ANÁLISIS FILOGENÉTICO DE LAS ARAÑAS PHOLCID (ARANEA: PHOLCIDAE) COMBINANDO DATOS MORFOLOGICOS Y MOLECULARES
Nathalia Olivar Rincón 2041357.
Universidad Industrial de Santander, Facultad de Ciencias, Escuela de Biología.
La familia pholcidae se encuentra entre las familias mas diversas de arañas, presentando una amplia distribución en las regiones tropicales y en muchas de estas es considerada una familia constructora de telarañas dominante (Huber 2003), esta familia presenta una morfología que las distingue no solo de las demás arañas sino también de los artrópodos en general (Madaric, Huber, Steinacher, & Pass; 2005), por lo cual la mayor parte de estudios filogenéticos de Pholcidae se han realizado basándose únicamente en su morfología. Huber (2000) basado en en el análisis cladistico de pholcidae del nuevo mundo utilizando datos morfológicos propone que los Pholcids estan fuertemente soportados como un grupo monofiletico y que está dividido en 4 grandes clados: ‘‘holocnemines’’, ‘‘ninetines”, ‘‘pholcines’’ y ‘‘New World clade’’. Sin embargo se han llevado a cabo pocos estudios filogenéticos que implementen analisis de datos morfologicos en conjunto con datos moleculares.Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo de este trabajo es evaluar la monofilia 3 de los clados de la familia pholcidae mediante el estudio filogenético que incluya tanto datos morfologicos como datos moleculares.
METODOLOGÍA Análisis Filogenético
Se utilizaron 17 taxa representantes de 3 de los 4 clados del árbol consenso para las 60 topologías mas parsimoniosas propuestos por Huber(2005) (HO: Holocnemines, NI:Ninetines y PH: Pholcines)y 3 outgroups 2 taxa representantes del New World clade y un taxa Diguetidae (grupo henmano putativo de pholcidae), para los cuales se obtuvieron secuencias parciales tomadas del genbank(anexo3) para los genes rRNA 28S y 16S rRNA, y se evaluaron 45 caracteres morfológicos (anexos1y2). El alineamiento de las secuencias, el análisis de evidencia total (combinando datos morfológicos y moleculares) y el análisis de parsimonia se realizó con el programa de alineamiento múltiple POY 4.0, mediante el metodo de optimizacion directa (Varón et al., 2007) evaluando los costos (tabla 1)para observar la congruencia de las particiones, usando
como indicador el índice de congruencia ILD. Posteriormente se realizó el alineamiento de las secuencias moleculares mediante Muscle3.6_win32 para utilizarlas en la identificación del mejor modelo evolutivo (con los programas Paup 4.0b10 y Modeltest 3.7) por medio del test de tasas jerárquicas de likelihood (hLRTs) (Posada y Crandall, 2001); se efectuaron búsquedas heurísticas con criterio likelihood de Máxima Verosimilitud y a las topologías obtenidas se les realizaron consensos (estricto
,
de la mayoria y de adams) , y soporte Bootstrap y jackknife. Finalmente seseleccionó el modelo evolutivo que mejor para cada gen por separado (con los programas Paup 4.0b10 y Mrmodeltest2) y se fusionaron las secuencias moleculares y los datos morfologicos en una matriz generada con el software Winclada ver. 1.00.08, Nixon (1999) para llevar a cabo una busqueda por medio de un analisis bayesiano utilizando 500000 generaciones con 4 cadenas en Mr bayes ver3.1.2.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Para la búsqueda heurística bajo el criterio de parsimonia se obtuvo un solo árbol de longitud 5732 (anexo4) y el consenso estricto (anexo 4) correspondiente a los costos óptimos que minimizan la incongruencia de g1ts1tv1 con un valor de ILD= 0.0625; se puede observar una clada formación de 3 clados pero son unos nuevos clados que no corresponden a los clados inicialmente propuestos por Huber(2005)esto es consistente con el hecho que los taxa Diguetia sp mesabolivar brasiliensis y quedan incluidos dentro de los nuevos clados.
