Historia biogeográfica y filogeografía de Nothofagus antarctica en Sudamérica austral
DOI:
https://doi.org/10.25260/EA.26.36.2.0.2616Palabras clave:
ADNcp, cuellos de botella, ingresiones marinas, refugios glaciarios, vicarianza antiguaResumen
1. La historia geológica y climática del sur de Sudamérica experimentó transformaciones paisajísticas complejas como resultado de procesos que comenzaron hace millones de años y culminaron con los eventos glaciales del Pleistoceno. En consecuencia, los patrones genéticos de la biota antigua de la Patagonia, como los linajes de Nothofagus, reflejarán dichos cambios.
2. Realizamos un estudio filogeográfico de Nothofagus antarctica a lo largo de su rango geográfico completo en la Argentina y Chile, utilizando ADN del cloroplasto. Analizamos secuencias de 158 individuos recolectados en 112 localidades, utilizando tres regiones no codificantes (trnH-psbA, trnL-trnF y psbB-psbH). Se determinaron los haplotipos y se estimaron parámetros de diversidad. Se evaluó la estructuración genética y se realizó una prueba de Mantel para analizar la relación entre distancia genética y geográfica. Se infirieron las relaciones filogenéticas y se estimaron los tiempos de divergencia entre haplotipos mediante análisis de datación molecular calibrados con fósiles de Nothofagus.
3. Los resultados revelaron una estructuración genética significativa latitudinal. Se identificaron tres linajes: Norte, Centro y Sur, cada uno asociado a una región geográfica específica. Los linajes Norte y Centro presentaron mayor diversidad genética, con haplotipos exclusivos de cada región.
4. La divergencia entre linajes y la filogenia datada se alinearon con eventos geológicos ocurridos en la Patagonia durante el Eoceno y el Mioceno.
5. La mayor diversidad genética en las regiones del centro y el norte, junto con la extensa homogeneidad en el sur, se asocia con eventos climáticos más recientes del Plioceno y Pleistoceno. Estos produjeron contracción y persistencia poblacional en refugios glaciares y periglaciares, seguidas por recolonización postglacial y expansiones.
6. Implicancias. El estudio destaca la importancia de comprender la historia evolutiva y la estructura filogeográfica al implementar prácticas de manejo y restauración para evitar la mezcla de individuos provenientes de acervos genéticos divergentes de N. antarctica.
Citas
Acosta, M. C., and A. C. Premoli. 2010. Evidence of chloroplast capture in South American Nothofagus (subgenus Nothofagus, Nothofagaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution 31:235-242. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2009.08.008.
Acosta, M. C., P. Mathiasen, and A. C. Premoli. 2012. Predominant regeneration strategy results in species-specific genetic patterns in sympatric Nothofagus ss congeners (Nothofagaceae). Australian Journal of Botany 60(4):319-327. https://doi.org/10.1071/BT11277.
Acosta, M. C., P. Mathiasen, and A. C. Premoli. 2014. Retracing the evolutionary history of Nothofagus in its geo-climatic context: new developments in the emerging field of phylogeology. Geobiology 12(6):497-510. https://doi.org/10.1111/gbi.12098.
Avise, J. C. 1987. Intraspecific Phylogeography: The Mitochondrial DNA Bridge Between Population Genetics and Systematics. Annual Review of Ecology and Systematics 18:89-522. https://doi.org/10.1146/annurev.es.18.110187.002421.
Avise, J. C. 2000. Phylogeography: the history and formation of species. Harvard University Press. https://doi.org/10.2307/j.ctv1nzfgj7.
Bandelt, H. J., P. Forster, and A. Röhl. 1999. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies. Molecular Biology and Evolution 16:37-48. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026036.
Cheng, L., T. R. Connor, J. Sirén, D. M. Aanensen, and J. Corander. 2013. Hierarchical and spatially explicit clustering of DNA sequences with BAPS software. Molecular biology and evolution 30(5):1224-1228. https://doi.org/10.1093/molbev/mst028.
Darriba, D., G. L. Taboada, R. Doallo, and D. Posada. 2012. jModelTest 2: more models, new heuristics and parallel computing. Nature Methods 9(8):772. https://doi.org/10.1038/nmeth.2109.
