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FILOGENIA DE LOS PINGÜINOS (AVES: SPHENISCIFORMES) BASADO
EN CARACTERES MORFOLOGICOS Y MOLECULARES
Javier Armando Anaya Acevedo, Facultad de Ciencias, Escuela de Biología, UIS,
2009
Introducción: Los Pingüinos pertenecen a un grupo homogéneo de Aves marinas del
Hemisferio sur
que exhiben las más remarcadas adaptaciones para una vida acuática.
Trabajos direccionados en analizar las relaciones filogenéticas entre pingüinos han sido
realizados a nivel de caracteres morfológicos y con Datos combinados (morfológicos y
moleculares (Bertelli y Gianinni 2005 y Ksepka et al. 2006)). Para el presente estudio se evaluó
la monofilia de los Sphenisciformes y las relaciones internas de las especies del grupo
utilizando180 caracteres morfológicos (ver Tabla 1), los genes mitocondriales (12S y Citb) y un
gen nuclear (RAG-1), siendo estos analizados con métodos de reconstrucción filogenética,
tales como Parsimonia, Máxima Verosimilitud y Análisis Bayesiano.
Materiales y Métodos: El Análisis filogenético se realizó a partir de 16 especies de
Sphenisciformes (ingroup) y 3 outgroups, las cuales son especies representativas de
Procellariiformes (Puffinus grisseus y Pelacanoides urinatrix) y Gaviiformes (Gavia stellata),
ésta última fue la raíz para todos los análisis (Ksepka et al. 2006). Las especies se encuentran
consignadas en la Tabla 2 con su respectivo acceso al GenBank. Se llevaron a cabo 2 análisis
de Parsimonia. En el primero se utilizaron datos morfológicos (Matriz de Datos. Tabla1), se
efectuaron búsquedas tradicionales heurísticas, seguidas por TBR (Intercambio de Ramas
Biseccionadas) y como medida de soporte, se calcularon los valores de Bremer Absoluto
(Bremer,1994) y Relativo (Goloboff y Farris 2001) con el programa TNT (Goloboff et al. 2008).
Para el segundo análisis utilizando 4 costos (Ts1Tv1g1, Ts1Tv1g2, Ts1Tv2g2, Ts1Tv2g4) se
realizó un análisis de sensibilidad en el programa POY 4.1.1 (Varón et al 2008), teniendo en
cuenta las condiciones del triangulo de la Inequidad (Wheeler 1993); posteriormente se
realizaron interaciones y de esta forma se escogió el mejor costo de acuerdo al Índice de
incongruencia ILD (Farris 1995) Tabla 3 y de esta forma poder realizar el análisis combinado
(morfología + molecular) calculando los mismos soportes que en el primer análisis. Para el
análisis de las secuencias (Datos Moleculares), se realizó un alineamiento múltiple con
MUSCLE 3.6 (Edgar 2005), y se determinó el modelo evolutivo para cada gen bajo el criterio de
Akaike con el programa R 2.0.8 ( Venables & Smith 2008) usando el paquete APE para el
posterior análisis de Máxima Verosimiltud e inferencia Bayesiana. El Análisis de Máxima
Verosimilitud se llevó a cabo con el Programa PhyML3.0 (Guindon & Gascuel 2008), las
operaciones de búsqueda que se llevaron a cabo para generar las topologías para los tres
genes fue NNI+SPR; y el limite de confianza fue evaluado con un Bootstrap de 1000. Por último
el Análisis Bayesiano se realizó con el programa Mr Bayes 3.1.2 (Ronquist & Huelsenbeck
2001) usando el método MCMC (Markov Chain MonteCarlo).
Resultados: El Análisis con Parsimonia de Datos morfológicos generó un árbol con 318
pasos de longitud (Figura 1). El costo escogido en el análisis de sensibilidad de acuerdo al ILD
fue el producto de la interacción 124-124-111-4 (Tabla 3). El Análisis de Evidencia Total en
parsimonia generó un árbol con 21706 pasos de longitud (Figura 2). Los Modelos de evolución
para los genes 12S, Citb y RAG1 fueron GTR+Γ+I, GTR+Γ, GTR+I respectivamente (Figura 3).
En el Análisis de ML se generaron arboles para cada uno de los genes con sus respectivos
limites de confianza. El árbol generado luego del Análisis Bayesiano presentó una elevada
probabilidad posterior en determinados clados (ver discusión).
Discusión y Conclusión: Acorde a los resultados obtenidos por Gianinni y Bertelli en 2005
y Ksepka et al. 2006, en el análisis morfológico se recuperaron 2 grupos (Spheniscus vs Taxas
restantes) lo suficientemente soportados, Megadyptes y Eudyptes fueron Taxas hermanos ya
que se agruparon en un mismo clado aunque con un soporte bajo, Pygoscelis antartica fue
hermana de otras dos especies, lo mismo sucede con Eudyptes chrysocome, Figura 1, de esta
forma el set de datos morfológicos soporta la monofilia de los Sphenisciformes. En Evidencia
Total las relaciones filogenéticas no están bien resueltas y las relaciones entre taxas varían,
conservándose la relación entre el clado de Spheniscus, Figura 2, lo anterior pudo deberse a
que, a diferencia de Giannini y Bertelli, los costos no fueron iguales para las transformaciones
moleculares (ver Interacciones) ya que la longitud se calculó con base en los costos
predefinidos luego del Análisis de Sensibilidad, y estos a su vez pudieron tener una fuerte
influencia sobre el resultado de la Topología (Wägele 2005). La escogencia de los modelos fue
necesaria para hallar los arboles que maximicen la verosimilitud para llevar a cabo una mejor
estimación (Steel y Penny 2000). En el análisis de ML, 2 de los genes (12S y RAG1) soportan
la monofilia de los Sphenisciformes y revelan congruencia en los principales clados, Figuras 4
y 6, mostrando a Aptenodites como grupo hermano de los restantes Taxas, donde Spheniscus
es grupo hermano de (Megdyptes+Eudyptes) con valores de Bootstrap altos, >95%
(Felsenstein 1985), claro está que algunas relaciones entre especies varían entre los diferentes
análisis. El gen Citb, a diferencia de los anteriores, no generó las mismas relaciones y no
soportó la monofilia, Figura 5, esto puede ser debido a
que, si comparamos genes
mitocondriales y nucleares, los genes mitocondriales son mas variables, por su alta tasa
metabólica, causando una alta tasa de mutación (Wägele 2005) mientras que genes que
evolucionan mas lento establecen homologías a lo largo de varios Grupos Taxonómicos. En el
análisis Bayesiano el consenso está altamente resuelto excepto por la Tricotomía en Eudyptes,
se evidenció la monofilia de los Sphenisciformes recuperando 2 grupos supragenéricos donde
Aptenodytes fue el hermano de todos los otros géneros. Entre pygoscelis, pygoscelis adeliae
fue hermano de otras dos especies, mientras que el clado en el que se muestra Spheniscus
como hermano de (Megadyptes+Eudyptes), presentó una elevada probabilidad posterior, lo
cual fue tomado como medida de apoyo de la confiabilidad del clado, lo mismo sucede con el
clado conformado por (Megadyptes+Eudyptes), Figura 7. La Topología resultante en Bayes fue
acorde en gran medida a lo reportado por Ksepka et al. 2006 en su análisis de Parsimonia de
datos combinados. Según lo analizado, la Ev.Total en Parsimonia, es insuficiente para
recuperar la monofilia de todos los géneros mientras que en inferencia Bayesiana y ML las
relaciones entre taxas se mantienen conservando algunos clados con alta confiabilidad.
Bibliografia:
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