El modelo de evolución seleccionado según (hLRTs) (Posada y Crandall, 2001) correspondió al modelo (TrN+G) con un -lnL = 12025.1982 y (GTR+I+G) con -lnL = 4851.0449, para el gen nuclear 28S y para el gen mitocondrial 16S respectivamente, según las topologias obtenidas mediante la busqueda de ML(anexo 6) para el gen nuclear e y el modelo seleccionado con Mrmodeltest2 para ambos genes fue GTR +I+G; según los valores encontrados por el soporte de bootstrap los unicos nodos que se encuentran bien soportados ( con un porcentaje mayor al 90%) pueden observarse en el anexo 6, según lo observado hay muy pocos nodos que estan soportados y los demas nodos se encuentran colapsados según los soportes de bootstrap y jakknife mostrando una politomia del grupo;
Conclusiones
Al analizar los datos obtenidos según el analisis de parsimonia y el analisis evidencia total se los clados originalmente propuestos por huber2005 no permanecen soportados ni constantes , sin embargo la monofilia del grupo permanece aun soportada.
BIBLIOGRAFIA
Huber, B.A., 2000. New World pholcid spiders (Araneae: Pholcidae): a revision at generic level. Bull. Amer. Mus. Nat. Hist. 254, 1–348.
Huber, B.A., 2003b. High species diversity in one of the dominant groups of spiders in East African montane forests (Araneae: Pholcidae: Buitinga n. gen., Spermophora Hentz). Zool. J. Linn. Soc. Bruvo-Madaric, B., Huber, B. A., Steinacher, A. & Pass, G. (2005).
Phylogeny of pholcid spiders (Araneae: Pholcidae): combined analysis using morphology and molecules. Molecular Phylogenetics and Evolution, 37, 661–673.
POSADA, D.; CRANDALL, K. A., 2001. Modeltest – testing the model of DNA substitution. Bioinformatics.
SWARFFORD, D. I., 2000. PAUP* 4.0. Phylogenetic Analysis Using Parsimony. Sinauer, Sunderland, MA.
Wheeler, W.C., 1995. Sequence alignment, parameter sensitivity, and the phylogenetic analysis of molecular data. Systematic Biology. Volúmen 44, páginas 321–331
Varon, A., Vinh, L.S., Bomash, I., Wheeler, W.C. 2007. POY 4.0 Beta 2398. American Museum of Natural History. http:// research.amnh.org/scicomp/projects/poy.php
ANEXO 1. CARACTERES MORFOLOGICOS Character 1, Eyes: (0) eight (1) six
Character 2, PME-ALE: (0) <0,55£ PME diameter (1) >0,55£ PME diameter
Character 3, Carapace sculpture: (0) no indentation (1) median groove (2) median pit
Character 4, Clypeus height: (0) shorter than chelicerae (1) as long as or longer than chelicerae Character 5, Clypeus modiWcation: (0) absent (1) present
Character 6, Sternum width: (0) wider than long (1) longer than wide (Huber, 2003b) Character 7, Humps on sternum: (0) absent (1) present
Character 8, Epiandrous spigots: (0) absent (1) present Character 9, Spigots on PLS: (0) present (1) absent
Character 10, Spigots on ALS: (0) about seven present (1) only two present
Character 11, Female internal genitalia: (0) symmetric (1) asymmetric (corresponds to character 16 in Huber, 2000)
Character 12, Trochanter cuneal notch: (0) absent (1) present Character 13, Enlarged femora walking legs: (0) absent (1) present
Character 14, Spines on walking leg femora in one or two rows: (0) absent (1) present Character 15, Tibia 1/tibia 4: (0) about 1 (1) >1.15
Character 16, Trichobothria on tibiae: (0) >3 (1) 3
Character 17, Prolateral trichobothrium on tibia 1: (0) present (1) absent (Huber, 2003b) Character 18, Retrolateral trichobothrium: (0) distal
(after 45% tibia length) (1) proximal (before 45% tibia length) Character 19, Tibia 1/carapace width: (0) up to 2,5 (1) >2,5 Character 20, Pseudosegments: (0) absent (1) present Character 21, Number pseudosegments: (0) up to 10 (1) >10 Character 22, Regularity pseudosegments: (0) regular (1) irregular Character 23, Chelicerae sexual dimorphism: (0) absent (1) present Character 24, Stridulatory ridges chelicerae: (0) absent (1) present Character 25, Cheliceral lamina: (0) regular (1) strongly pointed
Character 26, Proximolateral apophyses male chelicerae: (0) absent (1) present
