O papel da evolução de nichos na diversificação de lagartos do … · 2019-02-04 · 7 Ao longo das ultimas décadas modelos de distribuição de espécies (SDMs) tornam-se 8

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS DA AMAZÔNIA - INPA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA, CONSERVAÇÃO E

BIOLOGIA EVOLUTIVA

O papel da evolução de nichos na diversificação de lagartos do gênero

Kentropyx (Squamata: Teiidae)

YUMI SHEU

Manaus, AM

Maio de 2016

YUMI SHEU

O papel da evolução de nichos na diversificação de lagartos do gênero

Kentropyx (Squamata: Teiidae)

Orientadora:

Dra. Fernanda de Pinho Werneck

Dissertação apresentada ao Instituto

Nacional de Pesquisas da Amazônia como

parte dos requisitos para obtenção de

Mestre em Genética, Conservação e

Biologia Evolutiva.

Manaus, AM

Maio de 2016

iii

Ao meu querido pai Sr. Sheu Yin Min e Sra. Maria de Fátima.

Às minhas irmãs.

Por serem tudo na minha vida

iv

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer imensamente aos meus pais e a minha família que me deram um

grande apoio quando decidi vir para Manaus, conselhos que tornaram os obstáculos menores e

principalmente o amor até o final dessa jornada.

À minha orientadora Fernanda Werneck pelos ensinamentos ao longo desses 2 anos,

os valorosos conselhos e imenso aprendizado, pela compreensão, apoio e confiança em mim

depositada, pela disponibilidade e ajuda mesmo quando dispunha de muitos compromissos, e

principalmente, por colaborar para a minha formação acadêmica e pessoal.

Ao Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia pela sólida formação acadêmica e ao

programa de Pós – Graduação em Genética, Conservação e Biologia Evolutiva – PPGGCBEv

/ INPA.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, pelo

auxílio financeiro para o projeto e pela bolsa de mestrado.

À Fundação de Amparo do Amazonas – FAPEAM, pelo auxílio financeiro ao projeto.

Aos amigos que fiz em Manaus ao longo desses 2 anos, em especial: Priscila minha

querida amiga e dentista, Luisa Roa e irmãos, Dona Rosa e família, Dalton, Cláudia, Milena e

Isacc, amigos do Aquariquara e Mumu. Amigos Soka do budismo, Obrigada!

Agradeço aos amigos que fiz no Laboratório Temático de Biologia Molecular: Técnica

Paula (xuxu), Janezinha, Giselle, Katinha, Renata, Glauco, Érico Polo, Érik, Roberta,

Mateuzinho, Romina, Diego, Larissa Brasil, Fabiana, Jacqueline, Kyara, Saulo e outros pela

agradável convivência todos os dias e grata às pessoas que contribuíram diretamente ou

indiretamente para o meu crescimento. Muito Obrigada!

v

FICHA CATALOGRÁFICA

S539 Sheu, Yumi

"O papel da evolução de nichos na diversificação de lagartos do gênero

Kentropyx (Squamata: Teiidae)" / Yumi Sheu. --- Manaus: [s.n.], 2016. 97 f.: il.

Dissertação (Mestrado) --- INPA, Manaus, 2016.

Orientador: Fernanda de Pinho Werneck

Área de concentração: Genética, Conservação e Biologia evolutiva

1. Lagartos. 2. Kentropyx. 3. Evolução. I. Título.

CDD 597.95

Sinopse

Investigamos as relações filogenéticas interespecíficas do gênero de lagartos Kentropyx

através dos tempos de divergência estimados e a evolução de nichos do gênero utilizando

análises comparativas. Modelos de nicho e perfis de tolerância climática indicaram

conservatismo de nicho nos grupos que englobam a Bacia da Amazônia e Escudos das

Guianas e por outro lado, recuperamos a divergência de nicho para o clado que ocupa as

savanas do Escudo Brasileiro (grupo paulensis).

Palavra chave: Filogenia, filogeografia, marcadores moleculares, modelagem filoclimática

vi

RESUMO

Estudos de ecologia evolutiva e biogeografia molecular possuem importante potencial de

auxiliar na compreensão de padrões e processos de diversificação da biodiversidade,

principalmente em regiões megadiversas como a região Neotropical. Nós apresentamos uma

análise baseada em extensos dados filogenéticos e biogeográficos integrados a métodos

comparativos para investigar evolução de nichos de lagartos do gênero Kentropyx,

amplamente distribuído na América do Sul, ocupando formações florestais úmidas e

formações savânicas sazonalmente secas. Nós estimamos árvores gênicas e uma árvore de

espécies utilizando 5 marcadores independentes e recuperamos três clados que ocorrem em

formações florestais e savânicas, com diferentes tempos de divergência, e coincidem com os

grupos de espécies previamente propostos para o gênero. O cenário biogeográfico selecionado

indica o papel conjunto de eventos de vicariância a partir de ancestral de áreas abertas e

florestais e um evento fundador de especiação mais recente para as espécies do grupo striata,

restrito às savanas do Escudo das Guianas. Modelos de nicho e perfis de tolerância climática,

dentro de um contexto filogenético, indicaram conservatismo de nicho nos grupos que

englobam a Bacia da Amazônia e Escudos das Guianas. Por outro lado, recuperamos

divergência de nicho para o clado que ocupa as savanas do Escudo Brasileiro (grupo

paulensis), confirmado com análises de sobreposição e equivalência de nicho. A sobreposição

e conservatismo de nicho para as espécies do grupo calcarata, concordam com os indícios de

hibridização encontrados em nossas análises filogenéticas, principalmente nos limites

geográficos entre algumas espécies, o que possivelmente explicaria a ausência de

diferenciação de nichos ao longo do tempo nessas linhagens. Nosso estudo sugere que eventos

biogeográficos e de evolução das tolerâncias ecológicas e adaptação a novos nichos

ambientais tiveram importante papel nos padrões de especiação desse grupo de lagartos

Neotropicais.

vii

ABSTRACT

Evolutionary ecology and molecular biogeography studies have the important potential to

assist in the understanding of patterns and processes of diversification, especially in

megadiverse regions, as the Neotropics. Here, we present an extensive phylogenetic and

biogeographic analysis integrated with comparative methods to investigate the niche

evolution of a lizard genus (Kentropyx) widely distributed in South America, occupying forest

and open vegetation formations. We estimated gene trees and a species tree based on five

independent loci and recovered three clades that coincide with species groups previously

recognized. The biogeographical scenario selected indicates a joint role for vicariance from an

open and forest formations ancestral and a more recent funder speciation event to the Guiana

Shield (striata group). Niche models and climatic tolerance profiles, within a comparative

phylogenetic context, indicated niche conservatism at the groups distributed in the Amazon

Basin (calcarata) and Guyana Shields (striata). On the other hand, we recovered niche

divergence on the clade from the Brazilian Shield savannas (paulensis group), confirmed with

niche overlap and equivalence analyzes. Niche overlap and conservatism for the calcarata

group species agree with hybridization signatures found on our phylogenetic analysis,

especially at the distribution limits. Our study suggests that biogeographic events and

evolution of ecological niche characteristics as an adaptation to new environmental niches

shaped the speciation patterns in this group of Neotropical lizards.

viii

SUMÁRIO

1. APRESENTAÇÃO ..................................................................................... 12

2. OBJETIVOS ................................................................................................ 14

2.1 OBJETIVO GERAL ......................................................................................................... 14

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................ 14

3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................... 14

3. CAPÍTULO I ............................................................................................... 17

Resumo ............................................................................................................... 19

Introdução .......................................................................................................... 21

Materiais e Métodos ...................................................................................... 2425

Resultados ...................................................................................................... 3233

Discussão ............................................................................................................ 40

Conclusões ...................................................................................................... 4849

Agradecimentos ............................................................................................. 4950

Referências ..................................................................................................... 5051

Informação de Suporte ..................................................................................... 53

ix

LISTA DE FIGURAS

Fig 1. Mapa ilustrando a distribuição geográfica das espécies de lagartos do gênero

Kentropyx.

Os pontos de ocorrência indicados por círculos coloridos foram utilizados para estimar os

modelos de nicho das espécies.

Fig 2. Árvore do gene Cytb estimada por inferência Bayesiana.

As bolas verdes e pretas indicam probabilidades posteriores acima de 75% e 95%,

respectivamente. O cytb revelou estruturação dos três grupos de espécies: calcarata (barra

cinza), paulensis, (barras amarela) e striata (barra vermelha).

Fig 3. Árvore de espécies do gênero Kentropyx baseada em 5 lócus com estimativas dos

tempos de divergência.

Barras azuis representam os intervalos de credibilidade estimados no *BEAST. Bolas verdes e

pretas indicam probabilidades posteriores acima de 75% e 90%, respectivamente.

Fig 4. Cenário biogeográfico inferido para o gênero Kentropyx pelo o melhor modelo

(DIVALIKE+J) estimado pelo BioGeoBEARS.

Os números nas caixas correspondem a eventos possíveis como mostrado no mapa e na

reconstrução ancestral de distribuições. Abreviações: Escudo Brasileiro (EB), Bacia

Amazônica Oeste (BAO), Bacia Amazônica Leste (BAL), Escudo das Guianas Florestal

(EGF) e Escudo das Guianas Aberto (EGA).

Fig 5. Análises de evolução de nicho climático de lagartos do gênero Kentropyx

(A-C) Predição da ocupação do nicho-PNOs, (D-F) Reconstrução da história evolutiva das

tolerâncias climáticas de três variáveis bioclimáticas para 7 espécies de Kentropyx. O eixo

horizontal do PNO representa a ocupação da temperatura média anual, amplitude anual de

temperatura e precipitação anual; e o eixo vertical representa a adequabilidade de cada espécie

para cada variável apresentada. Integramos a hipótese filogenética com base na árvore de

espécies estimada e as análises PNO para a reconstrução das tolerâncias climáticas médias por

x

máxima verossimilhança com base em 100 repetições aleatórias dos PNO sobre os nós

internos. O ponto sobre a linha vertical a tracejada corresponde à média de 80% da densidade

central para cada espécie. Abreviação das espécies em Kalt: K. altamazonica; Kbor: K.

borckiana; Kcal: K. calcarata; Kpau: K. paulensis; Kpel: K. pelviceps; Kstr: K. striata; Kvan:

K. vanzoi.

12

1. APRESENTAÇÃO 1

Estudos de ecologia evolutiva e biogeografia molecular possuem importante potencial 2

na compreensão dos diferentes processos de diversificação responsáveis por gerar variações 3

de riqueza de espécies em múltiplas escalas espaciais e temporais (Rabosky, 2013). Tais 4

estudos são especialmente necessários para endossar decisões de conservação em regiões 5

megadiversas como a bacia Amazônica. 6

Ao longo das ultimas décadas modelos de distribuição de espécies (SDMs) tornam-se 7

ferramentas bastante úteis dentro de contextos evolutivos (Alvarado-Serrano e Knowles, 8

2014), pois acessam informações sobre nicho ecológico potencial das espécies com possíveis 9

implicações para a especiação e divergência genética (Carnaval et al., 2009; Werneck et al., 10

2011; Werneck et al., 2012). Recentemente, diversos estudos têm integrando SDMs a 11

filogenias datadas para caracterizar a evolução de nichos climáticos e inferir como os 12

processos de diversificação se relacionam com variações climáticas (Evans et al., 2009; 13

Ahmadzadeh et al., 2013; Nyári e Reddy, 2013; Duran e Pie, 2015), preferências ambientais e 14

potencial adaptativo mediante a alteração climática (Budic e Dormann, 2015). Estudos sobre a 15

evolução dos nichos climáticos têm-se centrado principalmente no conservatismo de nicho 16

filogenético (PNC) e a avaliação do sinal filogenético. PNC é a tendência das espécies em 17

reter características do seu nicho ancestral ao longo do tempo (Boucher et al., 2014). A 18

maneira mais comum para avaliar o PNC é medindo o sinal filogenético, que indica se um 19

caractere evolui de acordo com uma expectativa nula de modelo sob efeito de deriva neutra 20

pelo modelo de movimento Browniano (BM) (Felsenstein, 1985; Felsenstein, 1988). Ou seja, 21

se os caracteres evoluem de maneira semelhante cuja a quantidade de mudança no intervalo 22

considerado é randômica, em qualquer direção, a partir da média a cada instante de tempo 23

com uma variação líquida de zero, verifica-se ocorrência de sinal filogenético (Budic e 24

Dormann, 2015). O papel do PNC é mais evidente em contextos vicariantes e outros modelos 25

de especiação alopátrica nos quais as espécies que têm suas distribuições divididas mantem 26

seus nichos conservados e, portanto, não conseguem transpor uma barreira geográfica distinta 27

levando à especiação (Wiens, 2004, Budic e Dormann, 2015; Pyron et al., 2015). No entanto, 28

o PNC pode também possuir importante papel em processos de especiação ecológica, quando 29

em ambientes sob alterações ecológicas as espécies seguem ao longo do tempo nichos 30

ecológicos favoráveis que divergem lentamente do nicho ancestral (Pyron et al., 2015). Dessa 31

forma, investigar a divergência de nichos dentro de contextos evolutivos entre espécies com 32

distribuições associadas a ambientes contrastantes pode fornecer percepções valiosas sobre os 33

fatores relacionados à diversificação e futuro dessas espécies. 34

13

Entretanto, estudos filoclimáticos integrativos em larga escala que enfoquem grupos 35

de organismos na região Neotropical são escassos. Além disso, efeitos de diferentes 36

componentes da paisagem da Amazônia sobre táxons com diferentes tolerâncias ecológicas 37

permanecem inexplorados dentro de contextos evolutivos. O gênero de lagartos Kentropyx 38

(Squamata: Teiidae) constitui um excelente grupo taxonômico para investigar o papel dos 39

nichos climáticos sobre a especiação Neotropical, em especial na região Amazônica. Segundo 40

