1.Dimensions US-BIOTA-Sao Paulo: características preditoras da diversificação adaptativa na Diagonal Seca Brasileira: A Diagonal Seca (DD) contém os biomas Caatinga e Cerrado, que abrangem cerca de 1/3 da área do Brasil, além do Chaco, ao norte da Argentina. Por supostamente possuir uma menor biodiversidade em relação a biomas mais bem estudados, como a Amazônia e a Floresta Atlântica, os processos evolutivos na DD têm recebido relativamente menos atenção, ainda que seus biomas, especialmente o Cerrado, provavelmente estejam entre os ambientes mais ameaçados do Brasil. O Projeto Dimensions Diagonal Seca usará uma abordagem baseada em caracteres em múltiplos níveis para entender as origens e processos adaptativos de plantas, animais e fungos na Diagonal Seca Brasileira. Usaremos metodologias de aprendizagem de máquina para identificar as características que facilitaram ou dificultaram a especiação das linhagens que colonizaram a DD. Também determinaremos de que modo os biomas da DD atuaram no estabelecimento das comunidades a partir dos conjuntos de espécies de habitats adjacentes (Amazônia, Floresta Atlântica, etc.) usando uma abordagem de filogenética de comunidades baseada em caracteres, que leva em conta associações ao acaso, competição e filtragem de habitat. Além disso, por meio de sequenciamento de nova geração conduziremos estudos filogeográficos comparativos de múltiplas linhagens, sequenciamento e re-sequenciamento de genomas totais e transcriptoma para identificar os agentes da adaptação e divergência fenotípica a nível de genoma, nos habitats mais importantes e menos conhecidos do Brasil. (AU).

2. Distribuição, origem e diversificação da avifauna endêmica da Caatinga: A Caatinga representa a mais isolada, diferenciada, e fito-geograficamente distinta região semi-árida do Neotrópico. Por muitos anos, este bioma foi considerado como uma região pouco diversa, com baixo grau de endemismo, e pouca identidade biogeográfica. No entanto, estudos recentes apontam uma elevada taxa de endemismo para diferentes grupos de vertebrados, incluindo aves. Do ponto de vista biogeográfico, a Caatinga faz parte do Bioma das florestas secas (Seasonally Dry Tropical Forests) que se distribui de forma descontínua por toda a região Neotropical em regiões com baixa precipitação anual e estações secas prolongadas. A vegetação deste bioma possui características fisiológicas xerofíticas para responder ao estresse hídrico. Do ponto de vista evolutivo, as florestas secas neotropicais contêm plantas endêmicas que pertencem a clados monofiléticos antigos, sugerindo uma longa historia de isolamento e adaptação. A fauna da Caatinga, no entanto, tem sido tradicionalmente vista como formada por elementos de ambientes mésicos (provenientes de florestas úmidas), sem aparentes adaptações à seca. Estudos recentes com mamíferos, no entanto, têm desafiado esta visão, sugerindo que a mastofauna da Caatinga inclui linhagens antigas originadas em áreas abertas. O financiamento solicitado nesta proposta tem como objetivo estudar as origens biogeográficas e históricas da avifauna endêmica da Caatinga. Propomos a utilização de uma abordagem filogenética e de genética de populações, associada com modelos explícitos de distribuição geográfica, para estimar padrões de endemismo, riqueza de espécies, e diversidade filogenética na Caatinga. Para alcançar os nosso objetivos iremos produzir filogenias calibradas para todos os 51 táxons de aves (33 espécies e 18 subespécies) endêmicos Caatinga. Especificamente, pretendemos: 1) Determinar a origem biogeográfica de todos os táxons de aves endêmicos da Caatinga, determinando se os seus ancestrais eram animais de ambientes florestais úmidos (mésicos) ou de áreas ambientes mais secos (xéricos); 2) Descrever os padrões de distribuição das aves endêmicas da Caatinga, avaliando se algumas regiões geográficas dentro da Caatinga possuem uma maior quantidade de espécies exclusivas do que outras; 3) Testar modelos temporais e hipóteses de diversificação das aves endêmicas da Caatinga; e 4) Testar a hipótese de conservatismo de nicho (seleção fenotípica) em treze pares de táxon com padrões de distribuição alopatrica (na Caatinga e no Chaco). Nesta proposta propomos usar métodos de sequenciamento de segunda geração (Next-generation sequencing, NGS) para realizar inferências da estrutura populacional, relações filogenéticas, processos históricos entre populações/espécies irmãs na Caatinga e o Chaco, e para testar hipóteses de conservatismo de nicho (variação fenotípica em relação à variação genotípica). Este estudo irá representar o primeiro trabalho de filogeografia comparada com aves em toda a Caatinga, uma região que tem sido altamente negligenciada do ponto de vista histórico-evolutivo. Nossa proposta de obter filogenias para todos os clados com táxons endêmicos é inédita para a região, e representará um importante avanço para responder e gerar perguntas evolutivas sobre as origens da biota da Caatinga. Além de utilizar métodos tradicionais de seqüenciamento, iremos obter dados genéticos de última geração, capazes de fornecer dados genômicos (de centenas de loci independentes). Esta ambiciosa proposta tem também como um dos seus objetivos principais fortalecer a coleção de aves da Universidade Federal de Pernambuco, a maior coleção ornitológica sediada na região nordeste do Brasil, ampliando o seu acervo de Recursos Genéticos (tecidos), e abrindo novas linhas de investigação em um ambiente altamente negligenciado como a Caatinga, estabelecendo uma rede de colaborações estaduais, nacionais e internacionais.

