Phylogeography of Microglanis cottoides (Boulenger, 1891) (Siluriformes: Pseudopimelodidae)

Microglanis cottoides é amplamente distribuída em bacias hidrográficas ao longo da costa Atlântica brasileira que estão isoladas entre si, bem como das grandes drenagens do interior, pelas montanhas escarpadas da margem oriental do escudo cristalino brasileiro, conferindo a esta espécie qualidades apropriadas para estudos filogeográficos. Além disso, existe a hipótese de ocorrência de espécies crípticas e sinônimos em M. cottoides, tornando o estudo desta espécie de grande importância para a sistemática e o entendimento da evolução deste grupo de peixes. Identificação e descrição de espécies, tradicionalmente, são feitas com base em caracteres morfológicos, mas na atualidade ferramentas moleculares têm sido utilizadas, em conjunto com a morfologia, para o estudo da diversidade biológica. A proposta deste trabalho foi (1) testar as relações filogenéticas entre diferentes populações de M. cottoides e (2) analisar a estrutura genética, demografia histórica e padrões temporais de divergência nas populações de M. cottoides, ao longo de sua área de distribuição, além da relação filogenética entre seus congêneres. As relações filogenéticas e filogeográficas, a estrutura genética e a demografia histórica foram analisadas utilizando uma combinação de marcadores morfológicos e moleculares (microssatélites e DNAmt-COI). A alta divergência genética encontrada entre os indivíduos da bacia do rio Uruguai e demais bacias costeiras sugere que a espécie designada como M. cottoides para a bacia do rio Uruguai, seja uma espécie nova de Microglanis que se enquadra no critério de espécie críptica. Por outro lado, as populações de M. cibelae apresentaram baixas divergências genéticas entre M. cottoides das demais bacias costeiras, o que é compatível para indivíduos de uma mesma espécie. Assim, M. cottoides, como atualmente diagnosticado, forma um grupo não monofilético, pois inclui uma espécie morfológica e geneticamente distinta da bacia do rio Uruguai e exclui uma espécie morfológica e geneticamente similar das bacias dos rios Tramandaí e Mampituba (M. cibelae). Para as análises filogeográficas, a distribuição de M. cottoides restringiu-se às drenagens costeiras, considerando as populações das bacias dos rios Tramandaí e Mampituba, previamente identificadas como M. cibelae, como pertencentes a esta espécie. Os níveis de variação genética observados em M. cottoides estão dentro do esperado quando comparados com outras espécies de Siluriformes e os loci investigados mostraram um alto nível de polimorfismo. De forma geral, a diversidade genética encontrada nas populações de M. cottoides foi alta e semelhante ao que geralmente é encontrada em populações de peixes selvagens. No entanto, observou-se forte estruturação genética principalmente entre as amostras de Paranaguá, Guaratuba e Itapocu e menor estruturação entre Araranguá e Mampituba, e entre Tramandaí e Patos, indicando maior possibilidade de fluxo gênico entre essas populações e, consequentemente, maior similaridade entre elas. Contudo, considerando a distância geográfica e principalmente o isolamento das bacias costeiras que, provavelmente, ocorreu entre 6.000 a 10.000 anos antes do presente, a similaridade entre as populações sugere fluxos gênicos históricos, refletindo um período em que as bacias estavam conectadas. Paleocanais fluviais presentes na plataforma continental podem indicar que estas drenagens tinham comunicação com outras drenagens de bacias próximas, permitindo a ampla distribuição de M. cottoides em drenagens que hoje estão isoladas. Entretanto, nota-se que as divergências genéticas entre os indivíduos das bacias costeiras aumentam com a distância, e observa-se que entre o sul de Santa Catarina e o norte do Rio Grande do Sul há uma quebra filogeográfica de cerca de 1,9 Ma, causando a divisão das populações de M. cottoides em dois filogrupos. As análises filogeográficas e filogenéticas demonstraram que as espécies litorâneas, M. parahybae e M. cottoides, são filogeneticamente mais relacionadas e divergiram-se há aproximadamente 5 Ma. Já M. garavelloi da bacia do Alto Paraná e Microglanis sp. da bacia do rio Uruguai divergiram dessas espécies do litoral há pelo menos 8 Ma, coincidindo com a época de diversificação da maior parte da ictiofauna Neotropical, que ocorreu entre 3 e 10 Ma. Portanto, tudo indica que a história filogeográfica de M. cottoides envolveu eventos vicariantes de origem tectônica como a formação das drenagens costeiras a partir de episódios orogenéticos e, mais recentemente, por eventos climáticos pleistocênicos que isolaram várias populações. Porém, em períodos de glaciação, quando as drenagens voltam a se