Harvey et al. (2012), atualmente são reconhecidas nove espécies para o gênero subdivididas 41

em três grupos (calcarata, paulensis e striata) (Figura 1) de acordo com a morfologia das 42

escamas dorsais: (1) grupo calcarata que inclui três espécies (K. calcarata, K. pelviceps e K. 43

altamazonica) associadas a formações florestais da Amazônia, Guianas e Mata Atlântica; (2) 44

o grupo paulensis que inclui quatro espécies (K. paulensis, K. viridistriga e K. vanzoi e K. 45

lagartija) associadas às formações abertas na Argentina, Bolivia, Paraguai e Brasil. Alguns 46

estudos no entanto ainda tratam K. lagartija como um sinônimo de K. viridistriga (Gallagher 47

e Dixon, 1992). Além disso, espécies não descritas já foram reconhecidas para o grupo 48

paulensis (Werneck et al. 2009). Por fim, (3) o grupo striata que inclui duas espécies, K. 49

striata associada a formações abertas do norte da América do Sul no Escudo das Guianas e 50

em formações abertas ao longo do baixo Amazonas e a espécie partenogenética K. borckiana, 51

distribuída nas formações abertas do nordeste da América do Sul e ilhas Caribenhas, porém 52

sem distribuição conhecida para o Brasil. 53

54

Figura 1. Espécies de lagartos do gênero Kentropyx representativas dos três grupos de 55

espécies reconhecidos no gênero. A: K. calcarata de Barrolândia, Bahia (foto de M. T. 56

Rodrigues); B: K. paulensis do Brasil (foto de C. Medolago; obtida em Harvey et al. 2012); 57

C: K. striata da Ilha de Maracá, Roraima (foto de M. T. Rodrigues). 58

59

Dentro desse contexto, neste estudo investigamos a evolução de nichos climáticos dos 60

lagartos do gênero Kentropyx e como estes se relacionam às tolerâncias climáticas e às 61

(A) (C) (B) (A)

14 flutuações climáticas pretéritas. Para tal inferimos inicialmente as relações filogenéticas do 62

gênero Kentropyx através de uma árvore de espécies com tempos de divergências inferida a 63

partir de múltiplos marcadores e de densa amostragem intraespecífica para a maioria das 64

espécies do gênero. Em seguida empregamos um extenso conjunto de dados geográficos para 65

todas as espécies que serviu de base para a interpretação e análises de evolução de nicho 66

climáticos do gênero. 67

68

2. OBJETIVOS 69

2.1 OBJETIVO GERAL 70

Investigar as relações filogenéticas do gênero de lagartos Kentropyx com base em 71

múltiplos marcadores moleculares e o papel da evolução dos nichos climáticos na especiação 72

em biomas abertas e florestais da América do Sul, interpretando as consequências dos padrões 73

observados para os mecanismos de especiação, biogeografia e conservação do gênero. 74

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 75

1) Inferir as relações filogenéticas de lagartos do gênero Kentropyx e diversificação 76

biogeográfica dos grupos associados às formações abertas e florestais. 77

2) Investigar a evolução de nichos climáticos de lagartos do gênero Kentropyx. 78

79

3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 80

Ahmadzadeh, F.; Flecks, M.; Carretero, M.A.; Bohme, W.; Engler, J.O.; Harris, D.J.; Ilgaz, 81

C.; Uzum, N.; Rodder, D. 2013. Rapid lizard radiation lacking niche conservatism: 82

phylogeny and ecological diversification within a complex landscape. Journal of 83

Biogeography, 40: 1807 – 1818. 84

Alvarado-Serrano, D.F. & Knowles, L.L. 2014. Ecological niche models in phylogeographic 85

studies: applications, advances and precautions. Molecular Ecology Resources, 14, 86

233-248. 87

Boucher, F.C.; Thuiller, W.; Davies, T.J.; Lavergne, S. 2014. Neutral biogeography and the 88

evolution of climatic niches. The American Naturalist, 183: 573 – 584. 89

15 Carnaval, A.C.; Hickerson, M.J.; Haddad, C.F.B.; Rodrigues, M.T.: Moritz, C. 2009. Stability 90

predicts genetic diversity in the Brazilian Atlantic Forest hotspot. Science, 323: 785 – 91

789. 92

Duran, A.; Pie, M.R. 2015. Tempo and mode of climatic niche evolution in Primates. 93

Evolution, 69: 2496 – 2506. 94

Evans, M.E.K.; Smith, S.A.; Flynn, R.S.; Donoghue, M.J. 2009. Climate, niche evolution, and 95

diversification of the “bird-cage” evening primroses (Oenothera, Sections Anogra and 96

Kleinia). The American Naturalist, 173: 225 – 240. 97

Felsenstein, J. 1985. Phylogenies and the comparative method. American Naturalist, 125: 1 98

– 15. 99

Felsenstein, J. 1985. Phylogenies and quantitative characters. Annual Review of Ecology 100

and Systematics, 19: 445 – 471. 101

Funk, W.C.; Caminer, M.; Ron, S.R. 2012. Proceedings of the Royal Society of London 102

Series B-Biological Sciences, 279: 1806 – 1814. 103

Gallagher, S.D.; Dixon, J. R. 1992. Taxonomic revision of the South American lizard 104

genus Kentropyx Spix (Sauria, Teiidae). Boll del Mus Reg di Sci Nat – Torino, 10: 105

125 – 171. 106

Geurgas, S.R.; Rodrigues, M.T. 2010. The hidden diversity of Coleodactylus amazonicus 107

(Sphaerodactylinae, Gekkota) revealed by molecular data. Molecular Phylogenetics and 108

Evolution, 54: 583 – 593. 109

Harvey, M. B.; Ugueto, G.N.; Gutberlet Jr, R.L. 2012. Review of teiid morphology with a 110

revised taxonomy and phylogeny of the Teiidae (Lepidosauria: Squamata). Zootaxa, 111

3459: 1 – 156. 112

Nyári, A.S.; Reddy, S. 2013. Comparative phyloclimatic analysis and evolution of ecological 113

niches in the Scimitar babblers (Aves: Timaliidae: Pomatorhinus). PLoS Biology, 8: 55 114

– 62. 115

Pyron A.R.; Costa, G.C; Patten, M.A.; Burbrink, F.T. 2015. Phylogenetic niche conservatism 116

and the evolutionary basis of ecological speciation. Biological Reviews, 90: 1248 – 117

1262. 118

16 Rabosky, D.L.; Santini, F.; Eastman, J.; Smith, S.A.; Sidlauskas, B.; Chang, J.; Alfaro, M.E. 119

2013. Rates of speciation and morphological evolution are correlated across the largest 120

vertebrate radiation. Nature Communications, 4: 1958. 121

Werneck, F. P. 2011. The diversification of eastern South American open vegetation biomes: 122

historical biogeography and perspectives. Quaternary Science Reviews, 30: 1630 – 123

1648. 124

Werneck, F.P.; Gamble, T.; Colli, G.R.; Rodrigues, M.T.; Sites J.R, J.W. 2012. Deep 125

diversification and long-term persistence in the South American ‘dry diagonal’: 126

integrating continent wide phylogeography and distribution modeling of geckos. 127

Evolution, 66: 3014 – 3034. 128

Wiens, J.J. 2004. Speciation and ecology revisited: phylogenetic niche conservatism and the 129

origin of species. Evolution, 58: 193 – 197. 130

131

17

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

3. CAPÍTULO I 146

147

148

Sheu, Y.; Pablo, J. Z.; Ribeiro - Junior, 149

M. A.; Avila-Pires, T. C.; Rodrigues, M. 150

T.; Colli, G. R. & Werneck, F. P. 2016. O 151

papel da evolução de nichos na 152

diversificação de lagartos do gênero 153

Kentropyx (Squamata: Teiidae). A ser 154

submetido para a PLoS ONE. 155

156

18

O papel da evolução de nichos na diversificação de lagartos do gênero 157

Kentropyx (Squamata: Teiidae) 158

Yumi Sheu1*

, Juan P. Zurano2, Marco A. R. Junior

3, Teresa Ávila-Pires

3, Miguel T. 159

Rodrigues4, Guarino R. Colli

5 & Fernanda P. Werneck

1,6 160

161

1 Programa de Pós Graduação em Genética, Conservação e Biologia Evolutiva, Instituto 162

Nacional de Pesquisas do Amazônia, Manaus, Brasil 163

2 Departamento de Sistemática e Ecologia, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 164

Brasil 165

3 Museu Paraense Emílio Goeldi, Universidade Federal do Pará, Pará, Brasil 166

4 Departamento de Zoologia, Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, 167

Brasil 168

5 Departamento de Zoologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade de Brasília, 169

Brasília, Brasil 170

6 Programa de Coleções Científicas Biológicas, Coordenação de Biodiversidade, Instituto 171

Nacional de Pesquisas da Amazônia, Manaus, Brasil 172

173

*Autor correspondente 174

E-mail: [email protected] (YS) 175

176

19 Resumo 177

Estudos de ecologia evolutiva e biogeografia molecular possuem importante potencial de 178

auxiliar na compreensão de padrões e processos de diversificação da biodiversidade, 179

principalmente em regiões megadiversas como a região Neotropical. Nós apresentamos uma 180

análise baseada em extensos dados filogenéticos e biogeográficos integrados a métodos 181

comparativos para investigar evolução de nichos de lagartos do gênero Kentropyx, 182

amplamente distribuído na América do Sul, ocupando formações florestais úmidas e 183

formações savânicas sazonalmente secas. Nós estimamos árvores gênicas e uma árvore de 184

espécies utilizando 5 marcadores independentes e recuperamos três clados que ocorrem em 185

formações florestais e savânicas, com diferentes tempos de divergência, e coincidem com os 186

grupos de espécies previamente propostos para o gênero. O cenário biogeográfico selecionado 187

indica o papel conjunto de eventos de vicariância a partir de ancestral de áreas abertas e 188

florestais e um evento fundador de especiação mais recente para as espécies do grupo striata 189

restrito às savanas do Escudo das Guianas. Modelos de nicho e perfis de tolerância climática, 190

dentro de um contexto filogenético, indicaram um conservatismo de nicho nos grupos que 191

englobam a Bacia da Amazônia e Escudos das Guianas. Por outro lado, recuperamos 192

divergência de nicho para o clado que ocupa as savanas do Escudo Brasileiro (grupo 193

paulensis), confirmado com análises de sobreposição e equivalência de nicho. A sobreposição 194

e conservatismo de nicho para as espécies do grupo calcarata, concordam com os indícios de 195

hibridização encontrados em nossas análises filogenéticas, principalmente nos limites 196

geográficos entre algumas espécies, o que possivelmente explicaria a ausência de 197

diferenciação de nichos ao longo do tempo nessas linhagens. Nosso estudo sugere que eventos 198

biogeográficos e de evolução das tolerâncias ecológicas e adaptação a novos nichos 199

ambientais tiveram importante papel nos padrões de especiação desse grupo de lagartos 200

Neotropicais. 201

20 Palavras chave: modelagem filoclimática, Kentropyx, especiação, Amazônia, Cerrado, 202

América do Sul 203

Key-words: phyloclimatic modeling, Kentropyx, speciation, Amazon, Cerrado, South 204

America 205

206

21 Introdução 207

A sistemática filogenética, ecologia evolutiva e biogeografia molecular podem atuar 208

de maneira interdisciplinar para auxiliar na compreensão dos fatores ecológicos e evolutivos 209

que operam em diversas escalas espaciais e temporais na formação de padrões de diversidade 210

[1], riqueza de espécies [2], evolução morfológica e de nichos ecológicos [3,4]. 211

A ecologia desempenha um papel importante na especiação, porque espécies 212

incipientes podem ocorrer em diferentes ambientes ou utilizar diferentes recursos (por 213

exemplo, microambientes) e portanto, podem implicar em diferentes pressões seletivas pelas 214

quais as espécies estão sujeitas, de forma que a seleção divergente conduz à especiação ou 215

diversificação em múltiplos eixos (e.g., genético, morfológico, climático, comportamental, 216

etc). Espécies filogeneticamente próximas tendem a ser mais similares em suas características 217

morfológicas e ecológicas quando comparadas a espécies distantes filogeneticamente [5]. Esta 218

tendência de linhagens próximas possuírem características ecológicas similares em escalas de 219

tempo evolutivo é conhecida como conservatismo de nicho ecológico (PNC), um conceito 220

chave para a compreensão do papel da divergência ecológica nos processos de especiação 221

[3,5–7]. O PNC tem sido associado tanto a cenários de especiação alopátrica, nos quais a falta 222

de habilidade adaptativa para transpor uma barreira geográfica formada levaria à especiação 223

[8,9], quanto de especiação ecológica, quando as espécies seguem ao longo do tempo nichos 224

ecológicos favoráveis que divergem lentamente do nicho ancestral em ambientes sob 225

alterações ecológicas [5]. Dessa forma, investigar o papel dos nichos dentro de contextos 226

evolutivos entre espécies (ou linhagens evolutivas) com distribuições associadas a ambientes 227

contrastantes pode fornecer percepções valiosas sobre os mecanismos relacionados à 228

diversificação e biogeografia histórica [10] e também ao futuro dessas espécies em cenários 229

de mudanças climáticas globais [11,12]. 230

Recentemente, estudos sobre evolução de nichos que avaliam e quantificam as 231

similaridades de nicho entre e dentro das espécies tornaram-se populares [13–15]. Além disso, 232

22 um novo campo de pesquisa tem emergido, integrando a modelagem de ninho ecológico ou de 233

distribuição das espécies (SDM) a filogenias datadas (ou modelagem filoclimática), como 234

uma forma de explorar os fatores climáticos que poderiam influenciar na distribuição 235

geográfica das espécies [16–21] e, auxiliar no melhor entendimento de como a especiação e 236

divergência de nicho podem se relacionar [22]. Por exemplo, Rato et al.,[23] investigando a 237

evolução de nichos de um complexo de espécies de Tarentola mauritanica (Gekkota: 238

Phyllodactylidae) na Bacia do Mediterrâneo evidenciaram um padrão de diversificação dentro 239

do complexo associado com a divergência e conservatismo de nicho em alguns clados. Outras 240

aplicações bem sucedida de estudos filoclimáticos para regiões geográficas diversas são 241

encontradas na literatura [17,19,21]. 242

Apesar de sua alta diversidade de espécies e alta heterogeneidade ambiental e 243

climática, estudos filoclimáticos integrativos em larga escala que enfoquem grupos de 244

organismos na região Neotropical são incipientes. Ademais, os efeitos dos contrastantes 245

nichos ambientais de biomas florestais e abertos da América do Sul sobre grupos 246

monofiléticos com espécies proximamente relacionadas com diferentes tolerâncias ecológicas 247

e distribuições muitas vezes restritas a um ou outro ambiente permanecem inexplorados 248

dentro de contextos evolutivos. Dessa forma, o gênero de lagartos Kentropyx (Squamata: 249

