nível de divergência haplotípica, apresentando um haplótipo em maior freqüência, que ocorre ao longo de toda a distribuição, e haplótipos com pouca divergência em relação ao mais frequente, que ocorre nas áreas periféricas da distribuição da espécie. A reunião das informações neste estudo nos remete ao seguinte cenário: as populações de C. torquatus expandiram a partir do centro do Rio Grande do Sul (Depressão Central), em direção ao oeste e sul do Brasil, e também em direção ao norte e noroeste do Uruguai, com uma estruturação genética típica de uma expansão populacional, sem que tenha se passado tempo suficiente para que fosse possível se caracterizar um padrão de isolamento pela distância entre as populações. E a partir desta expansão, algumas populações iniciaram um processo de diferenciação sob a influência das mutações e da deriva genética, com diferentes níveis de influência das barreiras geográficas no processo evolutivo detectados através dos marcadores utilizados. / Considering the phylogeographic concept, and due to the lack of informations about the subterranean rodent Ctenomys torquatus Lichtenstein, 1830 (Rodentia: Ctenomyidae), a study was conducted to gather chromosome, morphometric, morphological, phylogenetic and biogeographical informations, including the geographic distribution and possibles geographical barriers between populations, addressing as much information as possible to propose a phylogeographic story for this tuco-tuco’ species. The genus Ctenomys occurs in the southern portion of South America and C. torquatus presents one of the largest geographical distributions, occurring in Pampas’ region - throughout central, western and southern Rio Grande do Sul, Brazil, and in savannas of northern and western Uruguay. The species showed karyotypic polymorphism originated from rearrangements (fusions and fissions) with four chromosome numbers: one widely distributed (2n = 44), one restricted to southern Brazil (2n = 46) and two restricted to western Rio Grande do Sul (2n = 40 and 2n = 42). Studies demonstrated craniometrics divergences among chromosomal groups and populations. However, analyses of geometric morphometric showed that the differences in skull was more related to the geographical aspect than to the karyotype, and that the major changes was observed in individuals from Uruguay (although they are genetically similar to those from Brazil – 2n=44) and in individuals from southern Brazil (2n=46). The molecular analyses with mtDNA control region characterized the species as having low haplotipic divergence, with an haplotype in greater frequency occurring throughout the species distribution, and others haplotypes in the peripheral areas with little disagreement regarding the most frequent. The informations from this study refers to the following scenario: populations of C. torquatus expanded from the center of Rio Grande do Sul (Depressão Central), toward the west and south of Rio Grande do Sul, and also toward the north of Uruguay, with a genetic structure typical of populations in expansion without having sufficient time to make it possible to characterize a completelly pattern of isolation by distance. hus, some populations begin a process of differentiation under the influence of mutations and genetic drift, without the same influence of geographical barriers in the evolutionary process at the various analysis employed.

Ctenomys flamarioni é um roedor subterrâneo endêmico do litoral do Estado do Rio Grande do Sul - Brasil. Devido à sua distribuição restrita ao ambiente costeiro, que está em constante mudança, e à fragmentação e destruição do habitat, devido à ação humana, essa espécie está nas listas de fauna ameaçadas de extinção. Estudos anteriores, com marcadores microssatélites e DNA mitocondrial, identificaram a baixa variabilidade genética na espécie, por outro lado, o estudo de loci que se esperam estar sob seleção seria uma ferramenta importante para identificar a relação dos indivíduos com o ambiente e os processos que moldaram a variabilidade genética da espécie ao longo da história. O Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC) é composto por um grupo de genes estreitamente ligados que constituem o componente genético mais importante do sistema imunológico dos mamíferos. Dois principais mecanismos têm sido descritos como responsáveis pela manuntenção da diversidade do MHC e estão relacionados com o combate de parasitas e com mecanismos reprodutivos, que evitam o endocruzamento. Nesse estudo investigamos a variabilidade genética dos loci DRB e DQA do MHC e comparamos os índices de diversidades com os valores encontrados em estudos com outros ctenomídeos e com os