Filogenia molecular y evolución de escarabajos tigre (coleopteracicindelidae) de australia y asia

Resumen

Los cicindélidos o escarabajos tigre son una familia de coleópteros depredadores frecuentemente estudiados. Esta tesis se centra en dos géneros de cicindélidos: el género australiano Pseudotetracha, perteneciente a la tribu Megacephalini, y el género surasiático Cosmodela, de la tribu Cicindelini. En el primer capítulo se pone a prueba, mediante métodos moleculares, la clasificación presentada en trabajos previos, basados en la morfología, sobre el complejo de especies blackburni/murchisona en el género Pseudotetracha. En el segundo capítulo se analizan las meiosis de las mismas muestras con el fin de estudiar el papel de las reorganizaciones cromosómicas en la especiación y especialización de la tribu Megacephalini, así como confirmar la separación de dos clados hallados en el capítulo anterior. En el tercer capítulo se añaden más muestras de un área mayor de distribución, con el objetivo de revelar la diversidad críptica presente en Pseudotetracha inferida en los dos primeros capítulos y estudiar los procesos que han generado su diversidad. El cuarto capítulo trata del género asiático Cosmodela, en particular la especie C. aurulenta, en la cual se pone a prueba la identidad de las dos 21subespecies descritas como especies independientes, así como el papel que las glaciaciones han tenido en su historia evolutiva. Metodología Para cumplir estos objetivos se utilizaron diversos métodos. Tomando como base la secuenciación de diversos fragmentos de ADN mitocondrial y nuclear (cox1, cox3, 16S, 18S y wingless), se realizaron análisis filogenéticos usando los métodos de Máxima Parsimonia e Inferencia Bayesiana. En los capítulos 2 a 4 se empleó además un reloj molecular para situar en una escala temporal las divergencias observadas. Adicionalmente se realizaron análisis filogeográficos para clarificar las relaciones entre las diferentes poblaciones a un nivel infraespecífico. Los métodos de delimitación de especies GMYC y bPTP, basados en datos moleculares, se usaron en el capítulo 3. En el caso de Cosmodela también se analizaron las distancias genéticas entre los principales clados. En los capítulos 1 y 2 se observaron células en meiosis de los diferentes taxones de Pseudotetracha. Resultados Los resultados obtenidos en el capítulo 1 confirmaron, mediante métodos moleculares, la validez del complejo de especies blackburni/murchisona tal como había sido propuesta previamente en base a la morfología. Estos resultados se mostraron en desacuerdo con un trabajo previo que separaba a la especie P. blackburni de este grupo. La especie P. australis quedaría incluida dentro de este clado. La observación de células en metafase II proporcionó indicios de que los dos clados observados en P. blackburni tendrían un cariotipo diferente y podrían constituir dos especies crípticas. En el capítulo 2 se confirmó este último resultado, revelando que blackburni-2 tiene una fórmula cariotípica n=11+XY y blackburni-1 ha sufrido una reorganización cromosómica resultando en un sistema de cromosomas sexuales múltiples (n=10+X1X2Y) de tipo quiasmático y con un origen reciente como consecuencia de la fusión del cromosoma Y ancestral con un autosoma. Este sistema difiere del conocido en la tribu Cicindelini, antiguo y aquiasmático. Se observó una tendencia a la reducción del número cromosómico en la tribu Megacephalini, posiblemente por repetidos ciclos de incorporación de autosomas al par de heterosomas, proceso que favorecería la especiación y explicaría la alta especialización en este grupo. La filogenia realizada en el tercer capítulo detectó nueve especies previamente conocidas y otras nueve no descritas, en algunos casos crípticas. Además se infirió el papel que tuvo la aridificación de Australia en la separación de los diferentes linajes, así como la historia de cada uno de ellos. Los resultados mostraron que es necesaria una revisión taxonómica del género Pseudotetracha para aclarar las discordancias encontradas con trabajos previos y la identidad de varios taxones crípticos o de identificación confusa. Los resultados del capítulo 4 apoyaron la separación de las dos subespecies C. aurulenta aurulenta y C. a. juxtata como especies distintas, estrechamente emparentadas