Dettmann, M. E., D. T. Pocknall, E. J. Romero, and M. C. Zamaloa. 1990. Nothofagidites Erdtman ex Potonié 1960: a catalogue of species with notes on the palaeogeographic distribution of Nothofagus Bl (southern beech). New Zealand Geological Survey. Palaeontological Bulletin 60:1-79.
Dettmann, M. E., and G. Playford. 1969. Stratigraphy and palaeontology: essays in honour of Dorothy Hill. Pp. 174-210 en K. S. W. Campbell (ed.). Palynology of the Australian Cretaceous: A review. Canberra, Australia. Australian National University Press.
Donoso, C. 2006. Las especies arbóreas de los bosques templados de Chile y Argentina. Autoecología. 1a. edición. Marisa Cuneo Ediciones. Valdivia, Chile.
Emerson, B. C., and G. M. Hewitt. 2005. Phylogeography. Current biology 15(10):R367-R371. https://doi.org/10.1016/j.cub.2005.05.016.
Fasanella, M., P. Mathiasen, G. Juri, D. G. Díaz, R. Hasbún, and A. C. Premoli. 2023. Ancient vicariance is reinforced by adaptive divergence in the southern beech: Contributions from geogenomics. Journal of Biogeography 50(3):564-575. https://doi.org/10.1111/jbi.14554.
Harris, W. K. 1965. Basal Tertiary microfloras from the Princetown Area, Victoria, Australia. Paleontographica B 115:75-106.
Healey, A., D. J. Lee, A. Furtado, and R. J. Henry. 2018. Evidence of inter-sectional chloroplast capture in Corymbia among sections Torellianae and Maculatae. Australian Journal of Botany 66 (5):369-378. https://doi.org/10.1071/bt18028.
Hill, R. S. 1983. Nothofagus macrofossils from the Tertiary of Tasmania. Alcheringa 7(3):169-183. https://doi.org/10.1080/03115518308619616.
Hill, R.S. 1992. Nothofagus: evolution from a southern perspective. Trends in Ecology and Evolution 7(6):190-194. https://doi.org/10.1016/0169-5347(92)90071-I.
Hill, R. S. 2001. Biogeography, evolution and palaeoecology of Nothofagus (Nothofagaceae): the contribution of the fossil record. Australian Journal of Botany 49(3):321-332. https://doi.org/10.1071/BT00026.
Huber, M., and D. Nof. 2006. The ocean circulation in the southern hemisphere and its climatic impacts in the Eocene. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 231:9-28. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2005.07.037.
Jordan, G. 1999. A new Early Pleistocene species of Nothofagus and the climatic implications of co-occurring Nothofagus fossils. Australian Systematic Botany 12:757-76. https://doi.org/10.1071/SB98025.
Juri, G., R. R. Ripa, and A. C. Premoli. 2024. Plastomes of Nothofagus reflect a shared biogeographic history in Patagonia. Journal of Heredity 115(5):588-599. https://doi.org/10.1093/jhered/esae032.
Macphail, M. K. 2007. Australian Palaeoclimates: Cretaceous to Tertiary. A review of palaeobotanical and related evidence to the year 2000. CRC-LEME 151:1-279.
Markgraf, V., M. McGlone, and G. Hope. 1995. Neogene paleoenvironmental and paleoclimatic change in southern temperate ecosystems—a southern perspective. Trends in Ecology and Evolution 10(4):143-147. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(00)89023-0.
Mathiasen, P., and A. C. Premoli. 2010. Out in the cold: genetic variation of Nothofagus pumilio (Nothofagaceae) provides evidence for latitudinally distinct evolutionary histories in austral South America. Molecular Ecology 19:371-385. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2009.04456.x.
Mathiasen, P., A. Venegas-González, P. Fresia, and A. C. Premoli. 2020. A relic of the past: current genetic patterns of the palaeoendemic tree Nothofagus macrocarpa were shaped by climatic oscillations in central Chile. Annals of Botany 126(5):891-904. https://doi.org/10.1093/aob/mcaa111.