encontrados para loci neutros da mesma espécie. A diversidade genética para o locus DRB de C. flamarioni foi menor do que a encontrada em estudos para o mesmo locus em outras espécies do gênero e também foi menor do que a encontrada em estudos para a mesma espécie, com marcadores neutros, inclusive para populações que passaram por reduções recentes (gargalos-de-garrafa). Os resultados indicam que a seleção balanceadora não foi suficiente para manter a diversidade genética nas populações estudadas e que as reduções populacionais, identificadas através dos loci neutros, devem ter sido bastante drásticas, por afetarem também a diversidade de um locus conhecidamente bastante variável (DRB de MHC). Não pudemos avaliar a diversidade do locus DQA devido a alta incidência de sequências muito divergentes encontradas, possivelmente pseudogenes. O estado de conservação de Ctenomys flamarioni é considerado crítico, por todos os fatores que afetam a espécie, como a instabilidade do ambiente em que ocorrem, a fragmentação e destruição do habitat pela ação humana e pela sua baixa diversidade genética, especialmente em um locus importante do sistema imunológico. A perda da diversidade no locus de MHC poderia estar relacionada à diminuição do número de indivíduos por população, que aumenta o risco de endogamia, que por sua vez pode levar à perda da aptidão reprodutiva, expressão de alelos recessivos deletérios e perda da flexibilidade adaptativa. Além disso, a perda da diversidade em um locus importante para a defesa do organismo contra parasitas aumenta a suscetibilidade dos indivíduos a doenças, e todos esses fatores elevam o risco de extinções locais, colocando em perigo o futuro da espécie. / Ctenomys flamarioni is a subterranean rodent, endemic to the coastline of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Due to its strict distribution to the coastal environment, which is constantly changing, and to habitat fragmentation and destruction caused by human actions, this species appears in lists of threatened fauna. Previous studies, using microsatellite markers and mitochondrial DNA, identified the low genetic variability in this species. On the other hand, the study of loci that are expected to be under balancing selection would be an important tool to identify the relation between individuals and their environment and processes which have molded the genetic variability of this species throughout history. The Major Histocompatibility Complex (MHC) is comprised by a closely connected group of genes that constitute the most important genetic component of the immune system of mammals. Two main mechanisms have been described as responsible for maintaining MHC diversity and are associated with parasite combat and reproductive mechanisms for inbreeding avoidance. In this study we investigated the genetic variability of the DRB and DQA loci of the MHC and compared these diversity indices with values found in studies about other ctenomyids and with values found for neutral loci in this species. The genetic diversity for the DRB locus in C. flamarioni was lower than what is found for the same locus in other species of the same genus and it was also lower than what was found in studies with this species using neutral markers, especially in populations which have gone through recent size reductions (bottlenecks). The results indicate that the balancing selection was not sufficient to maintain the genetic diversity in the studied populations and that population size reductions, identified through neutral loci, must have been very drastic, since they also affected the diversity of a loci which is known to be highly variable (DRB of the MHC). We could not evaluate the diversity for the DQA loci due to high incidence of very divergent sequences, possibly pseudogenes. The status of conservation of this species is considered critical due to all the factors that affect the species, such as the instability of the environment on which it occurs, habitat fragmentation and destruction caused by human actions, and its low genetic diversity, especially in an important locus of the immune system. The loss of diversity in the MHC locus could be associated to the decrease in number of individuals per population, which increases the risk of endogamy which, in turn, can lead to the loss of reproductive fitness, expression of deleterious recessive alleles and loss of adaptive flexibility. Moreover, the loss of diversity in a locus which is important in the defense of the organism against parasites increases the susceptibility of the individuals to diseases, and all these factors raise the risk of local extinctions, endangering the future of the species.