1. Filogeografia comparada automatizada e preditiva de espécies neotropicais: O presente projeto tem como objetivo testar hipóteses de respostas demográficas de diferentes espécies neotropicais às alterações climáticas do Último Máximo Glacial. Esses testes serão realizados a partir de dados disponíveis em repositórios digitais e uma abordagem de filogeografia comparada e preditiva. Dados genéticos georreferenciados serão coletados e testados para diferentes alterações demográficas a partir de modelagem de distribuição das espécies e computação bayesiana aproximada (ABC). Os resultados do presente trabalho deverão oferecer um conhecimento mais amplo das diferentes respostas demográficas observadas em espécies da região Neotropical e incentivar o reaproveitamento de dados disponíveis a partir de uma abordagem automatizada.

2. Dimensions US-BIOTA-São Paulo: Características preditoras da diversificação adaptativa na Diagonal Seca Brasileira: A Diagonal Seca (DD) contém os biomas Caatinga e Cerrado, que abrangem cerca de 1/3 da área do Brasil, além do Chaco, ao norte da Argentina. Por supostamente possuir uma menor biodiversidade em relação a biomas mais bem estudados, como a Amazônia e a Floresta Atlântica, os processos evolutivos na DD têm recebido relativamente menos atenção, ainda que seus biomas, especialmente o Cerrado, provavelmente estejam entre os ambientes mais ameaçados do Brasil. O Projeto Dimensions Diagonal Seca usará uma abordagem baseada em caracteres em múltiplos níveis para entender as origens e processos adaptativos de plantas, animais e fungos na Diagonal Seca Brasileira. Usaremos metodologias de aprendizagem de máquina para identificar as características que facilitaram ou dificultaram a especiação das linhagens que colonizaram a DD. Também determinaremos de que modo os biomas da DD atuaram no estabelecimento das comunidades a partir dos conjuntos de espécies de habitats adjacentes (Amazônia, Floresta Atlântica, etc.) usando uma abordagem de filogenética de comunidades baseada em caracteres, que leva em conta associações ao acaso, competição e filtragem de habitat. Além disso, por meio de sequenciamento de nova geração conduziremos estudos filogeográficos comparativos de múltiplas linhagens, sequenciamento e re-sequenciamento de genomas totais e transcriptoma para identificar os agentes da adaptação e divergência fenotípica a nível de genoma, nos habitats mais importantes e menos conhecidos do Brasil.

