Decifrando a relação evolutiva entre Gymnogeophagus labiatus (Hensel, 1870) E Gymnogeophagus lacustris Reis & Malabarba 1988 (CICHLIDAE: GEOPHAGINI)

A “classificação” de indivíduos em espécie ainda é um dos assuntos mais debatidos nas Ciências Biológicas. O gênero Gymnogeophagus Miranda Ribeiro, 1918 de ciclídeos neotropicais, contém 18 espécies válidas, sendo as duas espécies, foco deste estudo, reconhecidas há longo tempo como espécies irmãs. Gymnogeophagus labiatus, que ocupa rios de fundo rochoso nas bacias da laguna dos Patos (BHP) e do rio Tramandaí (BHT), e G. lacustris, que ocupa lagoas costeiras de fundo arenoso na BHT somente. Recentemente um estudo baseado em DNA barcode, com o gene mitocondrial Citocromo Oxidase I (COI), não conseguiu separar essas duas espécies na BHT, apontando diferenças genéticas consideráveis entre indivíduos de G. labiatus da BHP e BHT. Uma hipótese é que G. lacustris divergiu de G. labiatus há pouco tempo, de tal forma que o COI, um marcador genético conservado, é incapaz de separar entre estas duas espécies (tal que a classificação taxonômica atual é adequada para o grupo). Alternativamente, G. labiatus e G. lacustris da BHT podem constituir, de fato, em uma população coesa, igualmente diferenciada das populações na BHP (tal que as diferenças entre bacias hidrográficas distintas refletem melhor a história do grupo). Nesse estudo, foram utilizados dados morfológicos e moleculares para avaliar as duas hipóteses mencionadas acima. Os indivíduos analisados foram provenientes da Coleção Científica do Laboratório de Ictiologia da UFRGS. Foram encontrados três clados mitocondriais: o primeiro composto por haplótipos distribuídos entre G. labiatus e G. lacustris da BHT, sendo dois desses compartilhados entre espécies. Os outros dois clados ocorram em indivíduos de G. labiatus da BHP, sendo um deles restrito à sub-bacia do Camaquã (SBC), onde foram encontrados indivíduos dos dois clados. As análises morfológicas agruparam os indivíduos da BHT separadamente da BHP, especialmente em relação ao tamanho da nadadeira peitoral, comprimento do focinho e padrão de coloração quando vivo. A área do lábio, considerada a principal medida diagnóstica para as duas espécies, apresentou plasticidade acentuada tanto na BHP como na BHT, questionando sua utilidade taxonômica. No geral, os resultados corroboram a estreita relação evolutiva entre as populações da BHT, sugerindo que os indivíduos que ocorrem nos rios da BHT devem ser interpretados como ecomorfos de G. lacustris com lábios hipertrofiados. Assim, os resultados sugerem que as populações da BHT são todas pertencentes a G. lacustris, enquanto G. labiatus é restrita à BHP.Classifying individuals in "species" is among the most disputed issues in Biological Sciences. Gymnogeophagus Miranda Ribeiro 1918, a genus of Neotropical cichlids, contains 18 valid species, with the two species studied herein long hypothesized as sister species: G. labiatus, which occupies rocky bottom rivers in the Patos Lagoon (BHP) and Tramandaí river (BHT) drainages, and G. lacustris, which inhabits sandy bottom coastal lagoons in BHT. Recently, a DNA barcode study based on mitochondrial Cytochrome Oxidase I (COI) was unable to discriminate between these species in BHT but pointed to considerable genetic differences between G. labiatus individuals in BHP and BHT. One hypothesis is that G. lacustris diverged from G. labiatus recently, such that COI, a conserved genetic marker, is unable to discriminate between these species (such that the current taxonomic classification is adequate for this group). Alternatively, G. labiatus and G. lacustris in BHT may indeed constitute a cohesive population, equally differentiated from the population in the BHP (such that differences between distinct hydrographic basins provide a better portrait of the group’s history). In this study, we used morphological and molecular data to evaluate the two hypotheses mentioned above. Analyzed individuals are housed in the scientific collection of UFRGS Ichthyology Laboratory. We found three mitochondrial clades: the first containing haplotypes distributed among G. labiatus and G. lacustris from BHT, with two haplotypes shared between species. The other two clades occurred in G. labiatus individuals from BHP, one of which being restricted to the Camaquã river sub-basin (CRS), where we found individuals from both clades. Morphological analyses grouped individuals from the BHT separately from the BHP, especially concerning the length of the pectoral fin, snout length and color in life. Lip area, considered as the main diagnostic trait between species, showed high plasticity within both the BHP and BHT, questioning its taxonomic usefulness. Overall, our results corroborate the close evolutionary relationship between species in BHT, suggesting that individuals occurring in BHT rivers must be interpreted as G. lacustris ecomorphs showing hypertrophic lips. Thus, our results suggest that all populations in BHT belong to G. lacustris, while G. labiatus is restricted to the BHP

