Resumen
- A central question in evolutionary biology is what drives the diversification of lineages. Rapid, recent radiations are ideal systems for this question because they still show key morphological and ecological adaptations associated with speciation. While most research on recent radiations focuses on those occurring in insular environments, less attention has been given to continental radiations with complex species interactions. Here, we study the drivers of continental radiations of Melinaea and Mechanitis butterflies (Nymphalidae: Ithomiini), which have rapidly radiated in the continental Neotropics. They are classical models for Amazonian biogeography and color pattern mimicry and have been proposed as biodiversity indicators. We generated reference genomes for five species of each genus and whole-genome resequencing data of most species and subspecies covering a wide geographic range to assess phylogeographic relationships, hybridization patterns, and chromosomal rearrangements. Our data help resolve the classification of these taxonomically challenging butterflies and reveal very high diversification rates. We find rampant evidence of historical hybridization and putative hybrid species in both radiations, which may have facilitated their rapid diversification by enriching the genetic diversity. Moreover, we identified dozens of chromosomal fusions and fissions between congeneric species that have likely expedited reproductive isolation. We conclude that interactions between geography, hybridization and chromosomal rearrangements have contributed to these rapid radiations in the highly diverse Neotropical region. We hypothesize that rapid radiations may be spurred if repeated periods of geographic isolation are combined with lineage-specific rapid accumulation of incompatibilities, followed by secondary contact with some gene exchange.
- Una pregunta central en la biología evolutiva es qué impulsa la diversificación de los linajes. Las radiaciones rápidas y recientes son sistemas ideales para esta pregunta porque aún muestran adaptaciones morfológicas y ecológicas clave asociadas con la especiación. Mientras que la mayoría de la investigación sobre radiaciones recientes se enfoca en aquellas que ocurren en entornos insulares, se ha prestado menos atención a las radiaciones continentales con interacciones complejas entre especies.Aquí estudiamos los impulsores de las radiaciones continentales de las mariposas Melinaea y Mechanitis (Nymphalidae: Ithomiini), que han experimentado una rápida radiación en los neotrópicos continentales. Son modelos clásicos para la biogeografía amazónica y el mimetismo de patrones de color, y han sido propuestos como indicadores de biodiversidad. Generamos genomas de referencia para cinco especies de cada género y datos de re-secuenciación del genoma completo de la mayoría de especies y subespecies que cubren un amplio rango geográfico, para evaluar relaciones filogeográficas, patrones de hibridación y reorganizaciones cromosómicas.Nuestros datos ayudan a resolver la clasificación de estas mariposas taxonómicamente complejas y revelan tasas de diversificación muy altas. Encontramos evidencia abundante de hibridación histórica y especies híbridas putativas en ambas radiaciones, lo que puede haber facilitado su rápida diversificación al enriquecer la diversidad genética. Además, identificamos decenas de fusiones y fisiones cromosómicas entre especies del mismo género que probablemente aceleraron el aislamiento reproductivo.Concluimos que las interacciones entre geografía, hibridación y reorganizaciones cromosómicas han contribuido a estas rápidas radiaciones en la altamente diversa región neotropical. Hipotetizamos que las radiaciones rápidas pueden ser impulsadas si períodos repetidos de aislamiento geográfico se combinan con una acumulación rápida de incompatibilidades específicas del linaje, seguidos por contacto secundario con algún grado de intercambio genético.