DNA barcoding of birds and bats from the Netropics · DNA barcoding of birds and bats from the...
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DNA barcoding of birds and bats from the Netropics Prof. Fabrício R Santos Curator of BDNA Collection Taxonomic Collections Center UFMG The Biota-FAPESP International Symposium on DNA Barcoding
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DNA barcoding of birds and bats from
the Netropics
Prof. Fabrício R SantosCurator of BDNA Collection
Taxonomic Collections Center
UFMG
The Biota-FAPESP International Symposium on DNA Barcoding
October 2004 – CBOL membership of UFMG (Minas GeraisFederal University)February 2005 – attendant to the 1st International Barcode Conference in London as representative of MMA. March 2006 – First data submitted to BOLD and article devoted specifically to barcodes of Neotropical birds.March 2007 - First Neotropical ABBI and FISH-BOL in Buenos AiresMarch 2007 – 1st South American Regional Meeting on Barcodes in CampinasMarch 2008 – Article on barcodes of the Tyrannidadefamily – Mol.Ecol.Res.2007-2008 – Discussion and generation of a project together P.Hebert to engage the Brazilian BarcodingNetwork on iBOL as a Regional Node (why not Central?).July 2008 – Article on mol.systematics and barcodes of the bats of genus Artibeus. Mol.Phyl.Evol.July 2009 – Article on barcodes of Braz. Sea Turtles. GMBOctober 2009 – meeting between CAPES and iBOL
Biodiversidade nos Neotrópicos
• Diversidade de espécies é ~10 X maior do que nas regiões temperadas;
• A diversidade dentro de cada espécie é geralmente maior nos Trópicos do que em outras regiões;
• Há um conhecimento restrito sobre a biodiversidade neotropical.
Taxonomia nos Neotrópicos
Expectativa de uma altíssima
diversidade críptica
Furnarii (Tracheophone Passerines) 131 genera, 560 species in the New World, primarily South America
Raikow and Bladsoe (2000)
Tyranni (New World flycatchers ) 146 genera, 537 species in the New World, primarily South America
Raikow and Bladsoe (2000)
>1100 sp in the Neotropicsoccupying several niches
988 espécies no Brasil (CBRO)
B0665
B0663
B0655
B0653
B0654
B0656
B0369
B0367
B0368
B0609
B0647
B0317
B0329
B0326
B0658
B0644
B0657
B0677
B0678
B0646
B0291
B0292
B0290
B0680
B0643
B0660
B0281
B0285
B1189
B1301
B1188
B1296
B1186
B1303
B0525
B0524
B0515
B0511
B0513
B0528
B0535
B0562
B1148
B1147
B1150
99
99
99
99
90
99
99
99
99
99
99
99
99
99
99
91
99
99
99
82
90
D. ochropyga
D. ferruginea
R. ardesiaca
D. squamata
B0335
P. leucoptera
M. loricata
T. major
D. plumbeus
F. serrana
D. mentalis
H. atricapillus
S. cristatus
T. doliatus
T. caerulescens
T. ambiguus
T. pelzelni
NJ COI em Thamnophilidae
Thamnophilus ambiguus
Caratinga
Salto da Divisa
Jequitinhonha
Rio Doce
Caratinga
Salto da Divisa
Jequitinhonha
Salto da Divisa
Jequitinhonha
Rio DoceRio Doce
RC02
RC03
RC05 RC04
RC17
RC16RC13
RC10
RC11
RC12
RC15RC07
RC14
RC09
RC08
RC06RC01
RC02
RC03
RC05 RC04
RC17
RC16RC13
RC10
RC11
RC12
RC15RC07
RC14
RC09
RC08
RC06RC01
266
084
106 145
033
487
159
073
075
560
040
187
084005
303271
152 518 530
084
106
Região controle
B0535
B0562
99COI
285363
RC14
RC12
RC06aRC06b
RC08
RC01aRC01b
507
251171
131
253
263
266
289
389
094289
703
061
116
204
589
703
270
252
124
105
087
018
398
093
Thamnophilus caerulescens
Simonésia
Brigadeiro
Nova Lima
Jequitinhonha
Caratinga
Região controle + Cyt B
B0515
B0511
B0513
B0528
99
90
99COI BIN1?