O tuco-tuco de colar, Ctenomys torquatus, possui uma das maiores distribuições geográficas entre estes roedores, habitando os campos de baixa altitude em toda metade norte do Uruguai e na porção sul do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. A variabilidade cromossômica, comum em espécies deste roedor subterrâneo, ocorre em apenas algumas populações periféricas de C. torquatus, particularmente em regiões na quais grandes cursos d’água separam formas cromossômicas distintas. Com os objetivos de descrever os padrões filogeográficos de C. torquatus, bem como o efeito de grandes rios na estruturação de populações e diferentes cariótipos, o presente estudo fez uso de três marcadores mitocondriais (sequência hiper variável 1 da região controle e os genes citocromo-c oxidase I e citocromo-b), além do desenvolvimento e aplicação de locos de microssatélites. A filogenia obtida com o gene citocromo-b, juntamente com evidências morfológicas e cariotípicas, claramente demonstraram a singularidade de uma nova espécie, denominada Ctenomys ibicuiensis. Esta espécie possui apenas um cariótipo (2n = 50) e não compartilha um ancestral comum direto recente com o tuco-tuco de colar, apesar da proximidade geográfica. Este trabalho apresenta a posição filogenética da nova espécie e sua relação filogeográfica com o tuco-tuco de colar. Análises filogenéticas também foram empregadas com o objetivo de estimar uma taxa de evolução molecular para o DNA mitocondrial dos ctenomídeos, a qual foi posteriormente aplicada em inferências demográficas considerando uma escala de tempo. Associada a estreita área de ocorrência e pequena amostragem, as populações de C. ibicuiensis apresentaram baixa variabilidade genética em comparação com as demais espécies do gênero Ctenomys, embora não tenha havido evidências da ocorrência de processos de redução populacional (bottleneck) nem índices de endogamia singificativos. Análises de estruturação genética para dados de microssatélite e DNA mitocondrial revelaram diferenciação significativa entre as populações, não havendo situações de clados ou grupos de haplótipos altamente divergentes, relacionados a linhagens regionais, para nenhuma das espécies. Testes de neutralidade, mismatch distribution e duas análises demográficas baseadas em coalescência sinalizaram a ocorrência de expansão populacional recente para C. torquatus, 9 amplamente distribuída; ao passo que um padrão de estabilidade populacional foi observado para a espécie C. ibicuiensis, geograficamente restrita. A região central do Rio Grande do Sul é a provável origem da expansão populacional recente descrita para C. torquatus. O cariótipo mais comum e amplamente distribuído 2n = 44, considerado plesiomórfico, e os registros pontuais e periféricos de variações cariotípicas, corroboram este cenário de expansão. AMOVA e outras análises de estruturação não demonstraram substancial partição da variação genética associada à presença dos rios. O efeito do rio atuando como barreira ao fluxo gênico foi verificado apenas pela comparação da baixa estruturação genética entre as localidades da nascente em relação aos demais pontos do rio onde a largura e a vazão são maiores. A expansão demográfica do tuco-tuco de colar e diversos eventos de dispersão cruzando o rio, evidenciados pelo compartilhamento de haplótipos em localidades de ambas as margens, podem estar vinculados as condições de clima seco e frio durante o período glacial pleistocênico, caracterizado pelo domínio dos campos, ausência de mata ciliar e rios com cursos d’água bastante reduzidos. Considerando as condições de baixa vagilidade, territorialidade e organização em pequenos demes, os efeitos de isolamento pela distância e deriva genética parecem prevalecer sobre as descontinuidades do habitat, a exemplo da alta diferenciação populacional encontrada. / The collared tuco-tuco, Ctenomys torquatus, has one of the widest ranges among tuco-tucos, inhabiting the grassed lowlands from the half north of Uruguay to the southern part of the Rio Grande do Sul State, Brazil. Chromosomic variability, common for these subterranean rodents, is showed in punctual and peripherical populations of C. torquatus, with particular reference for two situations were a great river separating distinct cariotípica forms. With the aims of describing the phylogeographic patterns of C. torquatus, as well as the effects of major rivers on structuration of its populations and karyomorphs, the present study made use of three mitochondrial markers (the hyper variable sequence 1 of the control region, the cytochrome c oxidase I and the cytochrome b genes), besides the development and application of microsatellite loci. Phylogeny of the cytochrome b gene, associated with morphological and karyotypic evidences, unambiguously demonstrated the uniqueness of a new species, denominated Ctenomys ibicuiensis. This species is karyotypicaly monomorphic (2n = 50) and do not share a direct and recent common ancestor with the collared tuco-tuco, despite ranges neighborhood. The present work shows the phylogenetic position of the new species and its phylogeographic