Mathiasen, P., G. Ignazi, and A. C. Premoli. 2021. Biogeographically marginal: Source of evolutionary novelties and future potential. Forest Ecology and Management 499(11):1-12. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.119596.
Miller, K. G., M. A. Kominz, J. V. Browning, J. D. Wright, G. S. Mountain, M. E. Katz, P. J. Sugarman, B. S. Cramer, N. Christie-Blick, and S. F. Pekar. 2005. The Phanerozoic Record of Global Sea-Level Change. Science 310:1293-1298. https://doi.org/10.1126/science.1116412.
Müller, K. 2005. SeqState - primer design and sequence statistics for phylogenetic DNA data sets. Applied Bioinformatics 4:65-69. https://doi.org/10.2165/00822942-200504010-00008.
Oersted, S. A. 1871. Bidrag til Kundskab om Egefamilien i Nutid og Fortid. Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Skrifte 9:31-538. https://doi.org/10.5962/bhl.title.15275.
Peakall, R., and P. E. Smouse. 2012. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research -an update. Bioinformatics 28(19):2537-2539. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460.
Premoli, A. C. 1997. Genetic variation in a geographically restricted and two widespread species of South American Nothofagus. Journal of Biogeography 883-892. https://doi.org/10.1046/j.1365-2699.1997.00115.x.
Premoli, A. C., P. Mathiasen, and T. Kitzberger. 2010. Southern-most Nothofagus trees enduring ice ages: genetic evidence and ecological niche retrodiction reveal high latitude (54°S) glacial refugia. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 298:247-256. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2010.09.030.
Premoli, A. C., P. Mathiasen, M. C. Acosta, and V. A. Ramos. 2012. Phylogeographically concordant chloroplast DNA divergence in sympatric Nothofagus s.s. How deep can it be? New Phytologist 193:261-275. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2011.03861.x.
Premoli, A. C., Mathiasen, P., Acosta, M. C., and R. D. McCulloch. 2024. Two sides of the same coin? Transient hybridization in refugia and rapid postglacial ecological divergence ensure the evolutionary persistence of sister Nothofagus. Journal of Evolutionary Biology 37(10):1181-1193. https://doi.org/10.1093/jeb/voae100.
Rabassa, J., A. M. Coronato, and O. Martinez. 2011. Late Cenozoic glaciations in Patagonia and Tierra del Fuego: an updated review. Biological Journal of the Linnean Society 103(2):316-335. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2011.01681.x.
Rambaut, A. 2018. FigTree v1.4.4. Edinburgh, Scotland. Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh. URL: tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree.
Rambaut, A., A. J. Drummond, D. Xie, G. Baele, and M. A. Suchard. 2018. Posterior summarisation in Bayesian phylogenetics using Tracer 1.7. Systematic Biology 67(5):901-904. https://doi.org/10.1093/sysbio/syy032.
Ramos, V. A. 1982. Las ingresiones pacíficas del Terciario en el Norte de la Patagonia (Argentina). III Congreso Geológico Chileno (Concepción). Actas I. Pp. 262-288.
Ramírez, C., M. Correa, H. Figueroa, and J. San Martin. 1985. Variación del hábito y hábitat de Nothofagus antarctica en el centro sur de Chile. Bosque 6:55-73. https://doi.org/10.4206/bosque.1985.v6n2-01.
Romero, E. J. 1986. Fossil evidence regarding the evolution of Nothofagus blume. Annals Missouri Botanical Garden 73(2):276-283. https://doi.org/10.2307/2399113.
Romero, E. J. 1973. Polen fósil de Nothofagus (Nothofagidites) del Cretácico y Paleoceno de Patagonia. Revista del Museo de la Plata 7(47):291-303.
Rozas, J., A. Ferrer-Mata, J. C. Sánchez-DelBarrio, S. Guirao-Rico, P. Librado, S. E. Ramos-Onsins, and A. Sánchez-Gracia. 2017. DnaSP 6: DNA Sequence Polymorphism Analysis of Large Data Sets. Molecular biology and evolution 34(12):3299-3302. https://doi.org/10.1093/molbev/msx248.