1. Especiação de anfíbios anuros em ambientes de altitude.

1. Filogeografia comparada, filogenia, modelagem paleoclimática e taxonomia de répteis e anfíbios neotropicais: Análises recentes de endemismo e níveis de ameaça antrópica identificaram regiões-alvo para a conservação, os chamados ?hotspots?. Entretanto, nosso conhecimento acerca da distribuição da biodiversidade em cada uma dessas áreas, bem como dos fatores que a originaram são escassos. Tal deficiência limita nosso poder de conservação face às rápidas mudanças ambientais causadas pelo homem. Uma das vertentes deste projeto visa estudar o papel das flutuações climáticas do Pleistoceno sobre a riqueza da herpetofauna e os níveis de diversidade genética de anuros e lagartos de regiões elevadas e de baixada da Mata Atlântica. Utilizando técnicas de modelagem de nicho ecológico acopladas ao estudo filogeográfico o projeto irá documentar padrões de diversidade de espécies numa região particularmente pouco estudada, altamente ameaçada e megadiversa e terá importantes aplicações para a conservação do pouco que resta dessa área. Em outra vertente estudamos o papel das montanhas como áreas favorecendo a diversificação adaptativa da herpetofauna, seja atuando como refúgios para espécies de climas frios durante fases quentes, seja como cenários para especiação ecogeográfica. Sob enfoque morfológico, cariotípico, taxonômico, filogenético e filogeográfico, dá-se prosseguimento ao trabalho com táxons de répteis e anfíbios dos vários ecossistemas brasileiros, recolhendo subsídios para melhor compreender sua evolução e a história biogeográfica do continente. Em um caso procura-se estudar a filogeográfia comparada de uma linhagem de lagartos sulamericanos e sua equivalente ecológica africana com base em dados moleculares, de modo a procurar estabelecer correlações intercontinentais sobre sua história e origem. As coletas realizadas em áreas pouco ou ainda não amostradas no estado e no país permitirão aprimorar o conhecimento sobre nossa biodiversidade, descrevendo espécies ainda não conhecidas e, associadas aos dados filogenéticos e filogeográficos obtidos, permitirão obter informações importantes.

2. Filogeografia multilocus comparada de três espécies de Poospiza (Aves, Passeriformes): explorando a história da Mata Atlântica montana: A Mata Atlântica é um das cinco áreas de maior diversidade biológica do planeta. A origem desta diversidade, no entanto, é ainda pouco conhecida. Estudos evolutivos, baseados principalmente em espécies endêmicas de ampla distribuição, indicam uma história temporalmente e espacialmente complexa. A história dos ambientes montanos da Mata Atlântica é ainda pouco conhecida, e modelos exclusivos destes ambientes podem revelar facetas ainda desconhecidas do processo de diversificação. Flutuações climáticas poderiam afetar a distribuição altitudinal de organismos montanos, promovendo isolamento durante períodos interglaciais (como o atual). De forma alternativa, eventos neotectônicos poderiam promover isolamento por meio, por exemplo, da geração de vales. O gênero Poospiza apresenta três espécies que ocorrem em florestas montanas do bioma. Tanto P. thoracica como o complexo P. lateralis/P. cabanisi ocorrem de forma disjunta entre as montanhas do sudeste e sul do Brasil. Suas distribuições são interrompidas na Serra do Mar, no estado de São Paulo. Estas distribuições disjuntas coincidentes podem ter sido fruto de isolamento em refúgios interglaciais montanos ou de eventos tectônicos recentes. Este trabalho tem como objetivo avaliar o grau de diferenciação entre as populações disjuntas de P. thoracica e do complexo P. cabanisi/P. lateralis, estimar há quanto tempo estas disjunções ocorreram, e o grau de concordância entre tempos de divergência e assinaturas demográficas nestas espécies. A comparação destes resultados com dados das espécies de vertebrados endêmicos estudados até o momento poderá revelar mecanismos de diversificação ainda pouco explorados no bioma, e contribuir para a conservação da fauna montana da Mata Atlântica.

