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Delimiting species : morphological and molecular markers contribution for the understanding of the genus Hermeuptychia Forster (Nymphalidae: Satyrinae: Euptychiina)

By Noemy Seraphim Pereira

Abstract

O gênero Hermeuptychia Forster (Nymphalidae, Satyrinae, Euptychiina) está amplamente distribuído no continente Americano, desde a Argentina até o sul dos Estados Unidos. O gênero foi anteriormente considerado um complexo de espécies, e atualmente são reconhecidas oito espécies . Todas as espécies possuem um padrão alar muito parecido, o que compromete a identificação taxonômica correta. Em adição, a posição filogenética do gênero dentro da subtribo Euptychiina permanece incerta. Para o presente estudo foram obtidos espécimens de 45 localidades de cinco países, com maior ênfase em uma amostragem no Brasil. Três marcadores moleculares, dois do DNA mitocondrial (cox1 5' e nad6) e um do DNA nuclear (RpS5) foram utilizados para gerar hipóteses filogenéticas (Máxima Parcimônia e Inferência Bayesiana), para delimitar espécies, e para gerar estimativas de tempo de divergência e distribuição ancestral. Adicionalmente, o desempenho da região anterior da cox1 como 'barcode - código de barras' para delimitar as espécies de Hermeuptychia foi testado. Além disso, análise morfológica da genitália masculina foi empregada para a delimitação e identificação de espécies. Os indivíduos amostrados agruparam-se em dez clados nas análises moleculares, correspondendo a sete espécies reconhecidas mais H. gisella, que havia sido anteriormente sinonimizada com H. cucullina. A análise morfológica dos indivíduos possibilitou o estabelecimento de caracteres diagnósticos para todas as espécies de Hermeuptychia - incluindo H. cucullina, que não está presente nas análises moleculares - e concordou com os agrupamentos obtidos através das análises moleculares. As relações filogenéticas entre as espécies de Hermeuptychia permanecem incertas, possivelmente devido a um padrão de evolução rápida, descrito anteriormente para outros Satyrini. Entretanto, dois grupos de espécies-irmãs podem ser identificados, H. pimpla + H. harmonia, e H. gisella + H. fallax, ambos sustentados por ocorrência simpátrica. Em adição, H. gisella e H. fallax parecem apresentar um isolamento reprodutivo incompleto, com formação de híbridos. Algumas espécies de Hermeuptychia estão distribuídas amplamente, como H. atalanta, H. hermes e H. gisella, sendo que H. atalanta é a espécie mais comum encontrada no Brasil. H. fallax é uma espécie restrita a Mata Atlântica; H. pimpla e H. harmonia são espécies restritas à região andina, encontradas em altitudes moderadas; H. maimoune pode ser encontrada na região andina e no sul da Amazônia brasileira, correspondendo a duas espécies crípticas; H. cucullina foi encontrada no centro-oeste brasileiro e na região andina, e é a espécie mais rara de Hermeuptychia; e H. sosybius pode ser encontrada do sul dos Estados Unidos até a região norte da Colômbia. O gênero diversificou-se de seu grupo-irmão a cerca de 8,2 milhões de anos (mya), a diversificação das espécies ocorreu entre 3,5 e 1,4 mya, e a distribuição ancestral estimada é a cordilheira dos Andes. Apenas com a região 'barcode' e análise de distância usando Neighbor-Joining, foi possível separar as espécies de Hermeuptychia com uma taxa de 2% de erro. O limite entre as distâncias intra e interespecíficas estimado fica em torno de 2% de divergência genética.The Hermeuptychia genus Forster (Nymphalidae: Satyrinae: Euptychiina) is widely distributed in the American continent, from Argentina to South United States. Previously considered a species complex, the genus presents eight valid species taxa at the moment. Wing pattern is very similar in all Hermeuptychia species resulting in difficult and prone to error taxonomic identification. Additionally its position within the subtribe Euptichiina remains uncertain. Samples from 45 locations in five countries, with major emphasis in Brazilian territory sampling, were obtained for the present study. Three molecular markers, two from mitochondrial DNA (cox1 5' and nad6) and one from nuclear DNA (RpS5), were used to generate phylogenetic hypothesis (Maximum Parsimony and Bayesian Inference), to delimit species, and to estimate divergence time and ancestral distributions. The 'barcode' region performance (cox1 5') was tested for Hermeuptychia species. Male genitalia morphology was also used to identify and delimitate species. Sampled individuals are grouped in ten molecular clusters, corresponding to seven valid species and H. gisella, previously synonymized to H. cucullina. Morphological analysis of individuals revealed morphological diagnose traits to identify all Hermeuptychia species, including H. cucullina, which is not present in the molecular analysis, and was congruent with molecular analysis. Phylogenetic relationships among Hermeuptychia species remain unresolved due to a possible rapid evolutionary pattern common to Satyrini. However, two pairs of sister species could be identified: H. pimpla + H. harmonia and H. gisella + H. fallax, both sympatric. Additionally, H. gisella + H. fallax present incomplete reproductive isolation, with hybrids. Some Hermeuptychia are widely distributed as H. atalanta, H. hermes, and H. gisella, and H. atalanta is the most common species found in Brazil. H. fallax is restricted to Atlantic Forest; H. pimpla and H. harmonia are restricted to Andes region, at moderately high altitudes; H. maimoune is found in the Andine and in the Amazonian regions, corresponding to two cryptic species; H. cucullina is the rarest Hermeuptychia and was found in Central Brazil and in Andes; and H. sosybius is the only Hermeuptychia found in North America, been present from South United States to north Colombia. The genus diverged from its sister group around 8.2 my, species diversification occurred between 3.5 and 1.4 my and the ancestral estimate distribution is Andine region. Only the 'barcode' region was able to identify each Hermeuptychia species, with an 2% error rate and the molecular threshold for intra and interspecific distance was around 2% of genetic divergence

Topics: Delimitação de espécies, Marcadores moleculares, Nymphalidae, Hibridização, Lepidoptera, Species delimitation, Molecular markers, Nymphalidae, Hybridization, Lepidoptera
Publisher: Universidade Estadual de Campinas . Instituto de Biologia
Year: 2011
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:000845830
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