Filogeografía de <i>Zaedyus pichiy</i> (Mammalia, Xenarthra) y su correlación con el paleoclima del sur de Sudamérica
Authors:   , Gabrielli Magalí 
Published: August 2021

Zaedyus pichiy es un armadillo que pertenece a la Subfamilia Euphractinae junto con las especies de los géneros Chaetophractus y Euphractus. El origen y las relaciones entre las especies actuales de Euphractinae no están resueltos, sin embargo su radiación se relaciona a importantes cambios ambientales provocados por el levantamiento de la cordillera de los Andes. Los registros fósiles para los géneros actuales de la subfamilia se remontan al Mioceno tardío mientras que los registros de sus especies son del plioceno/Pleistoceno. Por otro lado, se cree que la distribución de todos los armadillos actuales ha sido afectada por fluctuaciones climáticas y del nivel del mar, características del Pleistoceno, debidas al avance y retirada de los glaciares que causaron la retracción y expansión de biomas. Zaedyus pichiy presenta la mayor parte de su amplia distribución en Argentina, habiéndose extendido a Chile en el reciente. Como indica el título, este estudio pretende aportar conocimiento sobre la historia filogeográfica de Zaedyus pichiy en Argentina, donde tuvo lugar la mayor parte de su historia evolutiva. Sin embargo la primera pregunta que surge es ¿Dónde y cuándo se originó Zaedyus pichiy?, lo que lleva a interrogantes sobre la historia evolutiva de la subfamilia Euphractinae a la que pertenece, como por ejemplo: ¿Cómo y cuándo fue el origen de las especies actuales de Euphractinae, fue una radiación temprana en el Mioceno tardío-Plioceno temprano en la Región Pampeana?, coincidiendo con los registros más tempranos de sus géneros en ese periodo y región; ¿cómo se relaciona Zaedyus pichiy con el resto de los géneros actuales de Euphractinae? en la actualidad hay dos hipótesis, una plantean que el género Chaetophractus es parafiletico estando C. villosus emparentado con Euphractus, y C. vellerosus siendo especie hermana de Zaedyus pichiy, mientras que en la tradicional, el género Chaetophractus es monofilético, estando agrupado con E. sexcinctus, siendo Z. pichiy el primer linaje en emerger. Y finalmente profundizando sobre Zaedyus pichiy ¿cuál es la diversidad genética de sus poblaciones, como se distribuye en la actualidad y cuál fue la historia de sus poblaciones para llegar a ella, que factores la moldearon?¿Fueron los cambios climáticos cíclicos ocurridos durante el Pleistoceno? de ser asi, la diversidad de los haplotipos de sus poblaciones debería distribuirse en un gradiente latitudinal, los más ancestrales en latitudes más bajas, mientras que los derivados evolutivamente de aquellos en latitudes más altas, mostrando la expansión más reciente debido al aumento de temperatura. Para intentar responder estas preguntas se planteo como objetivos: (1) Esclarecer las relaciones filogenéticas entre las especies actuales de Euphractinae, determinar sus tiempos de divergencia y sus posibles áreas ancestrales. (2) Analizar el patrón filogeográfico de Zaedyus pichiy en todo su rango de distribución en Argentina y examinar la relación entre dicho patrón y la historia geomorfológica de la región. Primero se realizó la caracterización y el análisis de las secuencias obtenidas de una porción de la Región Control (RC) del D-loop, y de una porción del gen de la citocromo c oxidasa subunidad I (COI) del ADN mitocondrial en representantes del Magorden Xenarthra, ahondando en la estructura de las secuencias de D-loop y sus posibles implicancias.Las relaciones filogenéticas de las especies actuales de la subfamilia Euphractinae fueron inicialmente abordadas mediante los métodos tradicionales de inferencias filogenéticas (Parsimonia, Máxima Verosimilitud e Inferencias Bayesianas) analizando una porción del gen COI. Se utilizaron secuencias de este marcador para 16 especímenes pertenecientes a Euphractinae, con varias secuencias para cada unidad taxonómica, como así también 13 secuencias para representantes del resto de las subfamilias de Cingulata y 6 secuencias del clado Pilosa que se utilizaron como outgroup. Obteniendo una matriz de alineamiento final de 35 individuos totales y 658 pb. Además, se estimó el árbol de especies a través del método bayesiano basado en coalescencia que estima filogenia de múltiples marcadores y se realizó una prueba de hipótesis filogenéticas forzando la monofilia entre las diferentes especies, siendo cada hipótesis una combinación diferente entre dos especies actuales de la subfamilia. Para estos análisis se utilizaron 51 secuencias parciales del gen mitocondrial COI con una longitud de 658 pb, obtenidas en este estudio y otras disponibles en bases de datos públicas. También