Character 27, Long modiWed hairs male chelicerae: (0) absent (1) present (Huber, 2003b) Character 28, Apophysis in ’knee’ of palpal coxa: (0) absent (1) present (Huber, 2003b) Character 29, Palpal trochanter apophysis: (0) absent (1) present (Huber, 2003b) Character 30, Procursus: (0) absent (1) present
Character 31, Hinged process on procursus: (0) absent (1) present
Character 32, Procursus: ventral pocket and dorsal apophysis: (0) absent (1) present Character 33, Pseudotrichia distally on procursus: (0) absent/few (1) many
Character 34, Palpal tarsal organ shape: (0) exposed (1) capsulate Character 35, Tarsal organ oriWce: (0) >35% diameter (1) <35% diameter Character 36, Serrate apophysis on bulb: (0) absent (1) present (Huber, 2003b) Character 37, Proximal bulbal sclerite: (0) absent (1) present (Huber, 2003c) Character 38, Attachment site of bulb: (0) prolateral (1) dorsal (Huber, 2003c) Character 39, Male carapace inXation: (0) absent (1) present
Character 40, Cribellum: (0) absent (1) present
Character 41, Epigynum median groove or pocket: (0) absent (1) present Character 42, Spines on male metatarsi: (0) absent (1) present
Character 43, ’Pup’-apophysis on male palpal femur: (0) absent (1) present Character 44, Position of tarsal organ: (0) not elevated (1) on stalk
ANEXO 2. MATRIZ DE DATOS MORFOLOGICOS TAXA CARACTERES OUTGROUPS Psilochorus_simoni Mesabolivar_brasiliensis Diguetia_sp_1 INGROUP Artema_atlanta Smeringopus_natalensis Trichocyclus_sp_1 Physocyclus_globosus Physocyclus_dugesi Crossopriza_lyoni Holocnemus_pluchei Ninetis_subtilissima Spermophora_senoculata Metagonia_sp_1 Metagonia_sp_2 Micropholcus_fauroti Pholcus_opilionoides Pholcus_phalangioides Pholcus_sp_1 Quamtana_bonamanzi Quamtana_vidal 0011000011011011011110100001010000?0000100101 0111000011010011011110100001010000?0000110000 1?00010000010000??00??00000000???1000?0100000 002100011001001101111110?00001011100000100000 002100011001001101111110100001000100000100000 0021000010010011011110111000010111?0000100000 001100001001001101111111100001011100000100000 001100001001001101111111100001011100000100000 002100011101011111111111100001000100000100000 002100011101011101111111100001000100000100000 000100111001000110010011000001000110000100000 100100011001001111111010010011100101010100000 100110011011001111111010000001100100010100000 100110011011001111111010000001100100010100000 000100011001001111111010010011000100100100000 000100011001001111111010010011000101100100000 000100011001001111111010010011000101100100000 00010001?0010011?1111010010011000101100100000 100100011001001111111010011011000100100100000 100100011001001111111010011011000100100100000
ANEXO 3. NUMEROS DE ACCESO AL GENBANK
TAXA GEN NUCLEAR
28S
GEN MITOCONDRIAL 16S
Psilochorus_simoni AY560753 AY560714
Mesabolivar_brasiliensis AY560738 AY560698
Diguetia_sp_1 AY560766 AY560724
Artema_atlanta AY560685 AY560663
Smeringopus_natalensis AY560755 AY560717
Trichocyclus_sp_1 AY560733 AY560686
Physocyclus_globosus AY560751 AY560712
Physocyclus_dugesi AY560750 AY560711
Crossopriza_lyoni AY560762 AY560689
Holocnemus_pluchei AY560734 AY560691
Ninetis_subtilissima AY56044 AY560705
Spermophora_senoculata AY560756 AY560718
Metagonia_sp_1 AY560741 AY560702
Metagonia_sp_2 AY560742 AY560703
Micropholcus_fauroti AY560743 AY560704
Pholcus_opilionoides AY560745 AY560707
Pholcus_phalangioides AY560746 AY560708
Pholcus_sp_1 AY560749 AY560706
Quamtana_bonamanzi AY560757 AY560719
Quamtana_vidal
ANEXO 4. ARBOL CONSENSO ESTRICTO PARA EVIDENCIA TOTAL
Tabla 1. Índice de congruencia de Farris para datos morfológicos y moleculares con 4 costos diferentes para gaps, transiciones y transversiones.
Matrices de costos Sets de datos g8ts1tv2 g4ts1tv2 g4ts2tv1 G1ts1tv1 Morfologia.* 432 216 216 54 Gen 28S 13775 10093 8867 4121 Gen 16S 3692 2933 2510 1384 Evidencia total 19644 13935 12393 5232 ILD 0.7200 0.0497 0.0645 0.0625
*el valor de la morfología tiene un peso adicional (morfología con costos iguales a los de los gaps)