BIN2?
Tyrannidae
• Passeriformes; Suboscines;
• Maior família de pássaros do hemisfério ocidental;
• Adaptados a vários nichos;
• 429 espécies em 104 gêneros;
• No Brasil: 208 espécies em 78 gêneros (CBRO 2006);
• Identificação difícil devido a similaridades morfológicas;
• Relações filogenéticas são complicadas e controversas.
Elaeniinae
Phaeomyias murina Platyrhincus mystaceus Suiriri suiriri
Elaenia cristata
Euscarthmus meloryphus Myiopagis viridicata
Tolmomyias sulphurescens
Camptostoma obsoletum
Verde : Elaeniinae
Azul : Tyranninae
Vermelho : Fluvicolinae
Rosa : Pipromorphinae
Tyrannidae
A maioria das espécies representam
clados monofiléticos com >99% de
suporte bootstrap na árvore NJ.
Resolução completa entre 70 das 71
espécies.
Myiarchus ferox
Myiarchus swainsoni
Myiarchus tyrannulus
Sirystes sibilator
Casiornis
Myiodynastes maculatus
Megarynchus pitangua
Myiozetetes similis
Philohydor lictor
Tyrannus melancholicus
Pitangus sulphuratus
Cnemotriccus fuscatus
Contopus cinereus
Knipolegus cyanirostris
Knipolegus franciscanus
Knipolegus lophotes
Lathrotriccus euleri
Sublegatus modestus
Attila rufus
Elaenia obscura
Elaenia chiriquensis
Elaenia mesoleuca
Elaenia albiceps
Elaenia flavogaster
Myiopagis caniceps
Myiopagis gaimardii
Myiopagis viridicata
Elaenia cristata
Camptostoma obsoletum
Polystictus superciliares
Suiriri suiriri
Phyllomyias fasciatus
Capsiempis flaveola
Phaeomyias murina
Pachyramphus polychopterus
Platyrinchus mystaceus
Euscarthmus meloryphus
Myiobius atricaudus
Myiobius barbatus
Tolmomyias flaviventris
Tolmomyias sulphurescens
Corythopis delalandi
Hemitriccus margaritaceiventer
Hemitriccus striaticollis
Hemitriccus diops
Todirostrum cinereum
Mionectes rufiventris
Leptopogon amaurocephalus
Conopophaga lineata
Synallaxis frontalis
100
100
100
100
100
9870
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
99
51
100
100
100
100
100
98100
100
100
100
99
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100100
100
86
80
68
71
69
68
62
54
49
54
0.02
Casiornis fuscus e C. rufus
• Haplótipos compartilhados, ausência de monofilia recíproca
B0858-Cfu (P)
B1166-Cfu (J)C. fuscus
C. rufusB1696-Cru (C)
C. rufusB1606-Cru (I)
C. fuscusB0270-Cfu (P)
C. fuscusB0271-Cfu (J)
C. fuscusB1924-Cfu (J)
C. rufusB1948-Cru (D)
B1871-Cru (I)
B2163-Cru (D)
B1691-Cru (C)
B1748-Cru (I)
C. rufus
89
80
96
63
98
21
19
11
0,002
Diversidade intra-específica
Capsiempis flaveola0.014
Leptopogon amaurocephalus0.018
Knipolegus cyanirostris0.028
Suiriri suiriri0.046
alta
Cnemotriccus fuscatus
Tolmomyias flaviventris , Hemitriccus striaticollis , Myiobius barbatus ,
Elaenia albiceps , Elaenia cristata , Elaenia mesoleuca , Elaenia obscura ,0.002
Myiozetetes similis , Philohydor lictor Myiobius atricaudus
Myiarchus swainsoni , Lathrotriccus euleri , Pitangus sulphuratus0.001
Camptostoma obsoletum , Euscarthmus meloryphus , Corythopis delalandi , Todirostrum cinereum , Megarhynchus pitangua , Myiarchus tyrannulus , 0.000
baixa
espéciediversidade
Média ~ 0.006
Suiriri suiriri
• Taxonomia confusa: – Suiriri suiriri (CBRO)– Suiriri suiriri suiriri e Suiriri suiriri affinis– Suiriri suiriri e Suiriri affinis (Sick 1998, Souza, 2002)
• A alta diversidade observada em S. suiriri (0.046) poderia ser explicada
pela existência de dois táxons agrupados em uma única espécie, mas
não formam grupos monofiléticos separados.