se utilizó 19 secuencias disponibles del gen factor von Willebrand (vwf) con una longitud de 1145 pb y 17 del gen cáncer de mama 1 (BRCA1) de 2851 pb de longitud. Finalmente, utilizando el árbol de especies se intentó aproximar el territorio donde ocurriera esta diversificación, haciendo un análisis de aéreas ancestrales por métodos basados en Parsimonia, Máxima Verosimilitud e Inferencias Bayesianas. Para el estudio integral filogeográfico de Zaedyus pichiy en Argentina se utilizaron las porciones del gen COI y de la Región Control (D-loop). Ya sea analizando la matriz de ambos marcadores concatenados (COI + D-loop) o sus matrices por separado. La matriz obtenida de los marcadores concatenados resulto de 1115 pb de longitud, contando con 112 secuencias de las que 37 son de individuos en los que se logró secuenciar ambos marcadores, 26 cuentan con secuencias para el marcador COI y 49 individuos para D-loop, teniendo una cantidad considerable de datos faltantes. Debido a esto también se utilizó una matriz más chica de marcadores concatenados (COI+D-loop), sin datos faltantes de 28 secuencias y 967 pb. Como así también las matrices de los marcadores por separado reducidas a la mayor cantidad de secuencias y pares de bases con la menor cantidad de datos faltantes posible. Obteniendo para la matriz del marcador COI 59 secuencias de 492 pb de longitud, donde se identificaron 27 haplotipos y donde las diversidades haplotípica y nucleotídica fueron de 0,933 y 0,01420 respectivamente, mientras que para el fragmento D-loop se obtuvo una matriz de 75 secuencias con una longitud de 405 pb y 38 haplotipos con una diversidad haplotípica de 0,957 y nucleotídica de 0,01559. Se analizó la diversidad genética y la estructura poblacional de la especie, como así también se estudió la historia demográfica y se analizó la congruencia entre las estimaciones de los procesos inferidos para la especie con los registros paleontológico y arqueológico y estudios del paleoclima, relacionándolo con sus características de historia de vida, a fin de lograr un mayor entendimiento. En cuanto a la estructura de las secuencias de D-loop: Se encontró un fragmento de 80 pb que se repite en las secuencias de la primera porción de la RC del D-loop en las especies de armadillos estudiados. El motivo de repetición es adyacente a la secuencia del dominio TAS de dicha región y su origen seria causado por undeslizamiento de replicación unidireccional en una dirección de 3' a 5'. La explicación más parsimoniosa para la evolución de las repeticiones en las especies actuales de Euphractinae con implicancias en la filogenia de la subfamilia es que existe una mayor cercanía entre Zaedyus y Chaetophractus, hipótesis que no concuerda con la filogenia clásica de los Euphractinae. La heterogeneidad encontrada en esta subfamilia hace que sea difícil proponer un patrón general de variación en las repeticiones de la RC del D-loop. En cuanto a la filogenia de la subfamilia: Los análisis tradicionales del marcador COI no resolvieron las relaciones dentro de la subfamilia Euphractinae y al combinarlo con los marcadores nucleares en el análisis Bayesiano particionado se sostiene que Zaedyus pichiy es la especie basal de la subfamilia, coincidiendo con la hipótesis tradicional. Sin embargo, el clado Euphractus + Chaetophractus recibe un apoyo moderado. En el análisis de las diferentes hipótesis de delimitación, la hipótesis que agrupa a E. sexcintus con C. villosus es la que presentaría menos ambigüedad. Por lo tanto sigue habiendo discrepancias en los resultados de marcadores codificantes. En este estudio se descarta que las discrepancias se deban a la inclusión de una sola especie del género Chaetophractus o a la tasa evolutiva del marcador utilizado, afirmando como la mayor causa a la reciente y rápida diversificación de la subfamilia. El origen del clado que contiene a las especies actuales de Euphractinae es de 3,60 Ma (95% HPD: 1,75-7,53), siendo un poco más recientes que en estudios anteriores y coincidentes con las estimaciones de las últimas etapas del levantamiento andino y la consiguiente formación de biomas secos en el cono sur, que tuvieron lugar en el Plioceno. Estos acontecimientos también explican la separación entre Zaedyus con Euphractus + Chaetophractus que es de 2,92 Ma (95% HPD: 1,02-6,16). Por su parte, la diferenciación de Chaetophractus en sus especies tiene una edad estimada de 2,42 Ma, que es apoyada por el registro fósil y coincide con el comienzo del Pleistoceno, período que se caracterizó por fluctuaciones del clima hasta que se establecieron los ciclos glaciares. Según los análisis biogeográficos, el origen del clado Euphractinae es el área de los desiertos templados del centro de Argentina. La