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Orientadores: Sérgio Furtado dos Reis, Prianda Laborda Rios Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A interação entre o ambiente e a biologia de uma espécie influencia a estrutura genética das populações dessa espécie que ocorrem neste ambiente. Assim ao decompor a estrutura genética de uma especie é possível compreender como esta é influenciada pelo ambiente em que vive. Neste trabalho tento estimar a diversidade e a estrutura genética de populações naturais de um peixe tropical Poecilia vivipara que habitam a região norte do estado do Rio de Janeiro para então compreender a interação entre o ambiente e a biologia desta espécie. A colonização recente (< 5000 anos) da região norte do Rio de Janeiro pelas populações de Poecilia vivipara gera um ambiente propicio para análises evolutivas e ecológicas devido a diversidade encontrada e as escalas de tempo e espaço apresentadas pelo sistema. A região Norte do Rio de Janeiro apresenta a peculiaridade da formação do delta do Rio Paraíba do Sul como um número muito grande lagoas, riachos e pântanos fornecendo uma grande variabilidade de habitats em um pequeno espaço geográfico. O principal objetivo desta tese foi estimar a variação genética das populações de\textit{ Poecilia vivipara} que ocorrem dentro do delta do Rio Paraíba do Sul e de populações externas a este delta. Com estas informações, tentar inferir a estrutura genética dessas populações e identificar os possíveis fatores responsáveis pela estruturação. Para tanto 420 indivíduos foram coletados e caracterizados geneticamente com o uso de marcadores moleculares. Foi utilizado a Região de Controle da replicação mitocondrial e 18 locos microssatélites isolados para este trabalho. Os resultados demonstram uma grande variabilidade molecular em ambos os marcadores em praticamente todas as populações. Houve detecção de estrutura genética entre as populações e esta estrutura não pode ser explicada pela distancia entre as populações. A hipótese alternativa aceita para explicar a estrutura foi que a historia de formação das lagoas mais precisamente o processo predominante na formação das lagoas. Estes processos foram a sedimentação fluvial e a sedimentação marinha. Ademais, outras características da biologia da espécie puderam ser observadas como: a importância das drenagens como facilitadoras da migração, a dispersão igual entre fêmeas e machos e a evidência de seleção natural sobre os locos microssatélites Abstract: The interaction between the environment and the biology of a species influences the genetic structure of the populations of this species occurring in this environment. Thus, by decomposing the structure genetics of a species, it is possible to understand how it is influenced by the environment in that lives. In this work I try to estimate the diversity and genetic structure of populations of a tropical fish Poecilia vivipara that inhabit the northern region of the state of Rio de Janeiro to then understand the interaction between the environment and the biology of this species. The recent colonization (< 5000) of the northern region of Rio de Janeiro by the populations of Poecilia vivipara creates an environment conducive to evolutionary and ecological analysis due to the diversity the time and space scales presented by the system. The northen region of Rio de Janeiro presents the specularity of the formation of the Paraiba do Sul river as a very large number of ponds, streams and swamps providing a large variability of habitats in a small geographic space. The main objective of this thesis was to estimate the genetic variation of the populations of Poecilia vivipara in the delta of the Paraíba do Sul River and this delta. Using this information, try to infer the genetic structure of these populations and identify the possible factors responsible for structuring. For this purpose, 420 individuals were collected and characterized genetically with the use of molecular markers. We used the Control Region of mitochondrial replication and 18 microsatellite loci isolated for this work. The results demonstrate a big amount of molecular variability in both markers in practically all populations. There was a genetic structure and this structure can not be explained by the distance between populations. The alternative hypothesis accepted to explain the structure was that the history of lagoons more precisely the predominant process in pond formation. These processes were river sedimentation and marine sedimentation. In addition, other characteristics of the biology of the species could be observed as: a importance of drainage as facilitators of migration, equal dispersion among females and males and the evidence of natural selection on the microsatellite loci Doutorado Genética Animal e Evolução Doutor em Genética e Biologia Molecular FAPESP 2012/16567-7

Orientadores: Sérgio Furtado dos Reis, Sergio Ivan Perez Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Mudanças climáticas são fenômenos responsáveis por influenciar dinâmicas de populações ao longo da história evolutiva das espécies. Quando mudanças no clima ocorrem de maneira abrupta suas consequências podem ser refletidas na distribuição, no tamanho e na persistência das populações sob o efeito destas mudanças. O Quaternário foi uma época caracterizada por mudanças climáticas rápidas e intensas. Estimar a demografia histórica de populações nesta escala de tempo é uma forma de avaliar como flutuações no clima influenciaram populações ancestrais. Dados genéticos nos permitem recuperar informação sobre o tamanho populacional em escalas de tempo amplas e buscar associações entre flutuações no tamanho das populações e variações no clima. A demografia histórica de populações do peixe de água doce Poecilia vivipara habitantes da planície Quaternária do norte do Rio de Janeiro foi estimada com o objetivo de avaliar se fenômenos em escalas de tempo ancestrais deixaram uma assinatura no genoma dos indivíduos de populações contemporâneas. Subsequentemente, foi avaliado se as assinaturas genéticas são reflexo de respostas populacionais às variações climáticas intensas ocorridas no Quaternário. Para estimar a demografia histórica de P. vivipara, utilizou-se o método Skyline-Plot Bayesiano (BSP), sendo o gene mitocondrial citocromo b o marcador molecular analisado. A dinâmica populacional