Teiidae), com ampla distribuição na América do Sul a leste dos Andes e espécies sabidamente 250

associadas a formações florestais (Amazônia e Mata Atlântica) e formações abertas (Cerrado 251

e Pantanal) sob diferentes condições ambientais [24], constitui um excelente modelo para 252

investigar como os nichos ecológicos moldaram a divergência e subsequente especiação ao 253

longo da escala evolutiva em regiões megadiversas. 254

O gênero Kentropyx, descrito por Spix em 1825, diferencia-se dos demais gêneros da 255

família Teiidae (à exceção de Dracaena) pela presença de escamas ventrais quilhadas, sendo 256

considerado o gênero da subfamília Teiinae mais distinto morfologicamente [25,26]. De 257

acordo com estudos prévios e a revisão recente de Harvey et al. [25], são atualmente 258

23 reconhecidas nove espécies subdivididas em três grupos, com base em características 259

qualitativas das escamas dorsais. O grupo calcarata inclui três espécies (K. calcarata, K. 260

pelviceps e K. altamazonica) associadas a formações florestais da Amazônia, Guianas e Mata 261

Atlântica, que contêm escamas dorsais e laterais pequenas do tipo granulares sendo 262

claramente distintas em relação à supra caudais em formato de placas quilhadas. O grupo 263

paulensis que inclui quatro espécies descritas (K. paulensis, K. viridistriga, K. vanzoi e K. 264

lagartija) associadas às formações abertas na Argentina, Bolívia, Paraguai e Brasil, que 265

possuem escamas laterais e dorsais do tipo granulares que aumentam gradativamente em 266

direção à cauda, onde não se distinguem claramente das supra caudais. Alguns estudos, no 267

entanto, tratam K. lagartija como um sinônimo de K. viridistriga [24]. Além disso, Werneck 268

et al., [27] reconheceram uma espécie ainda não descrita de Kentropyx na região do Jalapão 269

no estado do Tocantins-Brasil Central, incluída no grupo paulensis. Aqui também 270

reconhecemos uma segunda espécie candidata não descrita do grupo paulensis da região do 271

Parque Nacional das Sempre-Vivas em Diamantina, Minas Gerais. Por fim, o grupo striata 272

inclui duas espécies, K. striata associada a formações abertas do norte da América do Sul no 273

Escudo das Guianas e em formações abertas ao longo do baixo Amazonas e a espécie 274

partenogenética K. borckiana, formada a partir de uma hibridização entre K. calcarata e K. 275

striata [28,29] distribuída nas formações abertas do nordeste da América do Sul e ilhas 276

Caribenhas, porém sem distribuição conhecida para o Brasil. Ambas espécies do grupo 277

striata, apresentam escamas dorsais alargadas em placas organizadas em fileiras e escamas 278

laterais granulares [24,27]. 279

Estudos iniciais propuseram que, durante a evolução de Kentropyx a partir de um 280

ancestral florestal, as escamas dorsais teriam aumentado em tamanho (e consequentemente 281

diminuído em número total) e os poros femorais decrescido em número conforme a ocupação 282

de ambientes abertos e evolução de tolerância ao calor, de forma que os grupos calcarata, 283

paulensis e striata teriam divergido sucessivamente [24,30]. No entanto esses estudos não 284

24 incorporavam análises filogenéticas e até mesmo a monofilia dos grupos de espécies era 285

incerta. 286

Desde então, a história evolutiva de Kentropyx tem sido objeto de diversas 287

investigações que confirmaram a monofilia dos três grupos de espécies [25,27,29]. No 288

entanto, o posicionamento filogenético dos grupos segue controverso. Recentemente, 289

Werneck et al., [27] inferiram as relações filogenéticas dos três grupos de espécies com base 290

em dados morfológicos e moleculares (genes mitocondriais 12S e 16S) e recuperaram K. 291

striata como a primeira espécie do gênero a divergir. Além disso, análises biogeográficas 292

apontaram o Escudo das Guianas como a provável área de distribuição ancestral do gênero, 293

com um possível ancestral de áreas abertas savânicas. Esse resultado não concorda com 294

propostas anteriores de que K. striata seria a espécie mais divergente do gênero e mudou a 295

interpretação biogeográfica quanto o papel dos nichos ecológicos e de ambientes abertos e 296

florestais na especiação do gênero [27]. Entretanto, uma análise filogenética mais robusta 297

baseada em múltiplos marcadores se faz necessária para melhorar o suporte e confiança do 298

posicionamento filogenético dos três grupos de espécies de Kentropyx e interpretações 299

biogeográficas e ecológicas associadas. 300

Dentro desse contexto, nesse trabalho fazemos uso de uma abordagem filoclimática 301

integrativa para investigar o papel dos nichos climáticos na especiação e história 302

biogeográfica de um conspícuo grupo de lagartos amplamente distribuído na Amazônia e 303

biomas da diagonal seca Sul-Americana. 304

305

Materiais e Métodos 306

Dois conjuntos de dados foram utilizados para investigar a evolução de nichos do gênero 307

Kentropyx. Primeiramente, averiguamos as relações filogenéticas das espécies do gênero na 308

forma de uma árvore de espécies com comprimento dos ramos e tempos de divergências com 309

o uso de dados multi-locus. Em seguida, inferimos modelos de nicho ecológico para cada 310

25 espécie do gênero, utilizando variáveis ambientais e vegetacional que serviram de base para 311

análises filoclimáticas subsequentes. 312

313

Amostras de DNA e preparação dos dados 314

Coletamos dados moleculares a partir de amostras de tecidos (músculo e fígado) 315

provenientes de 177 espécimes do gênero Kentropyx representando 9 espécies (todas as 316

espécies do gênero à exceção de K. viridistriga e K. lagartija porém incluindo duas novas 317

espécies não descritas do grupo paulensis) de 70 localidades distintas (Tabela S1). Utilizamos 318

uma amostra de Ameiva ameiva como grupo externo para as análises filogenéticas (Tabela 319

S1). As amostras provêm de espécimes depositados na Coleção de Anfíbios e Répteis do 320

Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA-H), Coleção Herpetológica da 321

Universidade de Brasília (CHUNB), Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo 322

(MZUSP), Museu Paraense Emílio Goeldi (MPEG), Royal Belgian Institute of Natural 323

Sciences (amostras da Guyana coletadas pelo Dr. Phillipe Kok) e Coleção Herpetológica da 324

Universidade Federal do Rio Grande do Norte (CHBEZ). Os procedimentos de coleta de 325

dados genéticos foram realizados no Laboratório Temático de Biologia Molecular do Instituto 326

Nacional de Pesquisas da Amazônia (LTBM/INPA). 327

O protocolo Wizard Genomic DNA Purification Kit foi usado na extração de DNA e 328

fragmentos dos genomas mitocondrial e nuclear foram amplificados pela reação em cadeia da 329

polimerase (ou Polymerase Chain Reaction – PCR) utilizando o GoTaq Green MasterMix 330

(Promega Corporation). Utilizamos nesse estudo os genes mitocondriais cytochrome b (cytb) 331

e o RNA ribosomal 16S e os genes nucleares RP40, R35, SNCAIP e DNH3. Detalhes sobre 332

os primers e protocolos de PCR são listados na Tabela S2. 333

A purificação do produto de PCR amplificado foi realizada com a adição de 334

Polietilenoglicol (PEG, 1 g/mL) misturado, incubado a 37ºC por 15 minutos, centrifugado a 335

12000 rpm por 15 minutos. As reações de sequenciamento foram realizadas utilizando o 336

26 DYEnamicTM ET terminator cycle sequencing kit (Amersham Pharmacia Biotech, Sweden). 337

As reações foram analisados em um sequenciador automatizado ABI3130xl no LTBM/INPA 338

e as sequências obtidas foram editadas no programa Geneious 7.0 [31] e alinhadas no Muscle 339

[32]. O modelo evolutivo mais apropriado para a reconstrução filogenética foi estimado 340

através do critério de informação Bayesiana (BIC) no programa JModeltest 2.1.7 [33] e a fase 341

gamética de indivíduos heterozigotos para os marcadores nucleares foi resolvida com o 342

programa PHASE v2.1.1 [34]. 343

344

Análises filogenéticas e datação 345

Estimamos árvores filogenéticas para cada gene, para as sequencias mitocondriais 346

concatenadas e para as sequencias nucleares concatenadas com base em inferência Bayesiana 347

dentro da cadeia de Monte Carlo (MCMC) com 10.000.000 de gerações, sendo amostradas 348

uma árvore a cada 1000 gerações, implementadas no programa MrBayes 3.1.2 [35]. Os 349

modelos de substituições de nucleotídeos foram selecionados para cada gene e partição 350

individualmente, usando o critério de informação de Akaike (AIC) através do software 351

JModeltest 2.1.7 [33]. O programa TRACER v 1.4.1 [36] foi usado para avaliar a 352

convergência e estacionaridade de todos os parâmetros amostrados pelas análises; 10% das 353

árvores geradas antes das cadeias de Monte Carlo convergirem foram descartadas como burn-354

in. 355

Estimamos a árvore de espécies (specie tree) a partir das árvores gênicas dos múltiplos 356

locos sob um modelo coalescente e, estimamos simultaneamente os tempos de divergência 357

usando o programa *BEAST versão 1.6.2 [37,38]. A calibração das estimativas dos tempos de 358

divergência foi feita empregando as taxas de substituição para marcadores mitocondriais de 359

0,65% modificações/milhões de anos [39], amplamente utilizado para a datação filogenética 360

na ordem Squamata. Usamos o relógio molecular relaxado não correlacionado (Lognormal 361

relaxed clock - uncorrelated) para permitir uma heterogeneidade na taxa entre linhagens e o 362

27 modelo de especiação de Yule (Yule Process pure-birth). Cinco corridas independentes foram 363

realizadas, usando MCMC simulações por 200.000.000 gerações cada, com uma frequência 364

de amostragem a cada 20.000 gerações. Posteriormente, combinamos as corridas e árvores 365

utilizando o programa LogCombiner [37] e descartamos 10% das primeiras árvores como 366

burn-in. Por fim, computamos a árvore de credibilidade máxima de clados (maximum clade 367

credibility tree – MCC) usando TreeAnnotator v1.4.8 [37]. Usamos BEAGLE versão 1.0 368

[40], uma interface de programação para acelerar análises e o programa Figtree v1.3.1 para 369

traçar e visualizar todas as árvores de genes e espécies. 370

371

Reconstrução biogeográfica 372

Para reconstruir a história biogeográfica do gênero de lagartos Kentropyx utilizamos 373

uma abordagem probabilística para modelar a evolução das distribuições geográficas das 374

espécies que leva em consideração o ajuste dos dados a múltiplos modelos biogeográficos 375

[41]. Realizamos as análises como base na árvore de espécies estimada e usando o pacote 376

BioGeoBears [42] no R vs.3.1.2 [43]. Todos os modelos foram testados, incluindo: 377

Dispersão-Extinção-Cladogênese (DEC) [44], Inferência Bayesiana geográfica (BAYAREA) 378

[45] e Dispersão-Vicariância (DIVALIKE) [46]. Além disso, testamos também o parâmetro 379

de especiação com efeito fundador, dispersão por salto (+ J) para todos os modelos. O ajuste 380

de cada um dos diferentes modelos foi avaliado utilizando o critério de informação de Akaike 381

(AIC). Para as análises identificamos cinco áreas geográficas principais habitadas pelas 382

espécies do gênero: formações florestais do Escudo das Guianas (EGF), formações abertas do 383

Escudo das Guianas (EGA), Oeste da Bacia Amazônica (BAO), Leste da Bacia Amazônica 384

(BAL) e Escudo Brasileiro (EB). 385

386

Registros geográficos de ocorrência 387

Nesse estudo, reunimos registros de ocorrência a partir de uma extensa revisão 388

28 realizada anteriormente [47], na qual identificações e registros de ocorrência das espécies do 389

gênero foram cuidadosamente averiguados em visitas a diversas coleções e museus científicos 390

nacionais e internacionais. Essas informações foram complementadas com dados de 391

ocorrência adicionais das espécies averiguados [27], registros compilados durante o processo 392

de composição da lista de espécies de lagartos brasileiros organizada pelo ICMBio (G. R. 393

Colli, Comm. Pessoal), na base de dados speciesLink (http://splink.cria.org.br) e na literatura 394

[25]. Além disso, foi incluído também em nosso banco de dados geográficos, os registros de 395

ocorrência referentes às amostras de tecido sequenciadas no presente estudo. No total, 396

obtivemos 1552 pontos de ocorrência para as nove espécies representadas na árvore de 397

espécies: K. calcarata (829), K. altamazonica (256), K. pelviceps (209), K. paulensis (50), K. 398

vanzoi (27), Kentropyx sp1-TO (13), Kentropyx sp2-MG (1), K. striata (152) e K. borckiana 399

(15). 400

401

Caracterização do nicho ecológico 402

No tratamento dos dados, realizamos primeiramente uma filtragem espacial dos 403

registros de ocorrência para evitar localidades duplicadas, reduzindo assim efeitos de 404

overfitting nos modelos de distribuição de espécies e permitindo uma maior acurácia dos 405

dados. No total, após a filtragem espacial obtivemos os pontos de ocorrência das nove 406

espécies respectivamente: K. calcarata (565), K. altamazonica (235), K. pelviceps (193), K. 407

paulensis (48), K. vanzoi (25), Kentropyx sp1-TO (3), Kentropyx sp2-MG (1), K. striata (130) 408

e K. borckiana (15). O pequeno número de amostras disponíveis para Kentropyx sp1-TO e 409

Kentropyx sp2-MG se deve ao fato de que são espécies recentemente identificadas [27] porém 410

ainda não descritas, de forma que os seus reais limites de distribuição são ainda 411

desconhecidos. Diversos trabalhos têm destacado o efeito negativo de poucas amostras sobre 412

a performance nos modelos [48–50]. De acordo com Pearson et al. [51], o desempenho do 413

modelo decresce muito para amostras com menos de 5 registros. Assim, optamos por não 414