separación entre sus especies resultaron ser más reciente que la hipótesis propuesta sobre una radiación temprana en el Mioceno tardío-Plioceno temprano en la Región Pampeana, donde comienzan los registros de sus géneros. Los resultados en este trabajo rechazan esa hipótesis y acercan dichos orígenes al establecimiento de las especies actuales en el registro fósil, abarcando el intervalo que va desde Plioceno medio al Pleistoceno y proponiendo como el área de ocurrencia los desiertos templados del centro de Argentina. En cuanto a la Filogeografia de Zaedyus pichiy: Esta especie presenta una cierta y particular estructuración geográfica, pudiéndose identificar dos unidades filogeográficas diferenciadas dentro de su amplio rango de distribución. El clado A aúna casi en su totalidad los haplotipos de las poblaciones del norte, entre los 29o y 39o latitud sur, y del sur de la distribución de la especie desde los 46o latitud sur. Mientras que el clado B reúne las poblaciones del centro de la distribución (de las provincias de Río Negro y Chubut) entre los 39o y 46o latitud sur. Estos dos clados responderían a dos expansiones relativamente recientes y muy cercanas desde un mismo centro de origen donde la primera (clado A) se expande en su inicio hacia el norte para volver y expandirsehacia el noreste y el sur, luego de lo cual es desplazada por la segunda (clado B) en el centro de la distribución de la especie en su propia expansión desde la zona del noroeste de Patagonia (Río Negro) hacia el sur y este de Chubut y, quizás también, hacia el norte y sur de la distribución. Además, Zaedyus pichiy presenta una cierta correspondencia geográfica por regiones según el análisis de varianza, el árbol y redes de haplotipos. El clado A tiene más relaciones soportadas y muestra más estructura en las redes en la región norte, lo que podría deberse a que sería la primera rama de la expansión más antigua. Dentro del clado B, la población RNP es la que tiene la mayor variabilidad haplotípica y el haplotipo más abundante. También muestra cierta estructura y un subgrupo de haplotipos divergentes por lo que sería la más antigua de este clado y la más cercana al centro de origen, que estaría entre el río Neuquén y el río Limay, mostrando diferentes pulsos de expansión desde dicho centro. El resto de las poblaciones del clado muestra una estructura en estrella en las redes, lo que representaría la expansión reciente hacia el este y sur. La zona del centro de origen de las poblaciones actuales Zaedyus pichiy obtenido en este estudio concuerda con una zona de estabilidad en cuanto a los vientos y precipitaciones durante los ciclos glaciares del pleistoceno (refugios pleistosenicos) para vertebrados y plantas. Según la variación existente la presencia de los ríos está comenzando a actuar como quiebre y estructurando a las poblaciones por regiones, pudiéndose explicar por el aumento de caudal de los ríos pasada la última glaciación. A pesar que la variabilidad nucleotídica y haplotípica detectada fue alta en todas las poblaciones, parece ser posible detectar gradientes asociados a los principales macroambientes (diferenciados principalmente de oeste a este) en ambos clados (A y B) y también de norte a sur de la distribución sobre todo en el clado A, que es el que posee mayor distribución latitudinal. Se detectó señal de expansión poblacional en Zaedyus pichiy, aunque no tan pronunciada en el clado A por ser el primero en tener una gran expansión sobre todo hacia el norte, llegando a tener una distribución más amplia a la actual según el registro arqueológico. Actualmente se muestra señales de estructuración en esa región y de desplazamiento en el centro sur por el clado B, mostrando su expansión más actual al sur en Santa Cruz. Las mismas causas de aumento de temperatura y cambio en los biomas que habrían generado la retracción en el norte de la distribución serían las causantes de las expansiones en Patagonia que seguirían sucediendo en la actualidad la primera en la parte sur (clado A) y la segunda en la parte central de Patagonia (clado B). Los resultados de esta tesis solo muestran el último ciclo de retracción/expansión-recolonización de Zaedyus pichiy desde lo que sería aproximadamente el centro de su distribución actual en dos olas consecutivas, la primera más rápida, alcanzó una mayor distribución, en tanto que la segunda logró establecerse en la parte norte de la Patagonia remplazando a la primera. Esto llevo a formar dos unidades filogeográficas diferenciadas (clados A y B), dando una distribución particular de la diversidad de sus haplotipos la cual no siguen un gradiente latitudinal de norte a sur de la distribución de la especie como se planteó al comenzar el estudio.