Gene flow and Andean uplift shape the diversification of Gasteracantha cancriformis (Araneae: Araneidae) in Northern South America Academic Article

journal

  • Ecology and Evolution

abstract

  • El levantamiento de los Andes ha cumplido un papel fundamental en moldear la actual biodiversidad Neotropical. Sin embargo, se sabe muy poco de cómo esta barrera geográfica ha impactado la diversificación de especies de artrópodos que no sean mariposas. Aquí examinamos la Filogeografía de la araña polimórfica y ampliamente distribuida Gasteracantha cancriformis para evaluar el efecto del levantamiento del norte de los Andes en su divergencia, y evaluar si su diversificación ocurrió en presencia de flujo genético. Inferimos las relaciones filogenéticas y tiempos de divergencia en G. cancriformis usando datos mitocondriales y nucleares de 105 individuos en el norte de Sur América. Cuantificamos diversidad genética, divergencia y estructura poblacional. También comparamos múltiples escenarios demográficos para esta especie usando una metodología basada en modelos (phrapl) para determinar divergencia con o sin flujo genético. Finalmente, evaluamos la asociación entre variación genética y polimorfismo de color. Tanto los datos nucleares como los mitocondriales revelaron dos clados bien diferenciados, que corresponden a poblaciones que se encuentran en laderas opuestas de la Cordillera Oriental de los Andes Colombianos. El levantamiento final de esta cordillera fue identificado como una de las fuerzas que probablemente moldeó la diversificación de G. cancriformis en el norte de Sur América, generando una estructura filogeográfica cis y transandina para esta especie. También encontramos variación genética compartida entre los clados cis y trans, lo cual se explica mejor por un escenario de divergencia histórica con presencia de flujo genético. Esto probablemente ha sido facilitado por la presencia de pasos de baja elevación a lo largo de la Cordillera Oriental. Nuestro trabajo constituye el primer ejemplo en el que el levantamiento de los Andes, acoplado a flujo genético, influenció la historia evolutiva de un linaje arácnido.
  • The Andean uplift has played a major role in shaping the current Neotropical biodiversity. However, in arthropods other than butterflies, little is known about how this geographic barrier has impacted species historical diversification. Here, we examined the phylogeography of the widespread color polymorphic spider Gasteracantha cancriformis to evaluate the effect of the northern Andean uplift on its divergence and assess whether its diversification occurred in the presence of gene flow. We inferred phylogenetic relationships and divergence times in G. cancriformis using mitochondrial and nuclear data from 105 individuals in northern South America. Genetic diversity, divergence, and population structure were quantified. We also compared multiple demographic scenarios for this species using a model-based approach (phrapl) to determine divergence with or without gene flow. At last, we evaluated the association between genetic variation and color polymorphism. Both nuclear and mitochondrial data supported two well-differentiated clades, which correspond to populations occurring on opposite sides of the Eastern cordillera of the Colombian Andes. The final uplift of this cordillera was identified as the most likely force that shaped the diversification of G. cancriformis in northern South America, resulting in a cis- and trans-Andean phylogeographic structure for the species. We also found shared genetic variation between the cis- and trans-Andean clades, which is better explained by a scenario of historical divergence in the face of gene flow. This has been likely facilitated by the presence of low-elevation passes across the Eastern Colombian cordillera. Our work constitutes the first example in which the Andean uplift coupled with gene flow influenced the evolutionary history of an arachnid lineage.

publication date

  • 2018/6/25

edition

  • 8

keywords

  • cordillera
  • divergence
  • flow
  • gene
  • northern
  • specie
  • uplift

International Standard Serial Number (ISSN)

  • 2045-7758

number of pages

  • 12

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  • 7131

end page

  • 7142