29 implementarmos as análises de nicho para as espécies Kentropyx sp1-TO e Kentropyx sp2-415

MG. No entanto usamos as duas espécies na reconstrução da árvore de espécies e as 416

removemos a posteriori da árvore inferida. 417

Como variáveis preditoras, utilizamos dezenove variáveis bioclimáticas (disponíveis 418

em: http://www.worldclim.org/com) em uma resolução de 2.5 arcmin (~5km) que resumem 419

os dados de precipitação e temperatura atuais [52], uma variável de índice de aridez global 420

(disponível em: http://www.csi.cgiar.org) e uma variável de cobertura vegetal (disponível em: 421

http://glcf.umd.edu/data/landsatTreecover/). Considerando as distribuições de todas as 422

espécies, reduzimos a extensão das variáveis climáticas ao nosso background (x mínimo -423

81.375, x máximo 34.79167, y mínimo -29.79167, y máximo 11.95833). O nível de 424

correlação entre as variáveis foi testado utilizando uma matriz de correlação de Pearson e para 425

evitar a super-parametrização dos modelos removemos nove das vinte uma variáveis 426

preditoras devido a sua alta correlação (R>0.86). A lista completa das 12 variáveis usadas nas 427

análises subsequentes está disponível na Tabela S3. 428

A partir dos dados de ocorrência e das doze variáveis selecionadas construímos 429

modelos de nicho ecológico para cada espécie utilizando o software MaxEnt vs.3.3.3k [53] 430

com o pacote dismo v.1.0-15 [54] no R vs.3.1.2 [43]. MaxEnt é um algoritmo que realiza 431

previsões ou inferências a partir de um conjunto de dados com informações incompletas 432

(apenas dados de presença) baseando-se no princípio de máxima entropia, assumindo que a 433

melhor aproximação para uma distribuição de probabilidades desconhecidas é aquela que 434

satisfaz qualquer restrição à sua distribuição [53,55]. 435

Para todas as espécies realizamos 20 réplicas independentes utilizando cross-436

validation, onde dividimos 75% dos dados de ocorrências para a calibração dos modelos 437

(treino) e retivemos 25% dos pontos para avaliar os modelos (teste). Para detalhes sobre como 438

funciona o cross-validation ver [56]. O desempenho dos modelos foi avaliado através do 439

parâmetro pré-definido conhecido como área abaixo da curva (AUC, do inglês Area Under 440

30 the Curve), que quantifica o grau em que o modelo identifica presenças acuradamente do que 441

uma previsão randômica [53]. 442

443

Evolução de nichos 444

Fazemos uso de métodos integrativos recentes que possibilitam caracterizar e 445

quantificar a amplitude da variação dos parâmetros ecológicos ao longo das distribuições 446

geográficas das espécies durante suas histórias evolutivas através do uso de perfis de 447

ocupação de nicho predito (PNO, do inglês predicted niche occupancy) [17–19]. Para as 448

análises e caracterização dos PNOs integramos as probabilidades de distribuição do MaxEnt 449

para cada variável usada nas construções dos modelos de nicho, para gerar histogramas de 450

PNOs para cada variável, utilizando as predições de adequabilidade encontradas pelos 451

modelos de nicho ecológico e quantificamos as tolerâncias e a ocupação das dimensões 452

climáticas do nicho. Avaliamos posteriormente a evolução de nichos através de análises de 453

reconstrução de nicho ancestral para cada PNO, estimando a máxima verossimilhança para 454

cada variável climática em cada nó interno da filogenia calibrada nesse estudo, assumindo 455

evolução por movimento browniano (BM) [57,58]. A análise baseia-se em valores de traços 456

de nicho atuais, reconstruindo a distribuição da tolerância climática em vez de reconstruir a 457

tolerância máxima, mínima ou média [17] e pode transmitir informações sobre a 458

direcionalidade da evolução de nicho e tendências como convergência e divergência [19]. 459

Para ambas as análises (PNO e reconstrução de nicho ancestral), usamos o pacote Phyloclim 460

[12] v.0.9-4 implementado no R Heibl e Clement, [59] 461

462

Conservatismo e divergência de nicho 463

Para a análise dos padrões de conservatismo e divergência de nicho entre as espécies 464

de Kentropyx, utilizamos as mesmas variáveis ambientais utilizadas para a construção dos 465

modelos de nicho. Usamos o mesmo framework de Broennimann et al. [15] realizado no R 466

31 v.3.1.2 [43]. Esta abordagem calcula a medida observada de sobreposição de nicho e compara 467

com a medida de sobreposição de nicho randomizado. Entre os quatro métodos testados por 468

Broennimann et al. [15], a PCA-env foi considerada com a melhor performance para realizar 469

essa análise. Esse método corrige o viés de amostragem potencial dividindo o número de 470

vezes em que as espécies ocorrem em um ambiente pela frequência de localidades na região 471

que possuem aquelas condições ambientais. Sem essa correção, as medidas de sobreposição 472

de nicho entre espécies são superestimadas [15]. 473

Além de nossa amostragem de registros georreferenciados observados para cada 474

espécie, obtivemos um conjunto de 1000 pontos extraídos randomicamente para cada espécie 475

para caracterizar o background de condições ambientais. Adotamos como fonte primária a 476

classificação biogeográfica global proposta por Olson et al. [60], com base nas ecorregiões 477

nas quais cada espécie do gênero Kentropyx ocorre. Nesse estudo, consideramos os dois 478

primeiros eixos de uma PCA calibrada em todo o espaço ambiental do background para a 479

comparação par-a-par entre as espécies (por exemplo, K. altamazonica versus K. striata). As 480

ocorrências de cada espécie e condições ambientais foram subdivididas em um grid r x r 481

células. Definimos a resolução r para 100 e cada célula no espaço ambiental foi convertida em 482

densidades usando um estimador de densidade suave de Kernel. Posteriormente, as 483

densidades de grids foram usadas para calcular um score de sobreposição de nicho observada 484

de cada par de espécies utilizando a métrica Schoener’s D [61] que varia de 0 a 1 (0 indicando 485

ausência de sobreposição e 1 sobreposição completa), gerando dessa forma um gradiente de 486

dissimilaridade para nichos. 487

Por fim, realizamos duas randomizações para testar o grau de similaridade ou 488

divergência/evolução de nichos entre as espécies: o teste de equivalência de nicho e o teste de 489

similaridade de nicho [13]. O primeiro compara se os nichos das duas espécies em cada 490

comparação par-a-par são mais equivalentes do que o esperado ao acaso (i.e. um teste de 491

conservatismo de nicho no sentido mais estrito), compilando todas as ocorrências das duas 492

32 espécies que foram aleatorizadas e divididas em dois conjuntos de dados. O processo é 493

repetido 100 vezes e a sobreposição de nicho D então calculada. Se o valor observado de 494

sobreposição de nicho está contido no intervalo de 95% de confiança, não se rejeita a hipótese 495

nula de equivalência de nicho. O segundo teste calcula as sobreposições de nichos com base 496

nas condições ambientais dos registros de uma espécie (observado) e registros gerados 497

aleatoriamente dentro do background disponível da segunda espécie e vice e versa e 498

basicamente visa responder se o nicho predito para uma espécie consegue prever a ocorrência 499

da segunda espécie melhor do que esperado pelo acaso [8]. O teste de similaridade de nicho é 500

também baseado em 100 repetições. Se a sobreposição observada é maior que o intervalo de 501

confiança de 95% dos valores simulados, a espécie ocupa ambientes em ambos os intervalos 502

que são mais similares entre si do que o esperado ao acaso. Esperamos que as espécies de 503

Kentropyx de um mesmo grupo de espécies apresentem maior similaridade de nichos 504

ecológicos do que comparações emtre espécies de grupos divergentes, indicando que o 505

conservatismo de nicho possa ter sido importante na especiação ecológica entre estas. Por 506

outro lado, esperamos maior divergência entre espécies de grupos diferentes, indicando que a 507

evolução de nichos tenha tido um papel maior na especiação nesses casos. 508

509

Resultados 510

Relações filogenéticas e cenários biogeográficos 511

Sequenciamos um total de 534 e 524 pares de bases para os genes Cytb (94 indivíduos) e 512

16S (170 indivíduos) respectivamente, totalizando 1058 pares de bases para genes 513

mitocondriais. Os genes nucleares SNCAIP (181 indivíduos), DNH3 (180 indivíduos), R35 514

(181 indivíduos) e RP40 (173 indivíduos), apresentaram 482, 646, 448 e 370 pares de base 515

respectivamente, totalizando 1946 pares de bases para genes nucleares. Os modelos 516

evolutivos mais adequados sob o critério BIC foram GTR+I+G para o gene 16S, TPM2uf+G 517

33 para Cytb, K80+I para DNAH3, K80+G para R35, K80+G para RP40 e HKY+I para 518

SNCAIP. 519

Estimamos as relações filogenéticas por inferência Bayesiana com base nos conjuntos de 520

dados separados por gene e concatenados (mitocondriais e nucleares; Fig S1, Fig S2). Entre 521

todas as árvores geradas o gene cytb foi o marcador que revelou maior estruturação para os 522

grupos das espécies de Kentropyx (Fig. 2). Em contraste, algumas das árvores gênicas 523

nucleares e do gene 16S tiveram pouca resolução, apresentando em alguns casos parafilia para 524

algumas espécies e muitas politomias (Fig S2). 525

Apesar do baixo suporte para alguns ramos, a topologia de cytb confirmou a monofilia 526

dos três grupos de espécies: um clado florestal composto por K. altamazonica, K. calcarata, e 527

K. pelviceps (grupo calcarata). O grupo calcarata aparece como grupo irmão ao clado de 528

vegetações abertas que inclui dois subclados, um consistindo por K. vanzoi, K. paulensis, 529

Kentropyx sp1-TO e Kentropyx sp2-MG (grupo paulensis) e o outro composto por K. striata 530

(grupo striata). Ainda que a monofilia dos três grupos tenha sido confirmada com a 531

amostragem intraespecífica mais densa que empregamos em relação a estudos anteriores, 532

algumas das relações das espécies do grupo calcarata ainda não foram bem resolvidas. Por 533

exemplo, indivíduos de K. calcarata se agruparam em diferentes clados, alguns inclusive 534

mais proximamente relacionados às outras espécies do grupo (Fig. 2). 535

A análise com os genes nucleares concatenados resultou em uma topologia melhor 536

resolvida do que as árvores gênicas individuais. Entretanto, pouca estruturação intraespecífica 537

foi observada, em especial para as espécies do grupo calcarata, e, portanto, as relações entre 538

os indivíduos da mesma espécie ficaram pouco resolvidas (Fig S1). O gene mitocondrial 16S 539

evidenciou uma alta diferenciação entre as suas sequências sem, no entanto, apresentar boa 540

resolução gerando assim, incertezas a respeito das relações filogenéticas entre as espécies (Fig 541

S2 A). Dessa forma, optamos por não utilizar o gene 16S para análises subsequentes de árvore 542

de espécies e estimativa de tempos de divergência. Dentre as espécies de Kentropyx, K. striata 543

34 é a que apresentou maior estrutura intraespecífica tanto para os genes mitocondriais quanto 544

para os nucleares (Fig. 2 e Fig. S1). 545

A árvore de espécies multi-loci inferida com o *BEAST ,recuperou com suportes 546

moderados a altos a monofilia dos três grupos de espécies de Kentropyx (Fig. 3). A árvore 547

evidenciou um primeiro evento de divergência (PP=1) do grupo calcarata (grupo de florestas 548

tropicais úmidas) em relação ao grupos striata e paulensis (grupos de formações abertas da 549

diagonal seca) ocorrendo durante o Terciário, no Mioceno, há cerca de 20 milhões de anos 550

atrás-Ma (Fig 3). O evento de diversificação seguinte foi responsável pela divergência entre 551

os grupos paulensis e striata (PP=0.79) no Mioceno há aproximadamente 13.9 Ma. A 552

divergência do grupo calcarata foi estimada para aproximadamente 11.2 Ma, durante o 553

Mioceno médio sendo K. pelviceps (PP=0.89) a primeira espécie a divergir seguida de K. 554

calcarata e K. altamazonica (PP=0.91). 555

A divergência do grupo paulensis (PP=0.98) foi estimada para o final do Mioceno por 556

volta de 9.1 Ma. Dentro do grupo paulensis a espécie Kentropyx sp2 MG foi a primeira a 557

divergir há 9.16 Ma, seguida por K. vanzoi que é espécie irmão do agrupamento que inclui 558

Kentropyx sp1-TO e K. paulensis (Fig 3). Nossas análises também indicam que a 559

diversificação do grupo striata (com PP=0,89) se iniciou mais recentemente, durante o 560

Quaternário há aproximadamente 2.1 Ma no Pleistoceno. 561

A análise do BioGeoBEARS selecionou o modelo de dispersão-vicariância com o 562

evento fundador de especiação (DIVALIKE + J) como modelo que melhor explicou nossos 563

dados e o segundo melhor modelo gerado foi o DIVALIKE (Fig 4 e Fig S3). A reconstrução 564

das distribuições ancestrais baseada no modelo DIVALIKE+ J obteve LnL=-11.26 e 565

AIC=26.53 e o DIVALIKE gerou LnL=-11.26 e AIC=28.53 (Tabela 1). 566

O parâmetro log (LnL) foi o mesmo em ambos modelos, no entanto o modelo 567

DIVALIKE+J foi melhor do que o segundo de acordo com os valores de AIC. No geral, todos 568

os modelos implementados com o parâmetro evento fundador (J) foram melhores do que os 569

35 mesmos modelos sem esse componente. O DIVALIKE+J inclui o parâmetro relativo à 570

dispersão por salto (jump dispersal) sugerindo que a origem do grupo ocorreu a partir de um 571

ancestral distribuído tanto em áreas abertas do Escudo Brasileiro quanto em áreas florestais do 572

oeste da bacia Amazônica há aproximadamente a 20 Ma. Esse ancestral teria sofrido um 573

evento de especiação vicariante em dois grupos: um grupo distribuído apenas no oeste da 574

bacia Amazônica que formaria as espécies do grupo calcarata e uma dispersão secundária de 575