con C. batesi, que divergieron durante el Pleistoceno. Se reveló que C. aurulenta se habría originado en la península Malaya, desde donde colonizó Indonesia durante los máximos glaciares, mientras que C. juxtata habría colonizado secundariamente la península Malaya, donde coexiste con C. aurulenta. Tiger beetles are a commonly studied family of predatory coleopterans. This thesis focuses on two cicindelid genera: Australian genus Pseudotetracha, in the tribe Megacephalini, and southern Asian genus Cosmodela, in the tribe Cicindelini. In the first chapter, the classification made in previous works, based on morphology, about the blackburni/murchisona species complex in the genus Pseudotetracha is tested. In the second chapter, meiosis from the same samples are analyzed in order to study the role of chromosomic rearrangements in speciation and the specialization of the tribe Megacephalini, and to confirm the separation of two clades found in the previous chapter. In the third chapter, more samples from a wider area are included in order to unveil the cryptic diversity in Pseudotetracha inferred in the two first chapters, and to study the processes that generated their diversity. The fourth chapter deals with the Asian genus Cosmodela, concretely the species C. aurulenta, in which the identity of its two described subspecies as independent species, and the role of the glaciations in their evolutionary history, are tested. Methods Several methods were used in order to achieve these goals. Phylogenetic analyses using the methods of Maximum Parsimony and Bayesian Inference were carried out, based on the sequencing of mitochondrial and nuclear DNA fragments (cox1, cox3, 16S, 18S and wingless). In chapters 2 to 4 a molecular clock was used in order to trace in a chronological scale the observed divergences. Additionally, phylogeographic analyses were carried out in order to clarify the intraspecific relationships among populations. The species delimitation methods GMYC and bPTP, based on molecular data, were used in chapter 3. The genetic distances between the Cosmodela main clades were analyzed. In chapters 1 and 2, meiotic cells from the Pseudotetracha taxa were observed. Results The results obtained in chapter 1 confirmed, by means of molecular methods, the validity of the blackburni/murchisona species complex as it was previously proposed according to morphology. These results were in disagreement with a preceding work that separated P. blackburni from this group. P. australis would be included in this clade. The observation of metaphase II cells provide evidence that the two observed clades in P. blackburni could actually represent two cryptic species. Chapter 2 confirmed this result, showing that blackburni-2 has a n=11+XY karyotypic formula while blackburni-1 underwent a chromosomal rearrangement that produced a recent and chiasmatic multiple sex chromosome system (n=10+X1X2Y) as a consequence of a fusion between the ancestral Y chromosome with an autosome. This chromosome system differs from the ancient and achiasmatic multiple sex chromosome system known in tribe Cicindelini. A tendency towards the reduction in the chromosome number was observed in the tribe Megacephalini, probably by repeated cycles of incorporation of autosomes to the heterosomal pair. This process would favor speciation and would explain the high specialization found in this group. The phylogeny that was carried out in the third chapter detected nine previously known species and nine undescribed taxa. Moreover, the role of the aridification of Australia in the divergence of the lineages and the history of each clade were inferred. The results showed that a taxonomic revision of the genus Pseudotetracha is needed in order to clarify the discrepancies found in relation to previous works and the identity of several cryptic of difficult to identify taxa. The results of chapter 4 support the separation of the subspecies C. aurulenta aurulenta and C. a. juxtata as different species, closely related with C. batesi, that diverged during the Pleistocene. C. aurulenta was revealed to originate in the Malay peninsula, from which it colonized Indonesia during the glacial maxima, whereas C. juxtata would have secondarily colonized the Malay peninsula where it coexists with C. aurulenta.