Charla dictada el martes 29 de mayo del 2012 por el PhD. Jaime Chávez, a los estudiantes de la Universidad Central del Ecuador - Sede Galápagos, con el Tema: "Uso de la información genética para entender la historia evolutiva de las aves de Galápagos".

1. Uso de la información genética para
entender la historia evolutiva de las
aves de Galápagos
Jaime A. Chaves
jaimechaves76@gmail.com
Centro de Estudios Tropicales
Universidad de California Los Ángeles
Barrick Museum of Natural History-UNLV

2. Estructura de la charla
• Métodos de estudio molecular
– ADN
– Filogenias
– Flujo genético
– Especiación
• Respuestas sobre historia evolutiva
– Historias evolutivas de aves en Galápagos
– Pinzones de Darwin (Geospiza)
– Canario (Dendroica)
– Cucubes (Nesomimus)
– Atrapamoscas (Myarchus)

3. Tecnicas moleculares
• ADN y sus diferentes historias evolutivas
– Mitocondrial (haploide: madre a hijo)
– Nuclear (diploide)
• Extraccion de material (tejido, sangre, plumas,…)
• PCR (Reaccion en cadena de la Polimerasa)-primers
• Secuenciamiento de marcadores moleculares
• Genes conservados y acumulacion de mutaciones
• Resultado final secuencia de pares de bases AGCT

4. Tecnicas moleculares
• Comparar secuencias entre individuos y especies
Filogenia
• Alineamiento de secuencias
• Comparacion de bases
– 1) ACGGTCTCTTGACATCCTGATTAGCCTAT
– 2) ACAGTCTCTAGACATCCTGATTAGCCTAT
– 3) ACGGTTTCTTGACATCCTGATTAGCCTAT
2 3 1

5. Tecnicas moleculares
• Cada “no par” se computa como diferencia (ramifica) de
una base y el tamano de la rama depende del numero
de bases que sean diferentes
• Resultado final arbol filogenetico, ramas relacionadas
con el numero de diferencias, especies emparentadas
mas cercanas (grupo monofiletico) y especies menos
emparentadas mas basales en el arbol
2 3 1

6. Tecnicas moleculares
• Resultado final arbol filogenetico, ramas relacionadas
con el numero de diferencias, especies emparentadas
mas cercanas (grupo monofiletico) y especies menos
emparentadas mas basales en el arbol

7. Tecnicas moleculares
• Marcador molecular
• La acumulacion de mutaciones es constante
(debatible) en el tiempo (marcadores neutrales)
• Regla del 2% (0.0105 substituciones/sitio/linaje/1Ma
• Calibrar las secuencias obteniendo una estimacion
temporal de los procesos de divergencia

8. • Árbol ultramétrico
• Monofilia
• Rama es proporcional
al tiempo

9. Tecnicas moleculares
• Efecto de flujo genetico (genes se mueven de una
poblacion a la otra) homogenizar

10. Tecnicas moleculares
• Modos de especiacion:
• Alopatrica: Especies se
diferencian en sitios aislados
(barreras geograficas), sin
flujo genetico y no se
reconocen (aislamiento
reproductivo en contacto
secundario)

11. Tecnicas moleculares
• Simpatrica: Especies se
diferencian en el mismo
sitio, aislamiento por
seleccion (natural-sexual), no
hay flujo genetico (completo
aislamiento reproductivo)

12. Tecnicas moleculares
• Parapatrica: En contacto parcial geografico, zona de
contacto, aislamiento en los extremos.

13. Historia Evolutiva de aves de
Galapagos
• Importancia a nivel mundial de las islas
• Son islas oceanicas (no conexion con el continente)
• Como es que estas especies llegaron, se adaptaron y que
cambios han sufrido en el transcurso desde la
colonizacion de las islas.
• Hipotesis mas sencilla es origen continental (Ecuador)
– Pinzones de Darwin (Geospiza)
– Canario Maria (Dendroica)
– Cucubes (Nesomimus)
– Atrapamoscas (Myarchus)

14. • Pinzones de Darwin
– 14 especies  Resultado de una radiacion adaptativa
– Ancestro comun llego a las islas y de diversifico
– Origen en Caribe
Burns et al. 2002

15. • Pinzones de Darwin
– Alta especializacion alimenticia en relacion al uso de semillas
– Relacion intrinsica entre la morfologia del pico y el tipo de semillas
– Se estima una llegada del ancestro comun al rededor de ~ 2-3 Ma.
– Y la mayoria de la especiacion se cree que paso en alopatria, aunque
hay indicios de especiacion simpatrica (bimodalismo)
Huber et al. 2007

16. Pinzones de Darwin
Filogenia (ADN mt y microsatelites)
Monofilia de Geospiza
Radiación rápida
Sato et al. 1999
Grant & Grant 2003

17. • Canario Maria
– 1 especie (subespecie de Galapagos y Cocos)
– Origen 150 y 300 mil años
– Origen America Central
Chaves et al. 2011

18. • Canario Maria
– Poca diferenciacion genetica en ciertas islas (4 grupos
geneticos)
– Patron de viento influyen en la diferenciacion
– No hay diferenciacion morfologica
• Flujo genetico/Poco tiempo para acumular diferencias
Chaves et al. 2011

19. • Cucubes (Nesomimus)
– 4 especies
– Origen 1.6 Ma
– Ancestros emparentados
América del Norte y norte de
América del Sur.
Arbogast 2006

20. • Cucubes (Nesomimus)
– 4 species
– Origen 1.6 Ma
– Ancestors emparentados
America del Norte y norte de
America del Sur.
Dentro de N. parvulus cada isla tiene un linaje único (importante en
proyectos de conservación-reintroducción)
Arbogast 2006

21. • Atrapamoscas (Myiarchus)
– 1 especie
– Estudio moleculares sugieren dos clados
– No hay diferenciacion morfologica
– Ancestro comun mas cercano es un Myiarchus de Mexico y
C. America.
– Origen ~ 800 mil años.
Sari and Parker 2012

22. Historia Evolutiva de aves de Galapagos
• Conclusiones
– Todas parecen ser invasiones únicas (monofileticas)
– Diferentes tiempos de llegada
• 2.5Ma (Pinzones)-1.6Ma (Nesomimus)-3ka (Dendroica)-8ka
(Myiarchus)
– Diferentes orígenes de las colonizaciones
• Caribe, Continente (Centro-Norte-Sur)
– Cambios morfológicos y genéticos no tienen mucho que ver
con el tiempo de llegada.
• Drásticos en Pinzones, Medianos en Nesomimus y Nulos en Dendroica
y Myiarchus

23. Historia Evolutiva de aves de Galapagos
• Conclusiones
– Otros factores intrinsicos podrían ser responsables de
dichas diferencias.
• Genéticamente mas moldeables?
– Todas representas especies (o subespecies) endémicas
• No se encuentran en ninguna otra parte del planeta
– Muchos clados no representados como especies son tan
únicas como estas (grupos genéticos)
• Importante par ala conservación y reintroducción de especies.