relationships with the collared tucotuco. Phylogenetic analysis was also approached in order to estimate molecular rates for the mitochondrial DNA of tuco-tucos, which subsequently were applied for demographic inferences in a timescale framework. Associated with its small geographic range and sampling, C. ibicuiensis populations showed low genetic variability in comparison with other tuco-tucos, but no evidences of bottlenecks or endogamy were reported. Analysis of genetic structure for microsatellite loci and mitochondrial DNA revealed strong differentiation among populations, anyone deeply divergent clade associated with regional lineages was found for both species. Neutrality tests, mismatch distributions and two demographic analyses based in coalescence showed a pattern of recent population expansion for the widespread C. torquatus, whereas a long time population stability was recovered for the highly restrict C. ibicuiensis. The recently expanded populations of C. torquatus probably originated from the central region of the Rio Grande do Sul State. The widespread karyotype 2n = 44, previously cited as plesiomorphic, 11 and the few chromosomic variations reported on the periphery of this species, are in agreement with such scenery of expansion. The AMOVA analyses, and other structuration assays, did not show a substantial relationship between the genetic variation partitioning and the presence of great rivers. The effect of river as a barrier to gene flow was reported only comparing the low genetic structuration between headwater sites in comparison with all the other wider sites along the river. Expansion of the collared tuco-tuco and several events of crossing the river, as indicated by haplotype sharing, can be related with dry and cold climatic conditions during the glaciations of the Pleistocene, when grasslands dominated, gallery forest did not occur and water courses probably were reduced. As a low vagile and territorial subterranean rodent, living in small demes, geographic distances and genetic drift seem let a stronger signature of population differentiation for tuco-tucos, rather than habitat discontinuities.

Este estudo analisa a variação na forma do crânio de Ctenomys lami, em relação a machos e fêmeas, diferentes blocos populacionais, diferentes números diplóides, cariótipos e em relação aos pares cromossômicos 1 e 2. Foram utilizados 90 crânios de espécimes adultos, 36 machos e 54 fêmeas, todos provenientes da região da Coxilha das Lombas, Rio Grande do Sul, Brasil. Esta espécie apresenta sete citótipos diferentes distribuídos em quatro blocos populacionais, sendo o bloco A com 2n = 54, 55a e 56a; bloco B com 2n = 57 e 58; bloco C com 2n = 54 e 55a; e o bloco D com 2n = 55b e 56b. A variação morfométrica foi estudada nas vistas dorsal, ventral e lateral dos crânios, sendo determinados marcos anatômicos em cada uma delas. Os marcos foram posicionados com o programa TPSDig, totalizando 14 marcos para a vista dorsal, 14 para a ventral e 15 para a lateral. Para as análises de morfometria geométrica foi utilizado o método de sobreposição de Procrustes com as coordenadas dos marcos para diferentes vistas foram feitas análises de componentes principais (PCA), análises de variáveis canônicas (CVA), análise das distâncias de Procrustes entre as formas médias. Os resultados confirmam a presença de diferentes blocos populacionais com formas específicas para cada um deles, variação da forma em relação aos diferentes números cromossômicos e presença de dimorfismo sexual para a espécie, sendo este mais intenso no bloco B. Estes dados nos levam a sugerir que existe associação entre variação cromossômica e variação morfológica. / This study examine the shape variation in the skull of Ctenomys lami, in relation to males and females, different population blocks, different diploid numbers, karyotypes and in relation to chromosomal pairs 1 and 2. We used 90 skulls of adults specimens (36 males and 54 females), all of them deriving from Coxilha das Lombas, Rio Grande do Sul, Brazil. This species have seven different cytotypes distributed in four population blocks, block A with 2n = 54, 55a and 56a; block B with 2n = 57 and 58; block C with 2n = 54 and 55a; and block D with 2n = 55b and 56b. The morphometric variation was studied in the dorsal, ventral and lateral views of the skull. We established landmarks in each view. Landmarks were located with TPSDig software, 14 in the dorsal view, 14 in the ventral view and 15 for lateral view. For the geometric morphometric analysis we used Procrustes superimposition method based in the coordinates of landmarks for different views. We made Principal Component Analysis (PCA), Canonical Variate Analysis (CVA), comparisons between distances between means shape. The results confirm the presence of different population blocks with specific shapes for each one, shape variation in relation to different chromosome number and existence of sexual dimorphism for this species, been more intense in block B. This data led us to suggest the existence of association between chromosome variation and morphological variation.