Hydrography rather than lip morphology better explains the evolutionary relationship between Gymnogeophagus labiatus and G. lacustris in Southern Brazil (Cichlidae: Geophagini)

Gymnogeophagus labiatus and G. lacustris have been long recognized as sister species exhibiting different ecological requirements. Gymnogeophagus labiatus occurs in rock bottom rivers in the hydrographic basins of Patos Lagoon (HBP) and Tramandaí River (HBT), while G. lacustris is exclusive from sand bottom coastal lagoons of the HBT. In this study, we used molecular markers, morphological measurements and data from nuptial male coloration to investigate the evolutionary relationship between these species in each hydrographic basin. We found, for all data sets, a closer relationship between G. labiatus and G. lacustris from the HBT than between G. labiatus populations from HBT and HBP. In particular, lip area had a large intraspecific plasticity, being uninformative to diagnose G. lacustris from G. labiatus. Molecular clock-based estimates suggest a recent divergence between species in the HBT (17,000 years ago), but not between G. labiatus from HBP and HBT (3.6 millions of years ago). Finally, we also found a divergent G. labiatus genetic lineage from the Camaquã River, in the HBP. These results show that the current taxonomy of G. labiatus and G. lacustris does not properly represent evolutionary lineages in these species.Gymnogeophagus labiatus e G. lacustris vêm sendo consideradas espécies irmãs que possuem diferentes exigências ecológicas. Gymnogeophagus labiatus ocorre em rios de fundo de pedra nas bacias hidrográficas da Laguna dos Patos (HBP) e do rio Tramandaí (HBT), enquanto G. lacustris é exclusivo da HBT, ocorrendo em lagoas costeiras de fundo de arenoso. Nesse estudo, foram usados marcadores moleculares, medidas morfológicas e dados sobre a coloração nupcial em machos para investigar a relação evolutiva entre estas espécies em cada bacia hidrográfica. Para todos os conjuntos de dados foi observada uma relação mais próxima entre G. labiatus e G. lacustris da HBT do que entre as populações de G. labiatus da HBP e HBT. Em particular, a área do lábio teve uma grande plasticidade intraespecífica, não sendo informativa para diagnosticar G. lacustris de G. labiatus. Estimativas baseadas no relógio molecular sugeriram uma divergência recente entre as espécies da HBT (17.000 anos atrás), mas não entre as populações de G. labiatus da HBP e HBT (3,6 milhões de anos atrás). Finalmente, também foi encontrada uma linhagem genética de G. labiatus divergente no rio Camaquã, na HBP. Esses resultados mostram que a taxonomia atual de G. labiatus e G. lacustris não representa adequadamente as linhagens evolutivas nessas espécies

Molecular identification of shark meat from local markets in southern Brazil based on DNA barcoding : evidence for mislabeling and trade of endangered species

