Filogeografia comparada e preditiva na divisão leste-oeste do Cerrado: teste de divergência simultânea e identificação de características preditoras de quebra filogeográfica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Luana Maria Deoclécio da
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17381
Resumo: The Cerrado is a vast savanna formation in central Brazil currently included in the list of the main global hotspots for biodiversity conservation. Despite the recognition of its biological relevance, the biogeographic processes that shaped the diversification of its biota at different taxonomic levels are still poorly understood. A relatively common pattern inferred in different Cerrado species is a phylogeographic break in the Brazilian Central Plateau, separating populations of different animal and plant species in an east-west direction. In this work, we combine comparative phylogeography with the predictive framework of machine learning to investigate the existence of synchronous events between species/population pairs that show the reported phylogeographic pattern and identify predictive variables of this divergence. The east-west phylogeographic break was determined through the construction of phylogenetic trees and when the authors of the articles reported the east-west division. We used Bayesian inference of shared evolutionary events to estimate the timing and synchronicity of divergence in eight taxa pairs comprising plants, arthropods, lizards, and frogs. Finally, we build a random forest statistical model using biotic and abiotic information to identify the best predictors of the phylogeographic structure. We identified that spatial congruence is associated with temporal synchrony in plants, mainly related to Pleistocene climatic events that preceded the Last Glacial Maximum. We identified multiple divergence pulses within animals that coincide with Neogene geological events and Quaternary climatic oscillations. Our statistical model predicted that biotic variables related to dispersal ability, gene flow, and habitat preference played a crucial role in structuring the east-west break of the central Cerrado lineages, consistent with the relative contributions of extrinsic and intrinsic forces that drive the responses of organisms.
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Despite the recognition of its biological relevance, the biogeographic processes that shaped the diversification of its biota at different taxonomic levels are still poorly understood. A relatively common pattern inferred in different Cerrado species is a phylogeographic break in the Brazilian Central Plateau, separating populations of different animal and plant species in an east-west direction. In this work, we combine comparative phylogeography with the predictive framework of machine learning to investigate the existence of synchronous events between species/population pairs that show the reported phylogeographic pattern and identify predictive variables of this divergence. The east-west phylogeographic break was determined through the construction of phylogenetic trees and when the authors of the articles reported the east-west division. We used Bayesian inference of shared evolutionary events to estimate the timing and synchronicity of divergence in eight taxa pairs comprising plants, arthropods, lizards, and frogs. Finally, we build a random forest statistical model using biotic and abiotic information to identify the best predictors of the phylogeographic structure. We identified that spatial congruence is associated with temporal synchrony in plants, mainly related to Pleistocene climatic events that preceded the Last Glacial Maximum. We identified multiple divergence pulses within animals that coincide with Neogene geological events and Quaternary climatic oscillations. Our statistical model predicted that biotic variables related to dispersal ability, gene flow, and habitat preference played a crucial role in structuring the east-west break of the central Cerrado lineages, consistent with the relative contributions of extrinsic and intrinsic forces that drive the responses of organisms.O Cerrado é uma vasta formação de savana no Brasil central e que atualmente está incluído na lista dos principais hotspots de biodiversidade do planeta. Apesar do reconhecimento de sua relevância biológica, os processos biogeográficos que moldaram a diversificação de sua biota em diferentes níveis taxonômicos ainda são pouco conhecidos. Um padrão relativamente comum inferido em diferentes espécies do Cerrado é uma quebra filogeográfica no Planalto Central Brasileiro, separando no sentido leste-oeste, populações de diferentes espécies animais e vegetais. Neste trabalho, nós combinamos a filogeografia comparada com a estrutura preditiva do aprendizado de máquina para investigar a existência de eventos síncronos entre pares de espécies/populações que apresentam o padrão filogeográfico relatado e identificar características preditoras dessa divergência. A primeira etapa do trabalho consistiu no levantamento de todos os artigos sobre estudos filogeográficos realizados no Cerrado, do qual, 33 artigos foram criteriosamente selecionados. A quebra filogeográfica leste-oeste foi identificada através da construção de árvores filogenéticas e/ou quando foi relatada pelos autores dos artigos. Nós utilizamos a inferência Bayesiana de eventos evolutivos compartilhados para estimar o tempo e a sincronicidade da divergência em oito pares de táxons, compreendendo plantas, artrópodes, lagartos e sapos. Finalmente, construímos um modelo estatístico de floresta aleatória usando informações bióticas e abióticas para identificar os melhores preditores da quebra filogeográfica em questão. Nós identificamos que a congruência espacial está associada a sincronia temporal em plantas, principalmente relacionada aos eventos climáticos do Pleistoceno que antecederam o Último Máximo Glacial. Dentro dos animais, nós identificamos múltiplos pulsos de divergência que coincidem com os eventos geológicos do Neógeno e as oscilações climáticas quaternárias. Nosso modelo estatístico previu que as variáveis bióticas relacionadas à capacidade de dispersão, fluxo gênico e preferência de habitat, podem ter tido um papel fundamental na estruturação da quebra leste-oeste das linhagens do Cerrado central, consistente com as contribuições relativas das forças extrínsecas e intrínsecas que impulsionam as respostas dos organismos.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular - PPGGEvUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBiogeografiaFilogeografia comparadaVariação genéticaCerradoAprendizado de máquinaInferência bayesianaCIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA::GENETICA MOLECULAR E DE MICROORGANISMOSFilogeografia comparada e preditiva na divisão leste-oeste do Cerrado: teste de divergência simultânea e identificação de características preditoras de quebra filogeográficaComparative and predictive phylogeography in the east-west division of the Cerrado: test of simultaneous divergence and identification of predictive characteristics of phylogeographic breakinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600399e5bd3-de14-475a-a93d-c5ad42521f32reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação_MS_Luana Deoclecio.pdfDissertação_MS_Luana Deoclecio.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf1853077https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17381/3/Dissertac%cc%a7a%cc%83o_MS_Luana%20Deoclecio.pdf5c9f80a9d4c1f44c7cffc8cfd457e072MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17381/4/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD54TEXTDissertação_MS_Luana Deoclecio.pdf.txtDissertação_MS_Luana Deoclecio.pdf.txtExtracted texttext/plain100891https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17381/5/Dissertac%cc%a7a%cc%83o_MS_Luana%20Deoclecio.pdf.txtac17b87596f48ef90cef7154d2a15bc6MD55THUMBNAILDissertação_MS_Luana Deoclecio.pdf.jpgDissertação_MS_Luana Deoclecio.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7126https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17381/6/Dissertac%cc%a7a%cc%83o_MS_Luana%20Deoclecio.pdf.jpg01db0d4646d313faccb59b06f7fb6483MD56ufscar/173812023-09-18 18:32:34.521oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/17381Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:34Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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