K. calcarata para ocupar o leste da bacia Amazônica e áreas florestais do Escudo das Guianas 576

e um segundo grupo distribuído exclusivamente no Escudo Brasileiro que formaria 577

posteriormente as espécies do grupo paulensis e um evento fundador de especiação 578

subsequente para as áreas abertas da região do Escudo das Guianas onde K. striata e K. 579

borckiana diversificaram durante transição Plioceno-Pleistoceno (Fig 4). 580

581

Tabela 1. Estimativas de verossimilhança e parâmetros estimados pelos modelos 582 biogeográficos testados no BioGeoBEARS. 583

Modelos LnL Número de parâmetros d e j AIC

DEC -15.17 2 0.011 0.011 0 34.35

DEC+J -12.78 3 0.0036 1.0e-12 0.057 31.56

+DIVALIKE -11.26 2 0.025 0.42 0 28.53

++DIVALIKE+J -11.26 3 0.025 0.42 1.0e-05 26.53

BAYAREALIKE -12.88 2 0.0100 1.0e-12 0 29.77

BAYAREALIKE+J -11.67 3 0.0042 1.0e-12 0.045 29.33

Melhor modelo (++) e segundo melhor modelo (+) são destacados em negrito. Abreviações: 584

LnL = log likelihood, d = taxa de dispersão por milhão de anos ao longo dos ramos, e = taxa 585

de extinção por milhão ano ao longo dos ramos, j = evento fundador de especiação, 586

ponderado por evento de especiação. 587

588

Caracterização de nichos ecológicos 589

Os modelos de nichos ecológicos que estimamos ilustram bem as distribuições 590

conhecidas e a grande heterogeneidade de hábitats ocupados pelas espécies do gênero 591

Kentropyx (Fig S4). Os modelos não estimaram grandes áreas de super-predição fora das 592

36 distribuições conhecidas das espécies, salvo poucas exceções como K. vanzoi que teve uma 593

grande área no sudeste do Brasil predita como de alta adequabilidade mas para onde a espécie 594

não tem registro conhecido (Fig S4). Os valores de AUC obtidos nos modelos variaram de 595

0.93 até 0.99, indicando uma alta performance dos modelos (Tabela S3) [62]. A contribuição 596

das doze variáveis selecionadas para os modelos ecológicos variou de 0 a 56.7% (Tabela S3). 597

Apesar de não estar clara a tendência em certas preferências das variáveis entre as espécies, 598

nós observamos que a variável cobertura vegetal e precipitação do trimestre mais quente 599

(Bio18) geralmente contribuíram mais para os modelos em quase todas as espécies. Entre as 600

espécies de lagartos Kentropyx com maior distribuição encontramos K. calcarata, que ocupa 601

os mais variados ambientes como os Escudos das Guianas, a Amazônia (ocidental e oriental), 602

Matas de galerias no Cerrado e parte da Floresta Atlântica [63]. K. altamazonica também 603

ocupa uma ampla região, principalmente na Amazônia ocidental, Venezuela, Colômbia, Peru 604

e Bolívia. No Brasil, estende-se para o leste ao longo do vale do Amazonas até o baixo Rio 605

Xingu. K. pelviceps ocupa preferencialmente a Amazônia ocidental, no Brasil (Amazonas, 606

Acre), Colômbia, Equador e Peru [63]. As espécies K. paulensis e K. vanzoi compartilham 607

grande parte das suas distribuições no Escudo Central Brasileiro. Em contraste com a ampla 608

região ocupada por algumas espécies, observamos a distribuição restrita de K. striata e K. 609

borckiana no Escudo das Guianas, especialmente nas formações abertas ao norte da América 610

do Sul. 611

612

PNOs, evolução e conservatismo de nicho 613

A partir dos modelos gerados pelo MaxEnt, inferimos os PNOs e analisamos a história de 614

ocupação dos nichos e possíveis disparidades. Os PNOs evidenciaram uma heterogeneidade 615

sutil na ocupação de cada variável bioclimática entre os grupos de espécies do gênero, em 616

especial no contraste entre o grupo paulensis e os outros dois (Fig 5A-C; Fig S5). Por 617

exemplo, o espectro de temperatura média anual (Bio1) tolerada pelas espécies foi entre 16° e 618

37 30°C, com sobreposição dos grupos striata e calcarata para temperaturas ótimas mais quentes 619

(>26°C). O grupo paulensis (K. vanzoi e K. paulensis) do bioma Cerrado no Escudo 620

Brasileiro apresentou temperatura ótima de aproximadamente 24°C (Fig 5). 621

A variável amplitude anual de temperatura (Bio7) (Fig 5B) apresentou-se distinta entre 622

dois grupos principais: o grupo paulensis (K. vanzoi e K. paulensis) e o grupo composto por 623

striata e calcarata. Esse último foi observado o espectro da amplitude térmica anual grande 624

para os grupos calcarata (K. calcarata, K. altamazonica e K. pelviceps) variando entre 5° até 625

22.5° salientado pela composição do grupo amplamente distribuído na Bacia Amazônica 626

(central e oriental) com ocorrência nos Escudos das Guianas, Floresta Atlântica (região 627

nordeste) e também Matas de galerias no norte do Cerrado. A amplitude anual de temperatura 628

tolerada foi mais restrita para grupo striata (K. striata e K. borckiana) entre 6° a 15°C com 629

ocorrência nas savanas do Escudo das Guianas. K. paulensis e K. vanzoi (grupo paulensis) 630

apresentaram uma amplitude térmica anual variando entre 10° a 23°C. 631

A precipitação anual (Bio12) evidenciou contrastes entre as distribuições das espécies 632

Kentropyx, agrupando-as as espécies do grupo calcarata e striata que apresentaram uma 633

precipitação maior >2000 mm (Fig 5C). Em contraste, as espécies grupo paulensis 634

apresentaram valores de precipitação anual menores com ótimo <2000 mm. Vários perfis de 635

PNOs das variáveis encontraram um padrão semelhante nas sobreposições das distribuições 636

das tolerâncias entre os grupos de espécies (Fig S5). 637

A análise dos PNOs dentro do contexto filogenético evidência a radiação de algumas 638

espécies em uma variedade de condições climáticas (Fig 5D-F, Fig S6). A temperatura média 639

anual (Bio1) mostra uma divergência ao longo de um gradiente durante a diversificação 640

filogenética das espécies sul-americanas (Fig 5D). As espécies do grupo calcarata habitam 641

regiões com temperatura médias anuais entre 25° - 26°C. Entretanto, a radiação do gênero 642

Kentropyx foi acompanhada da divergência para regiões com temperaturas mais inferiores 643

ocupadas pelas espécies K. vanzoi e K. paulensis (com médias anuais entre 22° a 24°C 644

38 respectivamente), até as regiões mais quentes do norte da América do Sul ocupadas por K. 645

striata e K. borckiana (com temperatura médias anuais ótimas >26°C). 646

A amplitude anual da temperatura (Bio7) evidencia uma grande divergência no espaço 647

climático entre as espécies K. paulensis e K vanzoi que ocupam a região do Escudo Brasileiro 648

no bioma Cerrado e apresentaram valores bastante semelhantes (de 16° a 18°C), das espécies 649

do grupo striata que habitam a região dos Escudos das Guianas (entre 11.6°C e 12°C) e do 650

grupo calcarata que mostram valores entre 13° a 14°C (Fig 5E). Já a variação e divergência 651

nos valores de precipitação mostra que a diversificação foi acompanhada de uma maior 652

adequação das espécies a ambientes úmidos com regimes altos de precipitação (Fig 5F). Nota-653

se também uma divergência neste último aspecto entre as espécies do grupo striata e do grupo 654

calcarata, com as primeiras ocupando regiões com valores de precipitação mais baixos 655

localizadas em regiões de savana no norte da América do Sul (<2000mm anuais), em 656

contraste com maior ocupação de regiões mas chuvosas da Amazônia ao norte do continente 657

Sul americano pelas espécies do grupo calcarata. Assim, de forma geral as espécies têm 658

ocupado e se diversificado ao longo do continente, desde regiões mais secas a regiões mais 659

úmidas, com regimes de chuva variados e divergentes. 660

Resultados a partir de uma análise de PCA-env demonstraram que em todas as 661

comparações entre espécies, a soma dos dois primeiros eixos da PCA explica entre 51.22% e 662

17.80% da variância total. A caracterização dos backgrounds de condições ambientais de 663

todas as espécies, assim como a contribuição das 12 variáveis para cada PC em todos as 664

comparações par-a-par são detalhadas no material suplementar (Fig S7, Fig S8). A 665

sobreposição dos nichos medida entre as espécies comparadas par-a-par a partir do índice D 666

foi em geral baixa, todas as comparações mostraram D < 0.41 (Tabela 2), com variação nos 667

pares de nicho entre 0.41 (Kalt - Kpel) e 0.01 (e.g., Kpau - Kpel). Os maiores valores de 668

sobreposição foram encontrados, no entanto, para comparações entre espécies do mesmo 669

grupo (Tabela 2). A equivalência de nicho foi rejeitada para todas as comparações o que 670

39 sugere que todas as espécies possuem nichos significativamente mais distintos do que o 671

esperado ao acaso, ou seja, seus nichos não são idênticos (Tabela 2). Em sumário, todas as 672

comparações entre espécies do mesmo grupo e entre espécies do grupo calcarata e do grupo 673

striata indicaram similaridade e conservatismo de nicho em ambas direções. Por outro lado, 674

comparações entre espécies dos grupos paulensis e striata ou calcarata e paulensis resultaram 675

em relações não significativas (ou em apenas uma das direções) ou divergência significativa 676

(Kstr x Kvan). 677

678

Tabela 2. Medidas de sobreposição (medida por D), equivalência e similaridade de nicho 679

entre as espécies do gênero Kentropyx comparadas par-a-par. 680

681

Valores significativos com P < 0,05 n o teste de equivalência de nicho e que saiam do 682

intervalo de confiança de 95 % do teste de similaridade de nicho são exibidas em negrito: (+) 683

Conservatismo e (++) Divergência. Abreviação das espécies em Kalt: K. altamazonica; Kbor: 684

Comparação

y→x

Sobreposição de

nicho (D)

Equivalência de

nicho

Similaridade

y→x

Similaridade

x→y

Kalt – Kbor 0.14 0.02 0.02+ 0.02+

Kalt – Kcal 0.16 0.02 0.02+ 0.02+

Kalt – Kpau 0.02 0.02 0.02+ 0.23

Kalt – Kpel 0.41 0.02 0.02+ 0.02+

Kalt – Kstr 0.12 0.02 0.04+ 0.04+

Kalt – Kvan 0.24 0.02 0.04+ 0.39

Kbor – Kcal 0.15 0.02 0.02+ 0.02+

Kbor – Kpau 0.02 0.02 0.11 0.04+

Kbor – Kpel 0.09 0.02 0.02+ 0.02+

Kbor – Kstr 0.32 0.02 0.02+ 0.02+

Kbor – Kvan 0.05 0.02 0.14 0.04+

Kcal – Kpau 0.02 0.02 0.31 0.14

Kcal – Kpel 0.12 0.02 0.02+ 0.06+

Kcal – Kstr 0.37 0.02 0.02+ 0.02+

Kcal – Kvan 0.02 0.02 0.08 0.25

Kpau – Kpel 0.01 0.02 0.18 0.73

Kpau – Kstr 0.02 0.02 0.63 0.55

Kpau – Kvan 0.16 0.02 0.02+ 0.18

Kpel – Kstr 0.10 0.02 0.02+ 0.04+

Kpel – Kvan 0.01 0.02 0.04+ 0.27

Kstr – Kvan 0.01 0.02 0.59 0.02++

40 K. borckiana; Kcal: K. calcarata; Kpau: K. paulensis; Kpel: K. pelviceps; Kstr: K. striata; 685

Kvan: K. vanzoi. 686

687

Discussão 688

Neste trabalho apresentamos um estudo de caso integrativo para um gênero de lagartos 689

Sul-Americano amplamente distribuído em formações abertas e florestais. Investigamos as 690

relações filogenéticas do gênero para compreender as forças que dirigem os processos 691

evolutivos e a diversificação do gênero explorando a evolução dos caracteres ecológicos 692

multidimensionais e a divergência do nicho das espécies associado aos mecanismos de 693

especiação e extinção. Esta integração pode lançar luz sobre a complexa história 694

biogeográfica e evolução das tolerâncias ecológicas com adaptação a novos nichos ambientais 695

deste dinâmico grupo de lagartos Neotropicais. 696

Análises filogenéticas e cenários biogeográficos 697

Nossas reconstruções filogenéticas utilizando métodos Bayesianos e um conjunto de 698

dados multi-locus apoiaram a monofilia dos três grupos de espécies de Kentropyx 699

reconhecidos anteriormente [24,26], a exemplo do encontrado previamente por outros estudos 700

utilizando dados morfológicos [25] ou dados morfológicos e moleculares baseados em um 701

único loci [27]. 702

Nossos resultados diferem em alguns aspectos da hipótese usada por Werneck et al. 703

[27] na reconstrução do cenário biogeográfico, que recuperava K. striata (grupo striata) como 704

a primeira espécie a divergir na filogenia, irmã de todas a outras [21]. Entretanto, a hipótese 705

alternativa Bayesiana de Werneck et al. [27] encontrou o mesmo padrão topológico que 706

recuperamos nesse estudo, de uma dicotomia basal separando as espécies florestais do grupo 707

calcarata das espécies de áreas abertas em clado (grupo paulensis + grupo striata). Nossos 708

resultados multilocus também detectaram um cenário diferente do proposto por Gallagher e 709

Dixon, [24] que defendiam a evolução das espécies do gênero de acordo com a evolução 710

41 linear da condição das escamas dorsais. De acordo com esse cenário as espécies do grupo 711

striata, com condição de escamas dorsais considerada mais derivada (escamas mais alargadas 712

e em menor número) como uma adaptação à regulação térmica em ambientes secos, teriam 713

sido as últimas a divergir [24]. Assim, nossos resultados implicam que a divergência no 714

tamanho das escamas dorsais se estabeleceu cedo durante a evolução de Kentropyx de acordo 715

com uma ocupação antiga de regiões mais abertas e secas. 716

Outras investigações utilizando sequências de mtDNA e aloenzimas [29] e caracteres 717

morfológicos [25] também recuperaram os mesmos grupos propostos por Gallagher e Dixon, 718