encontrar, as populações de M. cottoides possivelmente trocam informações genéticas e por isso mantêm sua unidade específica.Microglanis cottoides is widely distributed in basins along the Brazilian Atlantic coast that are isolated from each other and from major drainages of the interior, by rugged mountains of the east bank of the Brazilian crystalline shield, giving to this species appropriate qualities for phylogeographic studies. Furthermore, there is a chance of occurrence of cryptic species and synonyms in M. cottoides, making this kind of study of great importance for the systematic and for understanding of the evolution of this group of fish. Identification and description of species are traditionally made based on morphological characteristics, but currently molecular tools have been used in conjunction with morphology for the study of biological diversity. The purpose of this study was (1) to test the phylogenetic relationships between different populations of M. cottoides and (2) to analyze the genetic structure, historical demography and temporal patterns of divergence among populations of M. cottoides, throughout its distribution area in addition to the phylogenetic relationship among congeners. The phylogenetic and phylogeographic relationships, genetic structure and the historical demographics were analyzed using a combination of morphological and molecular markers (microsatellites and mtDNA-COI). The high genetic divergence found among specimens of the Uruguay River basin and other coastal basins suggests that the species identified as M. cottoides from the Uruguay River basin, is a new species of Microglanis that fits in the criterion of cryptic species. On the other hand, populations of M. cibelae showed low genetic differences between M. cottoides from remaing coastal basins, which is compatible for individuals of the same species. Thus, M. cottoides, as currently diagnosed, form a non-monophyletic group because it includes a morphologically and genetically distinct species from the Uruguay river basin and excludes a morphological species and genetically similar species from the Tramandaí and Mampituba rivers basins (M. cibelae). For phylogeographical analysis, the distribution of M. cottoides was restricted to the coastal streams, considering the populations of Tramandaí and Mampituba basins, previously identified as M. cibelae, as belonging to this species. The levels of genetic variation observed in M. cottoides are as expected when compared to other species of Siluriformes and the investigated loci showed a high level of polymorphism. Overall, the genetic diversity found in populations of M. cottoides was high and similar to what is usually found in wild fish populations. However, there was a strong genetic structure mainly between samples of Paranaguá, Guaratuba and Itapocu and lower structure between Araranguá and Mampituba, and between Tramandaí and Patos, indicating a higher possibility of gene flow between these populations, and consequently, greater similarity between them. However, given the geographical distance and especially the isolation of coastal basins that probably occurred between 6,000 to 10,000 years before present, the similarity between the populations suggests historic gene flows, reflecting a time when the basins were connected. River paleochannels present on the continental platform may indicate that these drainages had communication with other drainages of nearby basins, allowing widespread distribution of M. cottoides in drainage that are isolated today. However, it notes that the genetic differences between individuals of coastal watersheds increase with the distance, and it is observed that between the south of Santa Catarina and northern Rio Grande do Sul there is a phylogeographic break of about 1.4 My, causing the division of populations of M. cottoides in two phylogroups. The phylogeographic and phylogenetic analysis showed that the coastal species, M. parahybae and M. cottoides are phylogenetically more related and diverged at about 3 My. Since M. garavelloi from Alto Paraná basin and Microglanis sp. from the rio Uruguay basin diverged from these coastal species for at least 5 My, coinciding with the time of diversification of most of the Neotropical fish fauna, which occurred between 3 and10 My. Therefore, it seems that the phylogeographic history of M. cottoides involves vicariant events of tectonic origin like the formation of coastal drainages from orogenic events and, more recently, by Pleistocene climatic events that isolated various populations. However, in glaciation periods, when the drainage meet again, populations of M. cottoides possibly exchange genetic information and therefore maintain their specific unit