Elasmobranchs, the group of cartilaginous fishes that include sharks and rays, are especially vulnerable to overfishing due to low fecundity and late sexual maturation. A significant number of elasmobranch species are currently overexploited or threatened by fisheries activities. Additionally, several recent reports have indicated that there has been a reduction in regional elasmobranch population sizes. Brazil is an important player in elasmobranch fisheries and one of the largest importers of shark meat. However, carcasses entering the shark meat market have usually had their fins and head removed, which poses a challenge to reliable species identification based on the morphology of captured individuals. This is further complicated by the fact that the internal Brazilian market trades several different elasmobranch species under a common popular name: “cação.” The use of such imprecise nomenclature, even among governmental agencies, is problematic for both controlling the negative effects of shark consumption and informing the consumer about the origins of the product. In this study, we used DNA barcoding (mtDNA, COI gene) to identify, at the species level, “cação” samples available in local markets from Southern Brazil. We collected 63 samples traded as “cação,” which we found to correspond to 20 different species. These included two teleost species: Xiphias gladius (n = 1) and Genidens barbus (n = 6), and 18 species from seven elasmobranch orders (Carcharhiniformes, n = 42; Squaliformes, n = 3; Squatiniformes, n = 2; Rhinopristiformes, n = 4; Myliobatiformes, n = 3; Rajiformes, n = 1; and Torpediniformes, n = 1). The most common species in our sample were Prionace glauca (n = 15) and Sphyrna lewini (n = 14), while all other species were represented by four samples or less. Considering IUCN criteria, 47% of the elasmobranch species found are threatened at the global level, while 53% are threatened and 47% are critically endangered in Brazil. These results underline that labeling the meat of any shark species as “cação” is problematic for monitoring catch allocations from the fishing industry and discourages consumer engagement in conservationist practices through informed decision-making

Verificação da ocorrência de hibridação entre Tartaruga-Tigre-D'Agua, Trachemys dorbigni (Duméril & Bibron, 1835) e Tartaruga Americana, Trachemys Scripta (Thunberg & Schoepff, 1792) (Testudines, Emydidae)

