Filogeografía y genética del paisaje de Thryophilus Sinaloa (aves: Troglodytidae)

Abstract

To determine the factors that explain intraspecific genetic and phenotypic differentiation has been a fundamental question in evolutionary biology. This differentiation can be explained by gene flow restriction due to geographic barriers or by historical climatic changes, affecting the species' distribution. Genetic and phenotypic differentiation could also be result of the contemporary landscape transformation due to human activities. Additionally, phenotypic and/or genetic variation may be the result of divergent natural selection along environmental gradients (i.e. local adaptation). The influence of both neutral (gene flow and/or genetic drift) and selective (local adaptation) factors on intraspecific differentiation can be studied under different temporal and spatial scales. In this project, I used Thryophilus sinaloa (Troglodytidae), an endemic territorial bird of Mexico, strongly associated with tropical deciduous forest (TDF) as a study model. I addressed questions that help to understand the factors that promote phenotypic and genetic differentiation in the TDF, a mega diverse ecosystem but also highly threatened by human disturbance. In the first chapter, at a landscape scale and using single nucleotide polymorphisms (SNPs), I studied how landscape heterogeneity promotes genetic structure by identifying landscape elements that facilitate or limit gene flow and therefore the movements of individuals. In the second chapter, using neutral SNPs, I studied the role of Pleistocene climatic changes in explaining the patterns of neutral genetic structure of the species across its distribution. I also identified loci outliers that could potentially suggest signs of adaptations to local environmental conditions.

Determinar los factores que promueven la diferenciación genética y fenotípica intraespecífica ha sido una de las preguntas fundamentales en biología evolutiva. Esta diferenciación puede ser impulsada por la restricción del flujo genético debido a barreras geográficas o barreras transitorias asociadas a cambios climáticos históricos, afectando la distribución de las especies. La diferenciación genética y fenotípica también puede ser afectada por el aislamiento debido a la transformación contemporánea de los paisajes por actividades humanas. De manera adicional, la variación fenotípica y/o genética puede ser el resultado de la selección natural divergente a lo largo de gradientes ambientales (i.e. adaptación local). La influencia tanto de los factores neutrales (flujo y/o deriva genética) como selectivos (adaptación local) en la diferenciación intraespecífica puede ser estudiada bajo diferentes escalas temporales y espaciales. En este proyecto utilicé como modelo de estudio a Thryophilus sinaloa (Troglodytidae), un ave territorial endémica de México, fuertemente asociada al bosque tropical caducifolio (BTC), para abordar preguntas que ayuden a entender los factores que promueven la diferenciación fenotípica y genética en este ecosistema mega diverso pero también altamente amenazado por perturbación humana. En el primer capítulo, usando polimorfismos de un sólo nucleótido (SNPs) y a una escala geográfica de paisaje, estudié cómo la heterogeneidad de un paisaje contemporáneo se relaciona con los patrones de estructuración genética para identificar elementos del paisaje que facilitan o limitan el movimiento de genes y por lo tanto de individuos. En el segundo capítulo, usando SNPs neutrales, estudié el papel de los cambios climáticos del Pleistoceno en explicar los patrones de variación y estructuración genética (neutral) de la especie a lo largo de su distribución. También identifiqué loci bajo selección que podrían potencialmente sugerir señales de adaptaciones a las condiciones ambientales locales.