• Mas faltam estudos detalhados de morfologia e amostragens ao longo
de toda sua distribuição geográfica.
B1727-Ssu affinis
B1738-Ssu suiriri
B2052-Ssu affinis
B1893-Ssu affinis
4,8%
Quirópteros
• Ordem Chiroptera: ~1100 espécies
• No Brasil: >160 espécies, 31% dos mamíferos continentais
>150 species in 49 genera – all in the Neotropics
Phyllostomidae
Gênero Artibeus
Dados de 540 indivíduossequenciados – Cyt-b+COI
Ap
la 5
3A
pla
44
Apla 27Aamp 2
Ali
t 8
7
Afim 4
Cyt-b
+
COI
886.140 caracteres analisados 43% variáveis
A. planirostris
A. amplus
A. obscurus
A. lituratus
A. jamaicensis sp2A. obscurus sp2
A. jamaicensis
A. fimbriatus
A. inopinatusA. fraterculusA. hirsutusA. concolor
A. watsoniA. aztecus
A. phaeotisA. toltecus
A. phaeotisA. cinereus sp2
A. gnomusA. glaucus
A. anderseniA. cinereus
Enchisthenes hartii
100
98
93
99
80
77
89
99
83
55
95
97
100
77
100
9973
95
86
100
100
100
99
9697
68
100
67
85
99
88
98
98
93
18
100
0.05
Filogenia do
gênero
Artibeus
Cyt-B + COI
A. planirostris
A. amplus
A. obscurus
A. lituratus
A. jamaicensis sp2A. obscurus sp2
A. jamaicensis
A. fimbriatus
A. inopinatusA. fraterculusA. hirsutusA. concolor
A. watsoniA. aztecus
A. phaeotisA. toltecus
A. phaeotisA. cinereus sp2
A. gnomusA. glaucus
A. anderseniA. cinereus
Enchisthenes hartii
100
98
93
99
80
77
89
99
83
55
95
97
100
77
100
9973
95
86
100
100
100
99
9697
68
100
67
85
99
88
98
98
93
18
100
0.05
Filogenia do
gênero
Artibeus
Cyt-B + COI BIN 1BIN 2
BIN 3
A. planirostris
A. amplus
A. obscurus
A. lituratus
A. jamaicensis sp2A. obscurus sp2
A. jamaicensis
A. fimbriatus
A. inopinatusA. fraterculusA. hirsutusA. concolor
A. watsoniA. aztecus
A. phaeotisA. toltecus
A. phaeotisA. cinereus sp2
A. gnomusA. glaucus
A. anderseniA. cinereus
Enchisthenes hartii
100
98
93
99
80
77
89
99
83
55
95
97
100
77
100
9973
95
86
100
100
100
99
9697
68
100
67
85
99
88
98
98
93
18
100
0.05
Filogenia do
gênero
Artibeus
Artibeus obscurus
Barreiras ao fluxo gênico
55 indivíduos
37 haplótipos
28 localidades
AMOVA
Biomas: 54,9% da variação
Divisão Amazônica: 63,68%
h = 0,978
= 0,0255
Divergência entre os grupos
2%/milhão de anos
2,5% a 3,9% ----------> 1,5 a 1,9 m.a.a
Artibeus obscurus
A. planirostris
A. amplus
A. obscurusA. lituratus
A. jamaicensis sp2
A. obscurus sp2 BIN ?A. jamaicensis
A. fimbriatus
A. inopinatus
A. fraterculus
A. hirsutus
A. concolor
A. watsoni
A. aztecus
A. phaeotis AY157584
A. toltecus
A. phaeotis APU66514
A. cinereus sp2
A. gnomus
A. glaucus
A. anderseni
A. cinereus
Enchisthenes hartii
100, 99
98, 99
93, 97
99, 9980, 97
77, 93
89, 99
99, 99
83, 98
55, 71
95, 99
97, 99
100, 99
77, 86
100, 99
99, 9973, 81
95, 99
86, 99
100, 99
100, 99
100, 99
99, 99
96, 9997, 99
68, 42
100, 99
67, 99
85, 99
99, 99
88, 99
98, 99
98, 99
93, 99
18, 52
100, 99
**, 57
98, 73
92, 73
99, 10073, 73
64, 55
60, 52
54, 64
46, 51
100,100
86, 88
96, 100
96, 71
85, 68
94, 73
43, 45
68, 73
71, 73
54, 92
60, 86
divergência
7,4%
Artibeus obscurus ?