A introdução de espécies exóticas é a segunda principal causa de perda de biodiversidade global e pode contribuir para uma mudança significativa na organização e na funcionalidade das comunidades residentes. Uma das principais causas deste impacto negativo nas populações nativas é a hibridização entre espécies nativas e exóticas que podem produzir descendentes com baixa aptidão através da introgressão, na espécie nativa, de alelos menos adaptados ao contexto ecológico local. No Rio Grande do Sul (RS), as comunidades de Trachemys dorbigni estão sendo afetadas pela introdução de subespécies de T. scripta: T. s. elegans e T. s. scripta, nativas da América do Norte. Existem também registros de hibridação entre T. s. elegans e outras espécies do gênero Trachemys na América Central e América do Norte. Este estudo visa determinar se existe variação suficiente para distinção de híbridos entre T. dorbigni e T. scripta usando o gene mitocondrial citocromo b (Cytb) e três marcadores nucleares (PRLR, PRL35 e ACA4), além de verificar se a classificação molecular é compatível com as classificações morfológicas descritas para cada espécie. Foram utilizados 40 indivíduos, os quais são provenientes de duas cidades costeiras do RS: Imbé (N = 19) - Centro de Reabilitação (CERAM) do CECLIMAR/IB/UFRGS, e Arroio do Sal (N = 11) - Parque Municipal Natural Tupancy; e de um criadouro de tartarugas no PR - Reserva Romanetto (N = 10). Com base na morfologia, 19 indivíduos foram identificados como T. dorbigni, 10 como T. Scripta, e 12 como híbridos em potencial. U m pequeno fragmento de membrana interdigital foi amostrado para análise genética, e o DNA foi extraído utilizando o método do CTAB. A técnica de PCR foi utilizada para amplificar os fragmentos de Cytb e nucleares para cada indivíduo. As amplificações foram checadas em gel de agarose, e as amplificações com boa qualidade foram purificadas enzimaticamente (ExoI e SAP) e sequenciadas pelo método de Sanger. Os cromatogramas foram verificados e a sequência de consenso para cada indivíduo foi montada no programa Genious. As sequências foram alinhadas no programa Bioedit em conjunto com outras sequências para estas espécies encontradas no GenBank. O programa MEGA5 foi utilizado para estimar as distâncias genéticas entre as diferentes espécies. Apesar das baixas distâncias genéticas entre espécies, todos os marcadores aqui estudados podem inequivocamente discrimina-lase demonstrar a existência de hibridismo devido à presença de posições diagnósticas no alinhamento. A maioria dos indivíduos tiveram linhagens genéticas correspondentes à sua classificação com base na morfologia, com exceção de seis espécimes, os quais foram morfologicamente classificados como híbridos mas geneticamente apresentaram linhagens de T. s. elegans. Os indivíduos com problemas na classificação podem ser resultantes de retrocruzamento entre híbridos ou entre híbridos e T. s. elegans. Alternativamente, a variação morfológica de T. s. elegans pode estar sendo subestimada. A existência de híbridos mostra que pode haver introgressão do DNA na espécie nativa, o que sugere que a liberação ou a fuga de indivíduos exóticos na natureza pode ter consequências para a conservação e sobrevivência de T. dorbigni a longo prazo.The introduction of exotic species is the second leading cause for the loss of global biodiversity and may also contribute for a significant change in the organization and functionality of resident communities. One of the main causes for this negative impact on native populations occurs through hybridization between native and alien species, which may produce offspring with low fitness due to introgression of less adapted alleles in the native species. In Rio Grande do Sul State (RS) , Southern Brazil, the communities of Trachemys dorbigni may be affected by the introduction of two subspecies of T scripta: T. s. elegans and T. s. scripta, both native to North America. There are records of hybridization between T. s. elegans and other Trachemys species in Central and North America. This study aims to determine whether there is enough variation to identify hybrids among T. dorbigni, T. s. scripta, and T. s. elegans using the mitochondrial cytochrome b gene (Cytb) and three nuclear markers (PRLR, PRL35 and ACA4), and whether such molecular classification is compatible with the morphological characteristics of each species. Forty individuals, from two coastal cities in RS were surveyed: Imbé (N = 19) - Rehabilitation Center (CERAM) of CECLIMAR/IB/UFRGS, Arroio do Sal (N = 11) - Parque Natural Municipal Tupancy; and from a turtle breeder property in PR - Reserva Romanetto (N = 10). Based on morphological characteristics, 19 individuals were identified as T. dorbigni, 10 as T. scripta and 12 as putative hybrids. A small fragment of the interdigital membrane was sampled for genetic analysis, and DNA was extracted using the CTAB method. We used PCR to amplify a fragment of Cytb and the three mentioned nuclear markers for each individual. Amplifications were checked on agarose gel and good quality amplifications were purified enzymatically (ExoI and SAP) and sequenced by the Sanger method. Chormatograms were checked by eye and the consensus sequence for each individual was assembled in the program Genious. Sequences were aligned in the program Bioedit together with other sequences for these species found in the Genbank. The program MEGA 5 was used to estimate genetic distances between different species. Despite the low genetic distances between species, all markers surveyed can unambiguously discriminate them and demonstrate the existence of hybrids due to the presence of diagnostic positions in the alignment. Most individuals have genetic lineages corresponding to their morphological classification,with the exception of six specimens, which were morphologically classified as hybrids, had genetic strains of T. s. elegans. Individuals with classification problems may result from backcrossing between hybrids and between hybrids and T. s. elegans. Alternatively, morphological variation of T. s. elegans may be underestimated. The existence of hybrids shows that there may be DNA introgression in the native species, suggesting that the release or escape of the exotic species in the wild can have consequences for the conservation and long-term survival of T. dorbigni