Considerando os aspectos conceituais que envolvem a filogeografia, e devido a carência de informações sobre o roedor subterrâneo Ctenomys torquatus Lichtenstein, 1830 (Rodentia: Ctenomyidae), foi realizado um estudo abordando o maior número de informações sobre aspectos cromossômicos, morfométricos, morfológicos, filogenéticos, biogeográficos e sobre a distribuição geográfica, incluindo as possíveis barreiras entre as populações, para possibilitar a proposição de uma história filogeográfica para esta espécie de tuco-tuco. O gênero Ctenomys ocorre na porção sul da América do Sul e C. torquatus apresenta uma das maiores distribuições geográficas entre os tuco-tucos, ocorrendo na região dos Pampas - em todo centro, oeste e sul do Rio Grande do Sul, e nas savanas do norte e oeste do Uruguai. A espécie apresenta polimorfismo cariotípico originado a partir de rearranjos (fissões e fusões), com quatro números cromossômicos, sendo um amplamente distribuído (2n=44), um restrito ao extremo sul (2n=46) e outros dois ocorrendo a oeste do Rio Grande do Sul (2n=40 e 2n=42). Estudos craniométricos demonstram divergência entre grupos cariotípicos e populacionais, porém, análises de morfometria geométrica demonstraram que as diferenças nos crânios estão mais relacionadas ao aspecto geográfico do que ao cariótipo, e que as principais variações encontram-se nos indivíduos que ocorrem no Uruguai (embora sejam citogeneticamente semelhantes aos que ocorrem no Brasil – 2n=44) e nos que ocorrem no extremo sul do Brasil. As análises moleculares com região controladora de ADNmt caracterizam a espécie como tendo baixo nível de divergência haplotípica, apresentando um haplótipo em maior freqüência, que ocorre ao longo de toda a distribuição, e haplótipos com pouca divergência em relação ao mais frequente, que ocorre nas áreas periféricas da distribuição da espécie. A reunião das informações neste estudo nos remete ao seguinte cenário: as populações de C. torquatus expandiram a partir do centro do Rio Grande do Sul (Depressão Central), em direção ao oeste e sul do Brasil, e também em direção ao norte e noroeste do Uruguai, com uma estruturação genética típica de uma expansão populacional, sem que tenha se passado tempo suficiente para que fosse possível se caracterizar um padrão de isolamento pela distância entre as populações. E a partir desta expansão, algumas populações iniciaram um processo de diferenciação sob a influência das mutações e da deriva genética, com diferentes níveis de influência das barreiras geográficas no processo evolutivo detectados através dos marcadores utilizados. / Considering the phylogeographic concept, and due to the lack of informations about the subterranean rodent Ctenomys torquatus Lichtenstein, 1830 (Rodentia: Ctenomyidae), a study was conducted to gather chromosome, morphometric, morphological, phylogenetic and biogeographical informations, including the geographic distribution and possibles geographical barriers between populations, addressing as much information as possible to propose a phylogeographic story for this tuco-tuco’ species. The genus Ctenomys occurs in the southern portion of South America and C. torquatus presents one of the largest geographical distributions, occurring in Pampas’ region - throughout central, western and southern Rio Grande do Sul, Brazil, and in savannas of northern and western Uruguay. The species showed karyotypic polymorphism originated from rearrangements (fusions and fissions) with four chromosome numbers: one widely distributed (2n = 44), one restricted to southern Brazil (2n = 46) and two restricted to western Rio Grande do Sul (2n = 40 and 2n = 42). Studies demonstrated craniometrics divergences among chromosomal groups and populations. However, analyses of geometric morphometric showed that the differences in skull was more related to the geographical aspect than to the karyotype, and that the major changes was observed in individuals from Uruguay (although they are genetically similar to those from Brazil – 2n=44) and in individuals from southern Brazil (2n=46). The molecular analyses with mtDNA control region characterized the species as having low haplotipic divergence, with an haplotype in greater frequency occurring throughout the species distribution, and others haplotypes in the peripheral areas with little disagreement regarding the most frequent. The informations from this study refers to the following scenario: populations of C. torquatus expanded from the center of Rio Grande do Sul (Depressão Central), toward the west and south of Rio Grande do Sul, and also toward the north of Uruguay, with a genetic structure typical of populations in expansion without having sufficient time to make it possible to characterize a completelly pattern of isolation by distance. hus, some populations begin a process of differentiation under the influence of mutations and genetic drift, without the same influence of geographical barriers in the evolutionary process at the various analysis employed.