[24,26] com algumas diferenças nas relações entre e dentro dos grupos. Por exemplo, 719

encontramos aqui um agrupamento inédito para as espécies do grupo calcarata com base em 720

dados moleculares: a relação irmã com alto suporte entre K. calcarata e K. altamazonica. 721

Estudos moleculares anteriores recuperaram (K. altamazonica + K. pelviceps) [29] ou (K. 722

calcarata + K. pelviceps) [27]. Por outro lado as relações filogenéticas do grupo paulensis não 723

diferem das hipóteses anteriores [27], apenas algumas diferenças na amostragem de táxons 724

considerada em cada estudo. 725

Em nível das relações intraespecíficas e entre amostras de cada espécie, as árvores 726

gênicas individuais e concatenadas mostram um alto grau de compartilhamento de haplótipos 727

e relações inter-aninhadas entre os indivíduos das espécies do grupo calcarata. Esse resultado 728

pode indicar sorteio incompleto de linhagens para os marcadores utilizados ou algum grau de 729

introgressão entre elas. Dessa forma, os reais limites e padrões potenciais de hibridização das 730

espécies do grupo calcarata precisam ser melhor explorados. Estudos genômicos certamente 731

contribuirão para resolver essa incerteza nos limites e relações entre as espécies florestais de 732

Kentropyx de ocorrência predominantemente Amazônica. 733

Em resumo, estudos anteriores abordaram a evolução e as relações interespecíficas do 734

gênero Kentropyx sem implementar análises filogenéticas coalescentes baseadas em 735

marcadores moleculares independentes e em amostragens intraespecíficas mais amplas. Todos 736

42 os estudos moleculares anteriores para o gênero contaram com um tamanho amostral de um 737

ou dois indivíduos por espécie, o que impossibilitaria a detecção de padrões mais complexos 738

de especiação, como indícios de introgressão, hibridização ou sorteio incompleto de linhagens 739

entre as espécies. Werneck et al. [27] utilizaram morfologia e marcadores mitocondriais (16S 740

e 12S) nas reconstruções filogenéticas e biogeográficas. Entretanto, inferências filogenéticas e 741

datações baseadas em árvores gênicas únicas são menos robustas do que aquelas com base em 742

múltiplos loci pois fornecem realizações independentes da divergência histórica, eventos de 743

mutação e estocasticidade coalescente [64,65]. Além disso, Werneck et al. [27] utilizaram 744

apenas duas amostras de cada espécie do gênero para suas análises, ao passo que o nosso 745

estudo usamos um conjunto de dados bastante abrangente (molecular e geográfico) conferindo 746

maior confiança em nossos dados e resultados. 747

Nosso cenário evolutivo e biogeográfico implica que o grupo calcarata divergiu dos 748

grupos de áreas abertas (paulensis e striata) a partir de um ancestral amplamente distribuído 749

no Escudo Brasileiro e oeste da bacia Amazônica durante o Mioceno inferior e que a 750

divergência entre um grupo de escamas dorsais pequenas e um grupo de escamas dorsais com 751

diferentes graus de alargamento ocorreu no início da evolução do gênero. Esse primeiro 752

evento de especiação vicariante dividiu o ancestral em duas linhagens que passaram a ocupar 753

a região do Escudo Brasileiro (formações abertas) e o oeste da Bacia Amazônica (formações 754

florestais). A especiação subsequente das espécies viventes de Kentropyx aconteceu quase 755

toda a transição Mioceno médio-final, à exceção das divergências entre K. striata e K. 756

borckiana e entre K. paulensis e Kentropyx sp1-TO que ocorreram na transição Plioceno-757

Pleistoceno. Os eventos geomorfológicos do Mioceno têm sido considerados como 758

determinantes no processo de diversificação de vários grupos de vertebrados da América do 759

Sul [27,66,67]. O soerguimento da cadeia Andina, iniciado nesse período, alterou padrões de 760

clima e de drenagem da América do Sul [68] assim como, o desenvolvimento de um sistema 761

complexo de mega-pantanal com influência marinha e posterior reversão do curso dos rios 762

43 [69,70]. O estabelecimento do sistema de drenagem do rio Amazonas e seus afluentes podem 763

ter sido um fator preponderante para a especiação do ancestral como barreira primária à 764

dispersão. Assim, esses eventos podem ter sido responsáveis pelo evento de divergência mais 765

basal de Kentropyx que, seguidos por divergência de nicho em alguns clados (ver abaixo) 766

terminaram por estabelecer uma dicotomia bem marcada entre espécies que ocupam 767

formações vegetacionais bastante distintas; e também pela diversificação dentro do grupo 768

calcarata. Concomitante com a diversificação do grupo calcarata (formação florestal) 769

iniciada na Bacia Amazônica Oeste e posterior expansão no Escudo das Guianas Florestal, 770

leste da Bacia Amazônica e possivelmente Mata Atlântica (K. calcarata), outro evento 771

significativo que ocorreu na região do Cerrado no Escudo Brasileiro no Mioceno tardio foi a 772

diversificação do grupo paulensis (formações abertas). Nossos dados corroboram com o 773

mesmo posicionamento das espécies dentro do grupo encontrado por Werneck et al. [27], que 774

indicam Kentropyx sp1-TO como espécie irmã de K. paulensis. Adicionalmente nossa 775

filogenia inclui Kentropyx sp2-MG que foi recuperada com tempos de divergência mais 776

antigos. 777

Hipóteses geológicas foram levantadas para explicar os padrões de especiação de 778

vertebrados nos biomas da diagonal de formações abertas, como o soerguimento final do 779

Planalto Central no Brasil durante o final do Mioceno [67,72–74], reorganizações 780

topográficas regionais e estabelecimento de platôs e depressões e formação de gradientes 781

altitudinais [67,74]. Esses fatores que explicam a alta estruturação que diversos estudos no 782

Cerrado têm mostrado podem ajudar a explicar a alta diversidade de espécies do grupo 783

paulensis (as quatro espécies aqui estudadas mais K. viridistriga e K. lagartija). Por outro 784

lado, nós discutimos abaixo a partir dos dados de sobreposição de nicho, que mudanças nas 785

condições ambientais também foram importantes para impulsionar o isolamento reprodutivo 786

por divergência ecológica nas espécies do grupo paulensis. Ainda, a inclusão de amostras de 787

K. viridistriga e K. lagartija, da depressão do Pantanal e Guaporé na bacia do Chaco-Paraná, 788

44 ajudará na compreensão dos eventos biogeográficos mais recentes importantes na formação 789

da alta diversidade de espécies do grupo. 790

A diversificação mais recente do grupo striata (formação aberta) data da transição 791

Plioceno-Pleistocênico. Segundo a Teoria de Refúgios de Haffer, [75] durante o Pleistoceno, 792

ocorreram sucessivos ciclos de expansão e contração vegetacional em resposta a flutuações 793

climáticas os quais promoveram diversificação de diversas espécies no Neotrópico. Além 794

disso, as savanas Sul-Americanas teriam atingido sua extensão máxima durante o Último 795

Máximo Glacial (UMG) com importantes conexões entre os blocos de savana localizados ao 796

norte e ao sul (Cerrado) da Amazônia através de ao menos três rotas de corredores: costal 797

Andino, corredor central Amazônico e corredor costal Atlântico [76,77]. 798

A distribuição disjunta é evidenciada nos grupos de formação aberta, com distribuição 799

atual do grupo striata englobando as savanas dos Escudos das Guianas ao Norte da Bacia 800

Amazônica e o grupo paulensis na região do Escudo Brasileiro no bioma Cerrado. Espécies 801

de formação aberta (campinas e savanas) segundo Bates et al. [78] podem apresentar maior 802

poder de dispersão e serem menos afetadas pelos grandes rios. Assim, sugerimos que o grupo 803

striata pode ter resultado de um cenário de dispersão a longas distâncias através de corredores 804

naturais de adequabilidade que corresponderia ao evento de especiação por efeito fundador 805

que recuperamos. Werneck et al. [79], investigando a estabilidade climática no Cerrado 806

através de paleomodelagem, suportaram a ocorrência de corredores individuais mais estreitos 807

anteriores ao UMG, principalmente na costa Atlântica, durante o Ultimo Máximo Interglacial-808

120 Ka [59]. Estudos adicionais para o grupo striata (e.g. análises filogeográficas e 809

populacionais) podem contribuir para distinguir melhor nosso entendimento sobre o cenário 810

biogeográfico e filogeográfico dessas espécies de distribuição mais restrita e ajudar a explicar 811

melhor o padrão de distribuição disjunta em relação ao grupo paulensis, a alta estrutura 812

intraespecífica encontrada para K. striata (mesmo sendo uma espécie mais recente) e o evento 813

de hibridização com K. calcarata que originou K. borckiana. Nossas observações reiteram a 814

45 importância de se investigar em nível populacional as flutuações climáticas que poderiam 815

afetar a demografia e distribuição das populações para fornecer novas perspectivas sobre o 816

papel da dinâmica climática e vegetacional passadas na história da Amazônia. 817

818

O papel da evolução e conservatismo de nicho ecológico 819

As espécies de Kentropyx têm se adaptado a uma grande variedade de condições 820

climáticas, ocupando desde as regiões mais úmidas e quentes, como a região dos Escudos das 821

Guianas e Bacia Amazônica da América do Sul, até regiões mais secas e quentes como o 822

bioma Cerrado no Escudo Brasileiro. As análises de evolução do nicho mostram uma clara 823

divergência nos parâmetros do espaço ecológico durante a separação de alguns grupos de 824

espécies. As espécies do grupo calcarata que ocupam ambientes ao norte do continente (perto 825

da linha do Equador) apresentam temperaturas médias ótimas em torno de 25°C, enquanto 826

que as espécies (grupo paulensis) que se encontram no bioma Cerrado e que se divergiram 827

posteriormente ocupam áreas mais centrais do continente com valores de temperaturas médias 828

entre 22° a 24°C. Já espécies do grupo striata que se encontram na região dos Escudos das 829

Guianas e exibem distribuição disjunta com relação ao grupo irmão paulensis apresentam 830

temperaturas médias ótimas mais semelhantes às do grupo calcarata. A precipitação também 831

mostra um padrão similar, as espécies do grupo calcarata englobam as áreas de alta 832

precipitação da Bacia Amazônica devido à a elevada evapotranspiração local que contribui 833

para a reciclagem da precipitação [80]. Contrariamente, o grupo paulensis ocupa regiões do 834

Cerrado com menor precipitação anual com duas estações bem definidas: uma seca (de maio a 835

setembro) e outra chuvosa (de outubro a abril) [81] No geral, a maioria das reconstruções 836

ancestrais baseadas nas tolerâncias climáticas dos PNOs demonstraram a mesma divergência 837

ecológica entre os grupos (não-irmãos) distribuídos ao norte da América do Sul (grupos 838

calcarata e striata) e o grupo do Cerrado (paulensis). 839

46

Investigar os mecanismos de especiação por trás da divergência das espécies é 840

fundamental para compreender a evolução de nicho. Especificamente, avaliar como os nichos 841

das espécies evoluem (conservatismo ou divergência), nos permite inferir se um evento de 842

especiação ecológica pode ter ocorrido ou não [23]. As sobreposições nas comparações do 843

nicho ambiental par-a-par foram em geral baixas. A hipótese de equivalência de nicho foi 844

rejeitada em todos os casos, indicando que os nichos das espécies não são 845

idênticos/equivalentes (Fig S8). As maiores sobreposições encontradas nas comparações entre 846

espécies do mesmo grupo indicam que o conservatismo de nicho esteve envolvido na 847

especiação de espécies proximamente relacionadas, possivelmente promovendo especiação 848

ecológica durante a colonização oeste-leste. Por exemplo, a sobreposição moderada (D=0.41) 849

observada na comparação Kalt – Kpel (Fig S8 D) está relacionada com o fato de que as 850

espécies são principalmente distribuídas a oeste da Bacia Amazônica (Fig S3) e, por 851

conseguinte, é razoável que os seus potenciais nichos tendem a se sobrepor. O mesmo 852

acontece com a comparação Kbor – Kstr (D=0.32; Fig S8 J) cujas distribuições englobam as 853

savanas dos Escudos das Guianas. Os nichos dos descendentes de cada grupo de espécies de 854

Kentropyx inevitavelmente suportam alguma semelhança para o ancestral ao longo do tempo 855

(ainda que os valores de sobreposição não sejam muito altos). Assim as espécies de Kentropyx 856

relacionadas, muitas vezes têm perfis ecológicos similares [82], sendo observado esse padrão 857

em vários outros grupos taxonômicos [7]. Os valores de sobreposição observados obtidos nas 858

comparações Kalt – Kcal e Kcal – Kpel foram relativamente baixos (Fig S8 B-M), todas se 859

apresentam distribuídas em regiões distintas (leste/oeste e oeste/leste, respectivamente) na 860

Bacia Amazônica. No entanto, nota-se uma separação na ocupação do espaço 861

multidimensional dos nichos entre as espécies, mais as diferenças não são significativas e, 862

portanto, foi suportado o conservatismo de nicho. A tendência das linhagens de manter 863

características ecológicas similares ao longo do tempo sugere que alguns mecanismos podem 864

manter o conservatismo entre espécies aparentadas, como por exemplo: a seleção 865