ancestral de P. vivipara revelou uma mudança de regime nos últimos 75 mil anos, que pode estar associada direta ou indiretamente às variações climáticas do Quaternário. Flutuações no nível do mar, geradas pelas mudanças climáticas do Quaternário, podem estar relacionadas com as flutuações no tamanho populacional de P. vivipara. Estudos incluindo outras regiões do genoma e com maior detalhamento sobre variações climáticas locais podem contribuir para gerar estimações mais confiáveis da história populacional de P. vivipara e sua potencial relação com eventos climáticos Abstract: Paleoclimatic changes are responsible to influence population dynamics through the evolutionary history of species. When climatic changes occur suddenly its consequences can be reflected in the distribution, size and persistence of populations. The Quaternary was a time of massive climatic changes. The estimation of the demographic history of populations at such timescales allows the assessment of how climatic fluctuations have influenced ancestral populations. Genetic data are available and allow recovering information about population sizes in wide timescales and searching for associations between population size fluctuations and climatic change. The historical demography of freshwater fish Poecilia vivipara populations inhabiting the Rio de Janeiro Northern Quaternary Plain was estimated aiming to evaluate if phenomena in ancestral timescales leaves a signature in the genomes of its modern representatives. Subsequently, we evaluate if the genetic signatures are the result of population responses to massive climatic changes occurred in Quaternary. The Bayesian Skyline-Plot (BSP) was utilized to estimate the demographic history of P. vivipara, with the mitochondrial gene cytochrome b as molecular marker. The ancestral population dynamics of P. vivipara revealed a regime change in the last 75,000 years, which can be direct or indirectly associated to Late Quaternary climatic variations. Sea level fluctuations, generated by Quaternary climatic changes, could be related to population size fluctuations of P. vivipara. Studies including other genome regions and with more details about local climatic variations can create more reliable estimations of the P. vivipara population history and its potential relationship with climatic events Mestrado Biodiversidade Animal Mestra em Biologia Animal

Orientador: Sérgio Furtado dos Reis Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Os poecilídeos são um excelente sistema modelo para estudos de evolução de história de vida seleção natural e sexual, evolução e coevolução experimental e evolução fenotípica em gradientes ecológicos. Os poecilídeos são também excelentes modelos para o estudo de processos ecológicos e evolutivos associados como a invasão e colonização de novos ambientes. As populações de Poecilia vivípara que ocorrem no sistema lagunar de Campos de Goytacazes no norte do estado do Rio de Janeiro são um exemplo notável de invasão e colonização de novos ambientes. Nesse sistema, a origem das lagoas deve-se a processos geomorfológicos associados com a formação do delta do rio Paraíba do Sul durante o Holoceno. Para este sistema formulamos a hipótese que a história geológica da região influenciou a variação genética atual em Poecilia vivípara. Deste modo, uma população de uma outra bacia hidrográfica seria diferente das populações da bacia do rio Paraíba do Sul. Uma população do rio Paraíba do Sul de uma região com formação mais antiga seria diferente das populações de regiões com história mais recente. Dentre as mais recentes as que vivem na área de influência marinha seriam diferentes das que vivem na área fluvial. A hipótese foi testada usando sequências da região de controle da replicação mitocondrial de 8 populações com 30 indivíduos cada. Os resultados mostraram uma grande diversidade genética dentro e entre as populações, estruturação genética entre as populações antigas recentes do rio Paraíba do Sul e que não houve mudanças no tamanho efetivo das populações recentemente. A partir dos resultados a hipótese formulada não foi refutada. Assim, existe relação entre a história geológica da região e a variação genética atual do P. vivípara. Há evidências que o regime de inundação característico da região também age sobre a variação genética destas populações aumentando o fluxo genético entre as mesmas Abstract: The fishes of Poeciliidae family are an excellent model system for studies of life history evolution of natural and sexual selection, experimental evolution and coevolution in phenotypic evolution and ecological gradients. These are also excellent models for the study of ecological and evolutionary processes associated as the invasion and colonization of new environments. Populations of Poecilia vivipara occurring in the lagoon system of Goytacazes fields in northern Rio de Janeiro state are a notable example of invasion and colonization of new environments. In this system, the origin of the lakes due to geomorphological processes associated with the formation of the delta of the River Paraíba do Sul during the Holocene. For this system we hypothesized that the geological history of the region influenced the genetic variation present in Poecilia vivipara. Thus, a population of another watershed would be different populations of river basin Paraíba do Sul A population of Paraíba do Sul River in a region with older formation would be different regions with populations of more recent history. Among the most recent ones that live in the area of marine influence would be different from those who live in the river. The hypothesis was tested using sequences of the control region of mitochondrial replication of 8 populations with 30 individuals each. The results showed a high genetic diversity within and among populations, genetic structure among populations older times recent Paraíba do Sul river and that there were no changes in effective population size recently. From the results the hypothesis was not refuted. Thus, there is a relationship between the geological history of the region and genetic variation of the current P. vivipara. There is evidence that the flooding regime characteristic of the region also acts on the genetic variation of these populations increasing gene flow between them Mestrado Genética Animal e Evolução Mestre em Genética e Biologia Molecular