A. obscurus
A. amplus
A. planirostris
A. lituratus
A. jamaicensis
A. obscurus sp2
A14163
A1422O
A14203
A14204
A.fimbriatus
Cyt-b Serra da Neblina, Brasil/Venezuela
Artibeus fuliginosus ?
A. planirostris
A. amplus
A. obscurus
A. lituratus
A. jamaicensis sp2A. obscurus sp2
A. jamaicensis
A. fimbriatus
A. inopinatusA. fraterculusA. hirsutusA. concolor
A. watsoniA. aztecus
A. phaeotisA. toltecus
A. phaeotisA. cinereus sp2
A. glaucusA. anderseniA. cinereus
Enchisthenes hartii
100
98
93
99
80
77
89
99
83
55
95
97
100
77
100
9973
95
86
100
100
100
99
9697
68
100
67
85
99
88
98
98
93
18
100
0.05
Filogenia do
gênero
Artibeus
A. gnomus
Divisão dos grupos Cerrado-Amazônia: 71% da variação
Redividindo a Amazônia em 3 regiões aumenta para 88%AMOVA
Artibeus gnomus
Alta diversidade de haplótipos (h = 0,981)
Alta diversidade nucleotídica (0,046)
Artibeus gnomus
BIN1 ?
BIN2 ?
Artibeus gnomus
Amazônia
Cerrado
Patrocinadores
Colaboradores
• UFMG: Eduardo Tarazona, Sérgio Pena, Maria Bernadete, Marcos Rodrigues, Marcelo Vasconcelos, Leonardo Lopes (UFV), Maria Olimpia, Lucas Carrara, Mario Cozzuol, Valéria Tavares, Marta Svartman e Flávio Rodrigues.
• UFES (Albert Ditchfield), UnB (Miguel Marini), USP (Cristina Miyaki, Gustavo Cabanne, João Morgante), UFPE (Maria José Lopes), PUC-RS (Sandro Luis Bonatto, Eduardo Eiziriki), Zoo-SP (Flávia Miranda), MPEG (Alexandre Aleixo), UFRJ (Mércio Gomes), UFRGS (Maria Cátira, F. Salzano)
• IBAMA, ICMBio, Terra Brasilis.
• Vários outros do exterior: EUA, Argentina, Nova Zelândia, Austrália, Roma etc.
Orientados/supervisionados
Diversidade inter x intra-específica de sequências COI em Thamnophilidae
II
III IV
I
T. caerulescens
T. ambiguus / T. pelzelni
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Maximum intraspecific divergence(%)
Min
imu
min
ters
pe
cific
div
erg
en
ce
(%)
II
III IV
I
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Maximum intraspecific divergence(%)
Min
imu
min
ters
pe
cific
div
erg
en
ce
(%)
Thamnophilus caerulescens
Thamnophilus ambiguus
Thamnophilus pelzelni
Thamnophilus doliatus
Herpsilochmus atricapillus
Sakesphorus cristatus
Dsythamnus_mentalis
Dsythamnus plumbeus
Drymophila ochropyga
Drymophila ferruginea
Drymophila squamata
Myrmeciza loricata
Rhopornis ardesiaca
Pyriglena leucoptera
Formicivora serrana
Taraba major
Sítios autapomórficos
Barcodes baseados em caráter - 16 spp
Posições discriminantes no COI
11111122222222222333333444
001123500344801345566779001569011
2451769253681928436
CACAAAACAACAAACCCAACAAAGCCCATAAAA
.................G.T...A.........