Sauquet, H., S. Y. W. Ho, M. A. Gandolfo, G. J. Jordan, P. Wilf, D. J. Cantrill, M. J. Bayly, L. Bromham, et al. 2012. Testing the impact of calibration on molecular divergence times using a fossil-rich group: The case of Nothofagus (Fagales). Systematic Biology 61(2):289-313. https://doi.org/10.1093/sysbio/syr116.
Soliani, C., Y. Tsuda, F. Bagnoli, L. A. Gallo, G. G. Vendramin, and P. Marchelli. 2015. Halfway encounters: Meeting points of colonization routes among the southern beeches Nothofagus pumilio and N. antarctica. Molecular Phylogenetics and Evolution 85:197-207. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2015.01.006.
Soltis, D. E., M. A. Gitzendanner, D. D. Strenge, and P. S. Soltis. 1997. Chloroplast DNA intraspecific phylogeography of plants from the Pacific Northwest of North America. Plant Systematics and Evolution 206(1):353-373. https://doi.org/10.1007/BF00987957.
Steinke, L. R., A. C. Premoli, C. P. Souto, and M. Hedrén. 2008. Adaptive and neutral variation of the resprouter Nothofagus antarctica growing in distinct habitats in north-western Patagonia. Silva Fennica 42(2):177-188. https://doi.org/10.14214/sf.251.
Stover, L. E., and A. D. Partridge. 1973. Tertiary and Late Cretaceous spores and pollen from the Gippsland Basin, southeastern Australia. Proceedings of The Royal Society of Victoria 85(2):237-286.
Suchard, M. A., P. Lemey, G. Baele, D. L. Ayres, A. J. Drummond, and A. Rambaut. 2018. Bayesian phylogenetic and phylodynamic data integration using BEAST 1.10. Virus Evolution 4(1):vey016. https://doi.org/10.1093/ve/vey016.
Tamura, K., G. Stecher, and S. Kumar. 2021. MEGA11: molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular Biology and Evolution 38(7):3022-3027. https://doi.org/10.1093/molbev/msab120.
Tonkin-Hill, G., J. A. Lees, S. D. Bentley, S. D. Frost, and J. Corander. 2018. RhierBAPS: an R implementation of the population clustering algorithm hierBAPS. Wellcome Open Research 3:93. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.14694.1.
Upchurch, P. 2008. Gondwana break-up: legacies of a lost world? Trends in Ecology and Evolution 23:229-236. https://doi.org/10.1016/j.tree.2007.11.006.
Vento, B., F. Agrain, and G. Puebla. 2024. Ancient Antarctica: the early evolutionary history of Nothofagus. Historical Biology 36(1):136-146. https://doi.org/10.1080/08912963.2022.2150549.
Vergara, R., M. A. Gitzendanner, D. E. Soltis, and P. S. Soltis. 2014. Population genetic structure, genetic diversity, and natural history of the South American species of Nothofagus subgenus Lophozonia (Nothofagaceae) inferred from nuclear microsatellite data. Ecology and Evolution 4:2450-2471. https://doi.org/10.1002/ece3.1108.
Yang, Y. Y., X. J. Qu, R. Zhang, G. W. Stull, and T. S. Yi. 2021. Plastid phylogenomic analyses of Fagales reveal signatures of conflict and ancient chloroplast capture. Molecular Phylogenetics and Evolution 163:107232. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2021.107232.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2026 Marisol Glatzel, Paula Mathiasen, Andrea C. Premoli
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Las/os autoras/es conservan sus derechos de autoras/es: 1) cediendo a la revista el derecho a su primera publicación, y 2) registrando el artículo publicado con una Licencia de Atribución de Creative Commons (CC-BY 4.0), lo que permite a autoras/es y terceros verlo y utilizarlo siempre que mencionen claramente su origen (cita o referencia incluyendo autoría y primera publicación en esta revista). Las/os autores/as pueden hacer otros acuerdos de distribución no exclusiva siempre que indiquen con claridad su origen, así como compartir y divulgar ampliamente la versión publicada de su trabajo.