47 estabilizadora, onde os indivíduos preservam propriedades do nicho ancestral [8], o próprio 866

fluxo gênico que confere adaptação local onde a introgressão em uma região de uma espécie 867

para outra pode impedir adaptações nos caracteres de nicho para novos habitats [83], a pouca 868

variação genética [7], riqueza de espécies [84] assim como efeito de restrições pleitrópicas 869

onde um gene que permite adaptação a novos nichos está ligada a um gene que reduz essa 870

aptidão [85]. 871

Nós discutimos um padrão significativo unidirecional de Kalt - Kpau (y→x), suportando 872

conservatismo através do teste de similaridade de nicho (Fig S8 C). Quando fazemos a 873

comparação Kpau - Kalt (x→y), o teste de similaridade é significativo. Assim, mesmo 874

havendo uma forte tendência nos espaços multidimensionais para a divergência, não se pode 875

rejeitar a hipótese nula de similaridade. Essa diferença em uma direção e não na outra pode 876

estar relacionado com fato que quando comparamos a espécie K. altamazonica, sua ocupação 877

engloba regiões em que têm habitas disponíveis para ambas as espécies (parte do Cerrado), 878

dessa forma, nas comparações K. altamazonica é mais similar significativamente para área do 879

background da espécie K. paulensis do que esperado ao acaso [86]. Nós observamos uma 880

tendência na divergência em todas as comparações com o grupo paulensis, porém não 881

significativa (Kalt – Kvan, Kbor – Kpau, Kbor – Kvan e Kpel – Kvan). Não rejeitar a hipótese 882

nula não implica necessariamente ao conservatismo ou a divergência de nicho, mas pode 883

indicar que o tamanho amostral ou distribuição de habitat não possibilite fazer inferências de 884

evolução de nicho de forma poderosa estatisticamente [13]. 885

A única evidencia significativa de divergência foi observada entre K striata e K. vanzoi 886

(Fig S8 U) que representam espécies de grupos irmãos porém com nichos divergentes. 887

Alternativamente, é perceptível o conservatismo nos grupos striata (K. striata e K. borckiana) 888

e calcarata (K. calcarata, K. pelviceps e K. altamazonica). Assim, nós argumentamos que 889

grupo paulensis destaca um caso de disparidade ecológica e possível divergência morfológica 890

dentro da evolução do gênero, à exemplo do já encontrado na evolução de características 891

48 reprodutivas de história de vida [27]. Porém, estudos adicionais são necessários para testar 892

essas predições quanto à morfologia. A alta similaridade entre os nichos ecológicos das 893

espécies dos grupos calcarata e striata, que não são grupos irmãos, pode ser devida à uma 894

possível seleção de nicho convergente subsequente ao evento de dispersão com efeito 895

fundador, indicando que a dinâmica divergência-conservatismo de nicho pode ter mudado ao 896

longo da evolução de grupos taxonômicos amplamente distribuídos na região Neotropical. 897

898

Conclusões 899

Esse estudo representa um aumento substancial no esforço amostral para o gênero 900

Kentropyx, incluindo uma amostragem geográfica extensa, de indivíduos, marcadores e 901

registros geográficos, mais ampla do que qualquer estudo já feito com o gênero. Nós 902

reconhecemos algumas potenciais limitações como a nossa filogenia datada, principalmente 903

evidenciada por alguns nós com suportes estatísticos moderados, e a ausência de duas 904

espécies conhecidas, sugerindo que as relações interespecíficas de Kentropyx ainda merecem 905

atenção. No entanto, discutimos nossos resultados nesse contexto baseados na grande variação 906

inerente do gênero Kentropyx que ainda é marcada com sinais de introgressão entre as 907

espécies do grupo calcarata, principalmente nos seus limites geográficos, e sugerimos o 908

emprego de metodologias em escala genômica (sequenciamento de nova geração) para 909

resolver os conflitos acerca dos limites entre as espécies do grupo calcarata e as relações 910

evolutivas entre espécies do gênero. Apresentamos evidências substanciais de conservatismo 911

na evolução de nicho de lagartos Kentropyx, em especial entre espécies de um mesmo grupo. 912

Especiação ecológica em resposta ao conservatismo de nicho [5] pode explicar os padrões de 913

especiação e também os indícios de introgressão em regiões de contato secundário que 914

encontramos no grupo calcarata. O conservatismo de nicho ecológico encontrado entre as 915

espécies dos grupos mais distantemente relacionados, calcarata e striata indica que pode ter 916

ocorrido seleção convergente para espaços ecológicos multidimensionais comuns após o 917

49 evento de dispersão com efeito fundador que deu origem às espécies do grupo striata. Nos 918

casos onde não encontramos significância estatística, há uma divergência na ocupação do 919

espaço multidimensional que sugeriria nessas comparações uma possível divergência de nicho 920

entre as espécies do grupo paulensis e as demais. Nossas metodologias analíticas em um 921

contexto comparativo totalmente novo foram determinantes para esclarecer as trajetórias 922

evolutivas de um gênero de lagartos amplamente distribuído em formações florestais e abertas 923

da região Neotropical, principalmente acerca do papel de eventos biogeográficos e evolução 924

das tolerâncias ecológicas nos padrões de especiação. 925

926

Agradecimentos 927

Este trabalho foi financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e 928

Tecnológico-CNPq, através de projeto de pesquisa (475559/2013-4) e bolsa estudantil para 929

Yumi Sheu, e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Amazonas-FAPEAM 930

(062.00665/2015). Agradecemos também os curadores e gerentes dos seguintes museus pelo 931

apoio e concessão de amostras para o estudo: Coleção de Anfíbios e Répteis e Coleção de 932

Recursos Genéticos do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA-HT), Coleção 933

Herpetológica da Universidade de Brasília (CHUNB), Museu de Zoologia da Universidade de 934

São Paulo (MZUSP), Museu Paraense Emílio Goeldi (MPEG), Royal Belgian Institute of 935

Natural Sciences (amostras da Guyana coletadas pelo Dr. Phillipe Kok), Coleção de Tecidos 936

de Genética Animal da Universidade Federal do Amazonas (CTGA-UFAM) e Coleção 937

Herpetológica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (CHBEZ). Agradecemos 938

Brice P. Noonan e Andrew M. Snyder pela contribuição com amostras. 939

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1175

58

Legendas das Figuras 1176

1177

Fig 1. Mapa ilustrando a distribuição geográfica das espécies de lagartos do gênero 1178

Kentropyx. 1179

Os pontos de ocorrência indicados por círculos coloridos foram utilizados para estimar os 1180

modelos de nicho das espécies. 1181

1182

Fig 2. Árvore do gene Cytb estimada por inferência Bayesiana. 1183

As bolas verdes e pretas indicam probabilidades posteriores acima de 75% e 95%, 1184

respectivamente. O cytb revelou estruturação dos três grupos de espécies: calcarata (barra 1185

cinza), paulensis, (barras amarela) e striata (barra vermelha). 1186

1187

Fig 3. Árvore de espécies do gênero Kentropyx baseada em 5 lócus com estimativas dos 1188

tempos de divergência. 1189

Barras azuis representam os intervalos de credibilidade estimados no *BEAST. Bolas verdes e 1190

pretas indicam probabilidades posteriores acima de 75% e 90%, respectivamente. 1191

1192

Fig 4. Cenário biogeográfico inferido para o gênero Kentropyx pelo o melhor modelo 1193

(DIVALIKE+J) estimado pelo BioGeoBEARS. 1194

Os números nas caixas correspondem a eventos possíveis como mostrado no mapa e na 1195

reconstrução ancestral de distribuições. Abreviações: Escudo Brasileiro (EB), Bacia 1196

Amazônica Oeste (BAO), Bacia Amazônica Leste (BAL), Escudo das Guianas Florestal 1197

(EGF) e Escudo das Guianas Aberto (EGA). 1198

1199

Fig 5. Análises de evolução de nicho climático de lagartos do gênero Kentropyx 1200

(A-C) Predição da ocupação do nicho-PNOs, (D-F) Reconstrução da história evolutiva das 1201

tolerâncias climáticas de três variáveis bioclimáticas para 7 espécies de Kentropyx. O eixo 1202

horizontal do PNO representa a ocupação da temperatura média anual, amplitude anual de 1203

temperatura e precipitação anual; e o eixo vertical representa a adequabilidade de cada espécie 1204

para cada variável apresentada. Integramos a hipótese filogenética com base na árvore de 1205

espécies estimada e as análises PNO para a reconstrução das tolerâncias climáticas médias por 1206

59 máxima verossimilhança com base em 100 repetições aleatórias dos PNO sobre os nós 1207

internos. O ponto sobre a linha vertical a tracejada corresponde à média de 80% da densidade 1208

central para cada espécie. Abreviação das espécies em Kalt: K. altamazonica; Kbor: K. 1209

borckiana; Kcal: K. calcarata; Kpau: K. paulensis; Kpel: K. pelviceps; Kstr: K. striata; Kvan: 1210

K. vanzoi. 1211

1212

48

1

2

3

4

5

6

49 7

50 8

51

9

10

52

11

(A) (B) (C)

(D) (E) (F)

53 Informação de Suporte 12

Lista de Tabelas 13

Tabela S1. Detalhes do material examinado, com dados de localidade para das amostras sequenciadas, número de identificação, longitude e latitude. 14

*outgroup; Abreviação dos estados: Amapá (AP), Amazonas (AM), Bahia (BA), Maranhão (MA), Mato Grosso (MT), Minas Gerais (MG), Pará (PA), 15

Paraíba (PB), Piauí (PI), Rio Grande do Norte (RN), Rondônia (RO), Roraima (RR) e Tocantins (TO). 16