....G..............T...A....C....
............G.....GT...A.T.C.....
.TT.............T..A.C.A.A...C...
T..................AG..ATA.......
.....GG............A...A.A......G
.G.........G..T....A..GA.A.......
..............A....A...A.A.......
..............T..C.A...A.AA......
........G..........G...A.AT......
............C......A...A.A.......
..............T....A...T.AT...T..
.........G.........A...T.A.....G.
.......T.....GT....A...A.AT......
...G......T....T...A...A.A.......
58149564710650
0000000
Gênero Artibeus
Sítios de amostragem de Tyrannidae
71 espécies, 48 gêneros – 266 indivíduos
Família Phyllostomidae
A. planirostris
A. amplus
A. obscurus
A. lituratus
A. jamaicensis sp2A. obscurus sp2
A. jamaicensis
A. fimbriatus
A. inopinatusA. fraterculusA. hirsutusA. concolor
A. watsoniA. aztecus
A. phaeotisA. toltecus
A. phaeotisA. cinereus sp2
A. gnomusA. glaucus
A. anderseniA. cinereus
Enchisthenes hartii
100
98
93
99
80
77
89
99
83
55
95
97
100
77
100
9973
95
86
100
100
100
99
9697
68
100
67
85
99
88
98
98
93
18
100
0.05
Filogenia do
gênero
Artibeus
A. jamaicensis ?
Uma única espécie ?
Artibeus planirostris x Artibeus jamaicensis
A. planirostris
A. amplus
A. obscurus
A. lituratus
A. jamaicensis sp2
A. obscurus sp2
A. jamaicensis
A. fimbriatus
100, 99
98, 99
93, 97
99, 99
80, 97
77, 93
89, 99
99, 99
83, 98
55, 71
95, 99
97, 99
100, 99
94, 73
43, 45
68, 73
71, 73
54, 92
60, 86
A. planirostrisA. jamaicensis
Artibeus planirostris é distante de A. jamaicensis
Duas espécies alopátricas
Artibeus planirostris
– Sem estrutura microgeográfica, mas com diferenciação macrogeográfica (>47 localidades)
– Alta diversidade de haplótipos (111 em 146 indivíduos h = 0,985)
– Baixa diversidade nucleotídica (0,017)
– Poucos haplótipos compartilhados a longa distância.
– AMOVA• Divisão em biomas explica 24,83% da variação
• Redividindo a Amazônia em 3 regiões biogeográficas aumenta para 31%
Artibeus planirostris
A. planirostris hercules
A. p. phalax
A. p. trinitatis
A. p. planirostris
Artibeus planirostris – possíveis subespécies
Artibeus lituratus
Larga distribuição neotropical
• Artibeus lituratus
– Sem qualquer estrutura geográfica (53 localidades)
– Alta diversidade de haplótipos (122 em 169 indivíduos h = 0,991)
– Baixa diversidade nucleotídica (0,014)
– Haplótipos compartilhados a longa distância, em alguns casos mais de 3.500 Km
– AMOVA• Divisão em biomas explica apenas 4% da variação
Dificuldades em estudos taxonômicos no Brasil
• Grandes investimentos são necessários para formação de taxonomistas e para amostragens novas e representativas;
• Muitas espécies devem ser ainda formalmente descritas;
• Coleções são fontes pobres de vouchers, com poucas exceções;
• Várias espécies são largamente distribuídas e fragmentadas;
• Estudos filogeográficos recentes indicam a existência de muitos clados intra-específicos divergentes, mesmo em algumas espécies com amostragens limitadas geograficamente.
Abordagens aplicadas o estudo da biodiversidade
• Genética de populações
• Filogeografia
• Sistemática e filogenia
–Taxonomia Molecular
• Comportamento reprodutivo
