Origem e diversificação do lagarto partenogenético Loxopholis percarinatum (gymnophthalmidae: ecpleopodini), um complexo de espécies endêmico da Amazônia

Abstract

The small lizards of the genus Loxopholis inhabit the leaf litter of Central and South America tropical forests. The genus includes 10 bisexual species and the unisexual L. percarinatum, the latter widely distributed throughout the Amazon forest. Previous studies based on a small sample (N=20) suggested that L. percarinatum is a species complex with diploid (2n=44) and triploid (3n=66) lineages. Recently, the first males were described from two populations of L. percarinatum at the northwestern Amazon, suggesting the existence of bisexual populations in the complex. Until now, the origin of parthenogenesis of L. percarinatum it is not clear. This study aims to expand the previous works in number of individuals, geographical localities sampled and nuclear markers analysed, in order to: i) reconstruct the phylogenetic relationships among the unisexual 2n and 3n lineages with the bisexual populations, as well as between the complex and the remaining species of Loxopholis, advancing in the comprehension about the origin of parthenogenesis in the L. percarinatum species complex; ii) characterize the genetic divergence of the species complex; e iii) investigate the genetic and geographic structure of the 2n and 3n lineages. Sample consisted of 98 specimens of L. percarinatum from 56 localities of Brazil and two from French Guiana, and also eight species of Loxopholis (guianense, ferreirai, hexalepis, osvaldoi, parietale, snethlageae, rugiceps e southi). Partial sequences from mtDNA (NADH4 + tRNA histidine: 682bp) and nuclear DNA (NT3 and KIAA2018: 1085bp) were obtained. Phylogenetic analyses included Bayesian Inference and Maximum Likelihood, and haplotype genealogies and genetic divergence (pairwise distance) were estimated. The mtDNA recovered three main well-supported lineages: unisexual 2n (Uni/2n), unisexual 3n (Uni/3n) e bisexual with two sub-lineages (Santa Isabel do Rio Negro e Rio Jufari, AM). The bisexual populations ascribed to L. percarinatum were grouped sister to the Uni/3n lineage, with high support. Large mtDNA genetic divergences between the unisexual and bisexual (8.8%) and between the 2n and 3n (10.3%) lineages corroborate the ancient process of diversification for this species complex. Both mtDNA and nDNA greatly suggest that specimens from Santa Isabel do Rio Negro represent a potential new species, contrary to a previous study based on morphology. This still undescribed species and assigned to the bisexual 2n (Bis/2n) lineage, seems to be related to the origin of the parthenogenesis, being the maternal parent of both Uni/2n e Uni/3n lineages. The combined analyses of nDNA regions indicated L. ferreirai and L. hexalepis as the closest species to the L. percarinatum complex; the former as a potential paternal parent. Finally, hypotheses implying hybridization events of those mentioned species are herein proposed, however a spontaneous origin of the parthenogenetic L. percarinatum species complex cannot be rejected.

Os pequenos lagartos do gênero Loxopholis habitam o folhiço das florestas tropicais da América Central até a Amazônia. O gênero inclui 10 espécies bissexuais e uma espécie partenogenética, L. percarinatum, que tem ampla distribuição geográfica na Amazônia. Estudos prévios, com amostragem reduzida, sugeriram que L. percarinatum é um complexo de espécies com linhagens diploide (2n=44) e triploide (3n=66). Recentemente, foram descritos machos em duas populações de L. percarinatum do noroeste da Amazônia, sugerindo a existência de populações bissexuais no complexo. Até o momento, a origem da partenogênese em L. percarinatum ainda não está esclarecida. O presente estudo pretendeu ampliar os trabalhos anteriores em número de indivíduos, localidades geográficas amostradas e marcadores nucleares analisados para: i) reconstruir as relações filogenéticas entre as linhagens unissexuais 2n e 3n e as populações bissexuais, bem como entre o complexo e as demais espécies de Loxopholis, de modo a avançar no entendimento da origem da partenogênese no complexo L. percarinatum ii) caracterizar a divergência genética do complexo, e iii) investigar sub-estruturação das linhagens unissexuais e sua coerência com a distribuição geográfica. Foram analisados 98 exemplares de L. percarinatum provenientes de 56 localidades do Brasil e duas da Guiana Francesa e oito espécies de Loxopholis (guianense, ferreirai, hexalepis, osvaldoi, parietale, snethlageae, rugiceps e southi). Obteve-se sequências parciais do mtDNA (NADH4 + tRNA histidina: 682 pb) e do nDNA (NT3 + KIAA2018: 1085 pb). As análises filogenéticas incluíram Inferência Bayesiana e máxima verossimilhança, sendo também estimadas genealogias de haplótipos e divergência genética (pairwise distance). Com base no mtDNA, foram identificadas três linhagens principais com alto suporte: unissexual 2n (Uni/2n), unissexual 3n (Uni/3n) e bissexual com duas sub-linhagens (Santa Isabel do Rio Negro e Rio Jufari, AM). As populações bissexuais formaram uma linhagem-irmã do clado Uni/3n, com suporte elevado. A divergência genética encontrada no mtDNA, entre a linhagem unissexual e bissexual (8.8%) e entre a linhagem 2n e a 3n (10.3%), confirmaram que o processo de diversificação desse complexo é antigo. Tanto o mtDNA quanto o nDNA sugeriram fortemente que indivíduos de Santa Isabel do Rio Negro pertencem a uma potencial nova espécie, ao contrário do proposto em um estudo morfológico prévio. Essa espécie ainda não descrita formalmente (Bis/2n) parece estar relacionada com a origem da partenogênese do complexo, participando como potencial espécie materna das linhagens Uni/2n e Uni/3n. A análise concatenada dos genes nucleares indicou que L. ferreirai e L. hexalepis são as espécies mais próximas do complexo L. percarinatum, sendo a primeira a potencial espécie paterna. Por fim, são sugeridas hipóteses envolvendo eventos de hibridização entre as referidas espécies, não se descartando, entretanto, a possibilidade da ocorrência de origem espontânea da partenogênese no complexo L. percarinatum.