Táxon Localidade ID Número Longitude Latitude

A. ameiva* Reserva da Campina, AM FPWerneck00343 -59.7002794 -2.6986264

K. vanzoi Vilhena, RO CHUNB11602 -60.145800 -12.740600

K. vanzoi Vilhena, RO CHUNB11603 -60.145800 -12.740600

K. vanzoi Vilhena, RO LG1176 -60.100000 -12.700000

K. vanzoi Gaúcha do Norte, MT 976670 -53.433333 -13.350000

K. altamazonica Alta Floresta do Oeste, RO CHUNB52867 -60.277528 -12.121981

K. altamazonica Cerejeiras, RO CHUNB50640 -60.8122 -13.1889

K. altamazonica Cerejeiras, RO CHUNB50641 -60.8122 -13.1889

K. altamazonica Guajará Mirim, RO CHUNB22287 -60.938331 -11.862561

K. altamazonica Humaitá, AM CHUNB32326 -64.041244 -8.814814

K. altamazonica Humaitá, AM CHUNB32328 -64.041244 -8.814814

K. altamazonica Pimenta Bueno, RO CHUNB18166 -62.196175 -12.011539

K. altamazonica Pimenta Bueno, RO CHUNB18167 -62.196175 -12.011539

K. altamazonica Vilhena, RO CHUNB09822 -60.275 -12.0205555

K. altamazonica Vilhena, RO CHUNB09823 -60.275 -12.0205555

K. altamazonica Porto Velho, RO HJ0104 -64.900006 -11.400117

K. altamazonica Porto Velho, RO HJ0396 -64.900006 -11.400117

K. altamazonica Kuribrang Camp, Guyana BPN2559 -59.533194 5.396639

54

K. altamazonica Kuribrang Camp, Guyana BPN2561 -59.533194 5.396639

Kentropyx sp1 Mateiros, TO CHUNB41295 -46.672089 -17.108700

Kentropyx sp1 Mateiros, TO CHUNB41297 -46.672089 -17.108700

Kentropyx sp1 Pium, TO CHUNB73746 -49.180397 -17.108700

Kentropyx sp1 Pium, TO CHUNB73747 -49.180397 -17.108700

Kentropyx sp2 Diamantina, MG RAB3212 -43.786869 -9.578084

Kentropyx sp2 Diamantina, MG RAB3213 -43.786869 -9.578084

Kentropyx sp2 Diamantina, MG RAB3216 -43.786869 2.035456

K. paulensis Brasília, Distrito Federal CHUNB52359 -47.921386 -7.229730

K. paulensis Ribeirão Cascalheira, MT CHUNB73592 -51.82 -7.229730

K. paulensis Paracatu, MG CHUNB26030 -46.871860 -9.631667




K. calcarata Alta Floresta, MT CHUNB47026 -55.917445 -6.2222

K. calcarata Alta Floresta, MT CHUNB47028 -55.917445 -6.800000

K. calcarata Amapá, AP CHUNB14095 -50.790564 -6.800000

K. calcarata Carolina, MA CHUNB51969 -47.261630 -12.770000

K. calcarata Carolina, MA CHUNB51970 -47.261630 -12.770000

K. calcarata Caseara, TO CHUNB44969 -49.883917 -9.36986388

K. calcarata Caseara, TO CHUNB44970 -49.883917 -9.36986388

K. calcarata Guajará Mirim, RO CHUNB22245 -64.900006 -10.309439

K. calcarata Guajará Mirim, RO CHUNB22284 -64.900006 -10.309439

K. calcarata Jacareacanga, PA CHUNB56838 -57.7528 -10.309439

K. calcarata Mamanguape, PB CHUNB56723 -35.200000 -12.940000

K. calcarata Mamanguape, PB CHUNB56722 -35.200000 -12.940000

K. calcarata Maragogipe, BA CHUNB69226 -38.910000 -12.121981

K. calcarata Maragogipe, BA CHUNB69229 -38.910000 -12.121981

55

K. calcarata Novo Progresso, PA CHUNB39982 -54.9133138 -15.188121

K. calcarata Novo Progresso, PA CHUNB39983 -54.9133138 -8.833333

K. calcarata Palmas, TO CHUNB11296 -48.345922 -8.833333



K. calcarata Ribeirão Cascalheira, MT CHUNB68375 -51.820000 -14.800000

K. calcarata Ribeirão Cascalheira, MT CHUNB68376 -51.820000 -15.116667

K. calcarata Vilhena, RO CHUNB09819 -60.277528 -6.465278

K. calcarata Vilhena, RO CHUNB09838 -60.277528 -6.3258333

K. calcarata Una, BA MD2707 -39.197266 -6.3258333

K. calcarata Guaraí, TO MTR7478 -48.516667 -7.229730

K. calcarata Guaraí, TO MTR7577 -48.516667 -7.771389

K. calcarata UHE Lajeado, TO LAJ278 -48.350000 -6.589167

K. calcarata UHE Lajeado, TO LAJ478 -48.350000 -10.300000

K. calcarata Ilhéus, BA ABA29 -39.050000 -14.300000

K. calcarata UHE Guaporé, MT RGL1217 -58.966667 -7.216667

K. calcarata Canaã dos Carajás, PA 110 -50.077222 -7.216667

K. calcarata Cachoeira das Pombas, AM MTR10242 -60.3463889 -9.600000

K. calcarata Cachoeira das Pombas, AM MTR10229 -60.3463889 -9.600000

K. calcarata Carolina, MA ESTR00359 -47.261630 -9.538739

K. calcarata Palmeiras do Tocantins, TO ESTR01290 -48.317778 -9.633333

K. calcarata Estreito, MA ESTR01956 -47.460000 0.983333

K. calcarata Montenegro, RO UNIBAN1829 -63.200000 -10.250833

K. calcarata Itacaré, BA MTR11838 -39.000000 -10.250833

K. calcarata Babaçulândia, TO MTR7695 -47.766667 -9.566667

K. calcarata Babaçulândia, TO MTR7699 -47.766667 -9.566667

K. calcarata Porto Velho, RO HJ0185 -64.500000 -13.350000

K. calcarata Porto Velho, RO HJ0197 -64.500000 -13.350000

56

K. calcarata Abunã, RO HJ0475 -65.334350 -14.800000

K. calcarata Mutum, RO HJ0592 -64.950000 -10.016667

K. calcarata Serra do Navio, AP 926211 -50.050000 -10.016667

K. calcarata Aripuanã, MT 967950 -59.549167 -15.116667

K. calcarata Aripuanã, MT LG1175 -59.549167 3.206167

K. calcarata Apiacás, MT 968391 -57.383333 3.206167

K. calcarata Apiacás, MT 968392 -57.383333 -17.108700

K. calcarata Gaúcha do Norte, MT 976540 -53.433333 -17.108700

K. calcarata Gaúcha do Norte, MT 976539 -53.433333 -17.108700

K. calcarata Ilhéus, BA CB3C -39.050000 -17.108700

K. calcarata Vila Rica, MT 978224 -51.233333 -9.578084

K. calcarata Vila Rica, MT 978225 -51.233333 -9.578084

K. calcarata UHE Guaporé, MT LG2114 -58.966667 2.035456

K. calcarata Takutu-Upper Essequibo, Guyana AMS312 -59.405533 -7.229730

K. calcarata Takutu-Upper Essequibo, Guyana AMS355 -59.405533 -7.229730

K. calcarata Patawa, French Guyana BPN1526 -52.452030 4.548170

K. calcarata Patawa, French Guyana BPN1567 -52.452030 4.548170

K. calcarata Suriname BPN2519 -59.533520 5.396670




K. calcarata Potaro-Siparuni, Guyana BPN3386 -58.921602 4.413793




K. calcarata Potaro-Siparuni, Guyana TJC1125 -59.516070 5.275050

K. calcarata Potaro-Siparuni, Guyana TJC1127 -59.516070 5.275050

K. calcarata Potaro-Siparuni, Guyana PK3686 -58.728611 -4.731944

57




K. calcarata São José do Jabote, AM HT4407 -65.21484 -2.163792

K. calcarata São João do Lago da Velha, AM HT4409 -65.21484 -2.163792

K. calcarata Caracaraí, RR Viruá 543 -61.13463 1.815873

K. calcarata São José do Jabote, AM CTGA048 -58.20637 -2.442202

K. calcarata Reserva da Campina, AM FPW00344 -59.7002794 -2.698626

K. calcarata Tailândia, PA 1999 -51.20728 -0.516350



K. calcarata Nísia Floresta, RN 8827 -35.05618 -6.253352

K. calcarata Canguaretama, RN 2574 -35.04431 -6.296736



K. calcarata Goianinha, RN 2801 -35.06531 -6.253453



K. calcarata Espírito Santo, RN 2828 -35.22139 -6.196379

K. calcarata Arês, RN 2943 -35.22139 -6.196379



K. calcarata Arês, RN 3000 -35.22139 -6.196379






58

K. calcarata Aripuanã, RN 63 -35.05027 -6.378376

K. calcarata Baía Formosa, RN 9776 -35.07193 -6.361787


K. calcarata Nísia Floresta, RN 9439 -35.05618 -6.253352



K. calcarata Uruçuí-Una, PI MTR5739 -45.25903 -7.329778

K. calcarata São Sebastião, AM MTR12870 -58.95898 -1.916757

K. calcarata Igarapé Tarumã-Açu, AM MTR12906 -58.95898 -2.980756

K. calcarata São Sebastião, AM MTR12919 -58.95898 -1.916757

K. calcarata Pacamiri, AM MTR13148 -58.22055 -4.596944

K. calcarata Palhalzinho, AM MTR13243 -57.46547 -4.481279

K. striata Amapá, AP CHUNB14094 -50.90000 0.300000

K. striata Amapá, AP CHUNB14093 -50.90000 0.300000

K. striata Boa vista, RR CHUNB01612 -60.80021 3.300111

K. striata Monte Alegre, PA CHUNB30825 -54.18823 -2.051911




K. striata Imbaimadai, Guyana BPN1105 -60.29691 5.703194









59


K. striata Almerim, AP MPEG26789 -52.40776 -1.384589

K. striata Mazagão, PA MPEG29909 -51.83021 -0.333333









K. striata Ilha de Maracá, RR MTR20557 -61.03333 1.7750000

K. borckiana Demerara-Mahaica, Guyana PK3936 -58.09820 6.5464260

K. pelviceps Humaitá, AM CHUNB32273 -63.11677 -7.572392

K. pelviceps Humaitá, AM CHUNB32271 -63.11677 -7.572392

K. pelviceps Mutum, RO HJ0537 -63.70227 -8.533491

K. pelviceps Caiçara, RO HJ0627 -63.90043 -8.7611605

K. pelviceps Roraima, RR HT4637 -63.61083 -5.3972734

K. pelviceps São João do Lago da Velha, AM CTGA452 -65.11596 -7.514981

K. pelviceps Rio Japurá, AM CTGA1040 -67.25497 -2.011626

17

60 Tabela S2 Primers utilizados para a amplificação e sequenciamento dos seis loci utilizados neste estudo. Cada primer apresentado contém a fonte de 18

origem e a temperatura de anelamento (T) em graus Celsius (°C). 19

Locus Primers Fonte T

Cytb IgCytb_F2 5’ CCA CCG TTG TTA TTC AAC TAC 3’

CB3-H 5’ GGC AAA TAG GAA RTA TCA TTC 3’ Palumbi et al., (1991) 46

16S 16SL 5’ CGC CTG TTT ATC AAA AAC AT 3’

16SH 5’ CCG GTC TGA ACT CAG ATC ACG T 3’ Palumbi et al., (1991) 54

RP40 RP40f 5’ ATG TGG TGG ATG YTG GCT CGT 3’

RP40r 5’ GCT TCT CAG CWG CRG CCT GC 3’

Tod Reeder, obtido em:

Oliveira et al., (2015) 57

R35 R35f 5’ CCA GTG AGC ATG ATA TGGG 3’

R35r 5’ GTT TCT GAC CAA AYT CCA CAGT 3’

Frank Burbrink, obtido

em Oliveira et al.,

(2015)

50

SNCAIP SNCAIP_F10 5’ CGC CAG YTG YTG GGR AAR GAW AT 3’

SNCAIP_R13 5’ GGW GAY TTG AGD GCA CTC TTR GGR CT 3’ Townsend et al., (2008) 57

DNH3 DNH3_f1 5’ GGT AAA ATG ATA GAA GAY TAC TG-3’

DNH3_r6 5’ CTK GAG TTR GAH ACA ATK ATG CCAT 3’ Townsend et al., (2008) 54

O volume final utilizado foi de 15 μL, contendo: 6,7 μL de ddH2O; 1,5 μL de MgCl2 (25mM); 1,5 μL de dNTP (10 mM); 2 μL de 10X Tampão 20

(100mM Tris-HCl, 500mM KCl); 1 μL do primer F (10 μM); 1 μL do primer R (10 μM); 0,3 μL de Taq DNA Polimerase (5 U/μl) e 1μl de DNA 21

genômico. 22

61 Tabela S3. Dados de ocorrências (divididos em pontos de treinamento e teste do modelo) e variáveis bioclimáticas (obtidas de WorldClim), 23

vegetacional e índice de aridez, utilizadas na construção dos modelos de nichos de 7 espécies do gênero de lagartos Kentropyx. Os valores de AUC e a 24

contribuição relativa de cada variável são uma media para 20 réplicas. Abreviação das espécies em Kalt: K. altamazonica; Kbor: K. borckiana; Kcal: 25

K. calcarata; Kpau: K. paulensis; Kpel: K. pelviceps; Kstr: K. striata; Kvan: K. vanzoi. 26

27

Variáveis Kcal Kalt Kpel Kpau Kvan Kstr Kbor

Pontos de treino 424 176 145 36 12 98 11

Pontos de teste 141 59 48 12 6 32 4

AUC 0.931 0.948 0.966 0.964 0.982 0.983 0.994

% contribuição da variável

Temperatura média anual (Bio1) 9.2 6 1.9 1.7 2.2 11.7 12.2

Amplitude diurna média (Bio2) 4.2 2.1 1.8 1.3 2 2.5 56.7

Isotermalidade (Bio3) 1 3.6 3.8 4.1 5.7 1.6 0.4

Sazonalidade da temperatura (Bio4) 13.7 14.9 11.3 5.1 4.9 14.1 0.3

Amplitude anual da temperatura (Bio7) 1.9 5.2 8.7 2.6 1.1 21.5 11.9

Precipitação anual (Bio12) 9.9 13.5 21.4 16.8 7.8 0.8 0

Sazonalidade da precipitação (Bio15) 2.4 10.8 10.5 5.7 3.1 4.8 7.7

Precipitação do trimestre mais seco (Bio17) 3.1 6.6 8.6 1.6 9.2 8.8 0.2

Precipitação do trimestre mais quente (Bio18) 23.2 6.2 11.9 13.8 23.1 14.8 0.2

Precipitação do trimestre mais frio (Bio19) 7.5 7.5 3.9 12.1 10.9 4.7 3.2

Cobertura vegetal 12.5 22 14.9 33.4 29.9 13.4 4.2

Índice de aridez global 11.5 1.7 1.2 1.9 0 1.3 0.2 28

62

Lista de Figuras 29

Fig S1. Árvores gênicas concatenadas geradas por inferência Bayesiana. (A) a partir das sequências concatenadas dos marcadores nucleares RP40, 30

SNCAIP, R35 e DNH3. (B) a partir das sequências concatenadas dos marcadores mitocondriais Cytb e 16S. Bolas verdes e pretas indicam 31

probabilidades posteriores acima de 75% e 90%, respectivamente. 32

63

33

34

35

36

(A)

64 37

(B)

65 Fig S2. Árvores gênicas geradas por inferência Bayesiana sendo os marcadores (A) 16S, (B) SNCAIP, (C) DNH3; (D) RP40 e (E) R35. Bolas verdes e 38

pretas indicam probabilidades posteriores acima de 75% e 90%, respectivamente. 39

(A)

66 40

41

42

43

(B)

67

44

45

(C)

(C)

68 46

47

(D)

69 48

49

50

(E)

70 Fig S3. Filogenia expandida com mais zonas susceptíveis do modelo DIVALIKE +J apresentados como gráficos de pizza em cada nó (coloridos de 51

cinza). Abreviações: Escudo Brasileiro (EB), Bacia Amazônica Oeste (BAO), Bacia Amazônica Leste (BAL), Escudo das Guianas Florestal (EGF) e 52

Escudo das Guianas Aberto (EGA). 53

71 Fig S4. Modelos de nicho ecológico para sete espécies de Kentropyx. Todos os pontos de ocorrência georreferenciados para cada espécie estão 54

plotados com círculos vermelhos. 55

Ad

equ

ab

ilid

ad

e

72 Fig S5. Perfis de ocupação dos nichos (PNO) para 7 espécies de lagartos do gênero Kentropyx. PNOs das 12 variáveis utilizadas na construção dos 56

modelos de nicho nos quais o eixo horizontal do PNO representa a ocupação de cada variável; e o eixo vertical representa a adequabilidade de cada 57

espécie para cada variável apresentada. Abreviação: Kalt: K. altamazonica; Kbor: K. borckiana; Kcal: K. calcarata; Kpau: K. paulensis; Kpel: K. 58

pelviceps; Ksp: K. sp; Kstr: K. striata; Kvan: K. vanzoi. 59

Ad

eq

uab

ilid

ad

e

Ad

eq

uab

ilid

ad

e

Ad

equ

ab

ilid

ad

e A

deq

uab

ilid

ad

e

73 60

61

62

63

64

65

66

67

Ad

equ

ab

ilid

ad

e

74 Fig S6. Reconstrução ancestral das 12 variáveis utilizadas para construir os modelos de nichos para as espécis de Kentropyx. Integramos a hipótese 68

filogenética proposta com base na árvore de espécies e os PNOs para a reconstrução das tolerâncias climáticas médias por máxima verossimilhança 69

baseados em 100 repetições aleatórias dos PNOs sobre os nós internos. O ponto sobre a linha vertical a tracejada corresponde à média de 80% da 70

densidade central para cada espécie. Abreviação das espécies em Kalt: K. altamazonica; Kbor: K. borckiana; Kcal: K. calcarata; Kpau: K. paulensis; 71

Kpel: K. pelviceps; Kstr: K. striata; Kvan: K. vanzoi. 72

75 73

74

75

76

77

78

79

76 Fig S7. Delimitação das ecorregiões utilizadas como backgrounds para construção dos teste de similaridade e divergência de nicho entre as 7 espécies 80

de Kentropyx. 81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

77 Fig S8 Análises de similaridade e equivalência de nicho realizadas para todas as comparações par-a-par entre as espécies do gênero Kentropyx. 97

Circulo: eixo das variáveis utilizadas nos testes. A estimativa dos dois primeiros eixos da PC1 e PC2 da PCAenv demonstra o espaço multidimensional 98

das densidades de ocorrência em todas as comparações par a par. Os painéis de baixo representam os resultados observados e randomizados nos testes 99

de similaridade e equivalência. 100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

(B) (A)

78 115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

(C) (D)

79 132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

(E) (F)

80 149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

(G) (H)

81 165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

(I) (J)

82 181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

(K) (L)

83 198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

(M) (N)

84 215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

(O) (P)

85 230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

(Q) (R)

86 245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

(S) (T)

87 260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

(U)

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