Ctenomys flamarioni é um roedor subterrâneo endêmico do litoral do Estado do Rio Grande do Sul - Brasil. Devido à sua distribuição restrita ao ambiente costeiro, que está em constante mudança, e à fragmentação e destruição do habitat, devido à ação humana, essa espécie está nas listas de fauna ameaçadas de extinção. Estudos anteriores, com marcadores microssatélites e DNA mitocondrial, identificaram a baixa variabilidade genética na espécie, por outro lado, o estudo de loci que se esperam estar sob seleção seria uma ferramenta importante para identificar a relação dos indivíduos com o ambiente e os processos que moldaram a variabilidade genética da espécie ao longo da história. O Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC) é composto por um grupo de genes estreitamente ligados que constituem o componente genético mais importante do sistema imunológico dos mamíferos. Dois principais mecanismos têm sido descritos como responsáveis pela manuntenção da diversidade do MHC e estão relacionados com o combate de parasitas e com mecanismos reprodutivos, que evitam o endocruzamento. Nesse estudo investigamos a variabilidade genética dos loci DRB e DQA do MHC e comparamos os índices de diversidades com os valores encontrados em estudos com outros ctenomídeos e com os encontrados para loci neutros da mesma espécie. A diversidade genética para o locus DRB de C. flamarioni foi menor do que a encontrada em estudos para o mesmo locus em outras espécies do gênero e também foi menor do que a encontrada em estudos para a mesma espécie, com marcadores neutros, inclusive para populações que passaram por reduções recentes (gargalos-de-garrafa). Os resultados indicam que a seleção balanceadora não foi suficiente para manter a diversidade genética nas populações estudadas e que as reduções populacionais, identificadas através dos loci neutros, devem ter sido bastante drásticas, por afetarem também a diversidade de um locus conhecidamente bastante variável (DRB de MHC). Não pudemos avaliar a diversidade do locus DQA devido a alta incidência de sequências muito divergentes encontradas, possivelmente pseudogenes. O estado de conservação de Ctenomys flamarioni é considerado crítico, por todos os fatores que afetam a espécie, como a instabilidade do ambiente em que ocorrem, a fragmentação e destruição do habitat pela ação humana e pela sua baixa diversidade genética, especialmente em um locus importante do sistema imunológico. A perda da diversidade no locus de MHC poderia estar relacionada à diminuição do número de indivíduos por população, que aumenta o risco de endogamia, que por sua vez pode levar à perda da aptidão reprodutiva, expressão de alelos recessivos deletérios e perda da flexibilidade adaptativa. Além disso, a perda da diversidade em um locus importante para a defesa do organismo contra parasitas aumenta a suscetibilidade dos indivíduos a doenças, e todos esses fatores elevam o risco de extinções locais, colocando em perigo o futuro da espécie. / Ctenomys flamarioni is a subterranean rodent, endemic to the coastline of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Due to its strict distribution to the coastal environment, which is constantly changing, and to habitat fragmentation and destruction caused by human actions, this species appears in lists of threatened fauna. Previous studies, using microsatellite markers and mitochondrial DNA, identified the low genetic variability in this species. On the other hand, the study of loci that are expected to be under balancing selection would be an important tool to identify the relation between individuals and their environment and processes which have molded the genetic variability of this species throughout history. The Major Histocompatibility Complex (MHC) is comprised by a closely connected group of genes that constitute the most important genetic component of the immune system of mammals. Two main mechanisms have been described as responsible for maintaining MHC diversity and are associated with parasite combat and reproductive mechanisms for inbreeding avoidance. In this study we investigated the genetic variability of the DRB and DQA loci of the MHC and compared these diversity indices with values found in studies about other ctenomyids and with values found for neutral loci in this species. The genetic diversity for the DRB locus in C. flamarioni was lower than what is found for the same locus in other species of the same genus and it was also lower than what was found in studies with this species using neutral markers, especially in populations which have gone through recent size reductions (bottlenecks). The results indicate that the balancing selection was not sufficient to maintain the genetic diversity in the studied populations and that population size reductions, identified through neutral loci, must have been very drastic, since they also affected the diversity of a loci which is known to be highly variable (DRB of the MHC). We could not evaluate the diversity for the DQA loci due to high incidence of very divergent sequences, possibly pseudogenes. The status of conservation of this species is considered critical due to all the factors that affect the species, such as the instability of the environment on which it occurs, habitat fragmentation and destruction caused by human actions, and its low genetic diversity, especially in an important locus of the immune system. The loss of diversity in the MHC locus could be associated to the decrease in number of individuals per population, which increases the risk of endogamy which, in turn, can lead to the loss of reproductive fitness, expression of deleterious recessive alleles and loss of adaptive flexibility. Moreover, the loss of diversity in a locus which is important in the defense of the organism against parasites increases the susceptibility of the individuals to diseases, and all these factors raise the risk of local extinctions, endangering the future of the species.

Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2018-08-20T14:11:07Z No. of bitstreams: 1 2010 - JOICE DOS SANTOS LIMA BERNARDO.pdf: 3739679 bytes, checksum: 8843284b9fe9600f0ceb730fdda3f94d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:11:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010 - JOICE DOS SANTOS LIMA BERNARDO.pdf: 3739679 bytes, checksum: 8843284b9fe9600f0ceb730fdda3f94d (MD5) Previous issue date: 2010-04-09 / CAPES / The genus Ctenomys Blainville, 1826 has a systematic and complex although there are morphological and molecular studies on the genus, it is still difficult to identify and classify these individuals who have a high diversity of karyotypes with diploid numbers ranging from 2n = 10 to 2n = 70. However, some authors confirm the usefulness of taxonomic structures such as penis and baculum in the systematic study of rodents. The penis, as well as the baculum (penis bone), has been the subject of several studies because of its great morphological diversity. This work is based on the study of external morphology of the glans penes and baculum of Ctenomys minutus, Ctenomys flamarioni and Ctenomys torquatus to identify possible variations and compare the differences. The study was done from the penis of adult set of the species listed above. Photographs were taken, dissections, drawings with a camera lucida and diaphanization the penis. For analysis of the microstructure of the surface of the glans penes was used the technique of scanning electron microscopy (SEM). The results showed great differences in morphological structure of the baculum of the three species analyzed and showed structures similar to thorns that covered the entire surface of the glans penes with varying distribution over the glans. Our results indicate that the baculum may be an excellent marker complex taxonomic groups such as the Ctenomys. Morphological studies of the surface of the glans penes and baculum combined with genetic studies, molecular and biogeographical can provide important information to better understand the systematic, evolution and taxonomy of the genus. / O g?nero Ctenomys Blainville, 1826 possui uma sistem?tica complexa e apesar de j? existirem estudos moleculares e morfol?gicos sobre o g?nero, ainda ? dif?cil identificar e classificar estes indiv?duos que possuem uma alta diversifica??o cariot?pica com n?meros dipl?ides variando de 2n= 10 a 2n= 70. Por?m, alguns autores confirmam a utilidade taxon?mica de estruturas como p?nis e baculum no estudo da sistem?tica de roedores.O p?nis, assim como o baculum (osso peniano), tem sido alvo de diversos estudos devido sua grande diversidade morfol?gica. O presente trabalho se baseia no estudo da morfologia externa do glans penes e do baculum de Ctenomys minutus, Ctenomys flamarioni e Ctenomys torquatus com o objetivo de identificar poss?veis varia??es e comparar as diferen?as encontradas. O estudo foi feito a partir dos p?nis fixados de indiv?duos adultos das esp?cies listadas anteriormente. Foram feitas fotografias, dissec??es, desenhos com c?mara clara e diafaniza??o dos p?nis. Para an?lises da microestrutura da superf?cie do glans penes foi utilizado a t?cnica de Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV). Os resultados revelaram grandes diferen?as morfol?gicas na estrutura do baculum das tr?s esp?cies analisadas e revelaram estruturas semelhantes a espinhos que recobriam toda a superf?cie do glans penes com distribui??o variando ao longo da glande. Nossos resultados indicam que o baculum pode ser um excelente marcador taxon?mico em grupos complexos como ? o caso dos Ctenomys. Estudos morfol?gicos da superf?cie do glans penes e do baculum aliados a estudos gen?ticos, moleculares e biogeogr?ficos podem fornecer informa??es importantes para melhor entendermos a sistem?tica, evolu??o e taxonomia do g?nero.