Tuco-tucos do pampa rio-grandense : a filogeografia de Ctenomys torquatus (rodentia-ctenomyidae) e a descrição de uma nova espécie

O tuco-tuco de colar, Ctenomys torquatus, possui uma das maiores distribuições geográficas entre estes roedores, habitando os campos de baixa altitude em toda metade norte do Uruguai e na porção sul do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. A variabilidade cromossômica, comum em espécies deste roedor subterrâneo, ocorre em apenas algumas populações periféricas de C. torquatus, particularmente em regiões na quais grandes cursos d’água separam formas cromossômicas distintas. Com os objetivos de descrever os padrões filogeográficos de C. torquatus, bem como o efeito de grandes rios na estruturação de populações e diferentes cariótipos, o presente estudo fez uso de três marcadores mitocondriais (sequência hiper variável 1 da região controle e os genes citocromo-c oxidase I e citocromo-b), além do desenvolvimento e aplicação de locos de microssatélites. A filogenia obtida com o gene citocromo-b, juntamente com evidências morfológicas e cariotípicas, claramente demonstraram a singularidade de uma nova espécie, denominada Ctenomys ibicuiensis. Esta espécie possui apenas um cariótipo (2n = 50) e não compartilha um ancestral comum direto recente com o tuco-tuco de colar, apesar da proximidade geográfica. Este trabalho apresenta a posição filogenética da nova espécie e sua relação filogeográfica com o tuco-tuco de colar. Análises filogenéticas também foram empregadas com o objetivo de estimar uma taxa de evolução molecular para o DNA mitocondrial dos ctenomídeos, a qual foi posteriormente aplicada em inferências demográficas considerando uma escala de tempo. Associada a estreita área de ocorrência e pequena amostragem, as populações de C. ibicuiensis apresentaram baixa variabilidade genética em comparação com as demais espécies do gênero Ctenomys, embora não tenha havido evidências da ocorrência de processos de redução populacional (bottleneck) nem índices de endogamia singificativos. Análises de estruturação genética para dados de microssatélite e DNA mitocondrial revelaram diferenciação significativa entre as populações, não havendo situações de clados ou grupos de haplótipos altamente divergentes, relacionados a linhagens regionais, para nenhuma das espécies. Testes de neutralidade, mismatch distribution e duas análises demográficas baseadas em coalescência sinalizaram a ocorrência de expansão populacional recente para C. torquatus, 9 amplamente distribuída; ao passo que um padrão de estabilidade populacional foi observado para a espécie C. ibicuiensis, geograficamente restrita. A região central do Rio Grande do Sul é a provável origem da expansão populacional recente descrita para C. torquatus. O cariótipo mais comum e amplamente distribuído 2n = 44, considerado plesiomórfico, e os registros pontuais e periféricos de variações cariotípicas, corroboram este cenário de expansão. AMOVA e outras análises de estruturação não demonstraram substancial partição da variação genética associada à presença dos rios. O efeito do rio atuando como barreira ao fluxo gênico foi verificado apenas pela comparação da baixa estruturação genética entre as localidades da nascente em relação aos demais pontos do rio onde a largura e a vazão são maiores. A expansão demográfica do tuco-tuco de colar e diversos eventos de dispersão cruzando o rio, evidenciados pelo compartilhamento de haplótipos em localidades de ambas as margens, podem estar vinculados as condições de clima seco e frio durante o período glacial pleistocênico, caracterizado pelo domínio dos campos, ausência de mata ciliar e rios com cursos d’água bastante reduzidos. Considerando as condições de baixa vagilidade, territorialidade e organização em pequenos demes, os efeitos de isolamento pela distância e deriva genética parecem prevalecer sobre as descontinuidades do habitat, a exemplo da alta diferenciação populacional encontrada.The collared tuco-tuco, Ctenomys torquatus, has one of the widest ranges among tuco-tucos, inhabiting the grassed lowlands from the half north of Uruguay to the southern part of the Rio Grande do Sul State, Brazil. Chromosomic variability, common for these subterranean rodents, is showed in punctual and peripherical populations of C. torquatus, with particular reference for two situations were a great river separating distinct cariotípica forms. With the aims of describing the phylogeographic patterns of C. torquatus, as well as the effects of major rivers on structuration of its populations and karyomorphs, the present study made use of three mitochondrial markers (the hyper variable sequence 1 of the control region, the cytochrome c oxidase I and the cytochrome b genes), besides the development and application of microsatellite loci. Phylogeny of the cytochrome b gene, associated with morphological and karyotypic evidences, unambiguously demonstrated the uniqueness of a new species, denominated Ctenomys ibicuiensis. This species is karyotypicaly monomorphic (2n = 50) and do not share a direct and recent common ancestor with the collared tuco-tuco, despite ranges neighborhood. The present work shows the phylogenetic position of the new species and its phylogeographic relationships with the collared tucotuco. Phylogenetic analysis was also approached in order to estimate molecular rates for the mitochondrial DNA of tuco-tucos, which subsequently were applied for demographic inferences in a timescale framework. Associated with its small geographic range and sampling, C. ibicuiensis populations showed low genetic variability in comparison with other tuco-tucos, but no evidences of bottlenecks or endogamy were reported. Analysis of genetic structure for microsatellite loci and mitochondrial DNA revealed strong differentiation among populations, anyone deeply divergent clade associated with regional lineages was found for both species. Neutrality tests, mismatch distributions and two demographic analyses based in coalescence showed a pattern of recent population expansion for the widespread C. torquatus, whereas a long time population stability was recovered for the highly restrict C. ibicuiensis. The recently expanded populations of C. torquatus probably originated from the central region of the Rio Grande do Sul State. The widespread karyotype 2n = 44, previously cited as plesiomorphic, 11 and the few chromosomic variations reported on the periphery of this species, are in agreement with such scenery of expansion. The AMOVA analyses, and other structuration assays, did not show a substantial relationship between the genetic variation partitioning and the presence of great rivers. The effect of river as a barrier to gene flow was reported only comparing the low genetic structuration between headwater sites in comparison with all the other wider sites along the river. Expansion of the collared tuco-tuco and several events of crossing the river, as indicated by haplotype sharing, can be related with dry and cold climatic conditions during the glaciations of the Pleistocene, when grasslands dominated, gallery forest did not occur and water courses probably were reduced. As a low vagile and territorial subterranean rodent, living in small demes, geographic distances and genetic drift seem let a stronger signature of population differentiation for tuco-tucos, rather than habitat discontinuities