3. Evolução cromossômica de lagartos Iguania pleurodonta (squamata), com ênfase nas famílias Dactyloidae, Leiosauridae e Liolamidae: O táxon Iguania possui atualmente 1800 espécies distribuídas em dois grandes grupos: Acrodonta (648 spp) e Pleurodonta (1132 spp). Nesse último, são reconhecidas 12 radiações monofiléticas muitas delas restritas à região Neotropical. Apesar da enorme diversidade desses lagartos na América do Sul, em especial no Brasil, os estudos cromossômicos para vários gêneros são ainda incipientes, principalmente no que se refere à utilização de técnicas de coloração diferencial dos cromossomos ou de citogenética molecular. Considerando o potencial evolutivo do estudo do cariótipo e a escassez de grupos de pesquisa no Brasil na área da citogenética de lagartos, o investimento na ampliação do conhecimento desse grupo diverso de vertebrados neotropicais é justificável. Dessa maneira, o presente projeto pretende caracterizar cariótipos de espécies de lagartos Iguania Pleurodonta, com ênfase nas famílias Leiosauridae, Lioalamidae e Dactyloidae, especialmente com técnicas que identificam regiões específicas dos cromossomos, e ampliar o número de exemplares e/ou localidades já amostrados anteriormente. Os padrões de evolução cromossômica serão discutidos a partir das informações citogenéticas obtidas e que serão interpretadas à luz de propostas filogenéticas geradas por caracteres moleculares e/ou morfológicos da literatura. Mais especificamente, pretende-se: 1) Caracterizar os cariótipos das espécies quanto ao número e morfologia dos cromossomos e verificar a ocorrência de cromossomos sexuais diferenciados e presença de cromossomos supernumerários; 2) Estabelecer o padrão de distribuição e quantidade de heterocromatina constitutiva dos cariótipos; 3) localizar as regiões organizadoras de nucléolo (RONs), comparando os padrões obtidos com as técnicas de impregnação pela prata e de FISH com sondas ribossomais; 4) Estabelecer o padrão de distribuição de sequências teloméricas através de FISH para investigar questões específicas relativas à evolução dos cariótipos; 5) Reconstruir o cariótipo e estado de caracteres cromossômicos ancestrais (ex. par 2 de macrocromossomos portador de constrição secundária e Ag-RONS) em linhagens de Iguania Pleurodonta. Para isso, serão analisados cromossomos mitóticos e/ou meióticos de exemplares de diferentes localidades brasileiras e argentinas, utilizando técnicas de coloração convencional, diferencial (bandas C, impregnação pelo Ag-NO3) e moleculares (FISH com sonda de genes ribossomais e telomérica).

4.Sistemática Molecular, Filogeografia e Evolução da Herpetofauna Neotropical, com Ênfase em Lagartos: A diversidade da herpetofauna Neotropical em riqueza de espécies e na ocorrência de endemismos possibilita inúmeros estudos sob o enfoque da biologia evolutiva. Em especial, os lagartos da família Gymnophthalmidae são interessantes por apresentarem acentuada diversidade em gêneros e espécies, muitos não descritos formalmente, ampla distribuição espacial e altitudinal e ocorrência de várias adaptações morfológicas à vida em solos arenosos e espécies partenogenéticas. Na família, o gênero Leposoma possui espécies na Amazônia, Mata Atlântica e em um isolado relictual nas Caatingas, conspícua diferenciação cariotípica em algumas delas e presença de partenogênese em L. percarinatum. Nesse contexto, utilizando dados de seqüências de DNA e cariótipos, associado aos morfológicos, pretende-se: 1) ampliar os estudos filogenéticos e filogeográficos no gênero Leposoma, de modo a melhor compreender as relações filogenéticas e sua diversidade e expandir o conhecimento sobre os mecanismos de origem da partenogênese de L. percarinatum, com clones diplóides e triplóides, e compará-los àqueles de Gymnophthalmus underwoodii; 2) dar continuidade aos estudos de sistemática molecular dos Gymnophthalmidae, acrescentando gêneros ainda não amostrados, associando análises moleculares, citogenéticas e morfológicas; 3) ampliar o estudo filogeográfico em Gymnodatylus darwinii (Gekkonidae), de modo a testar a hipótese de atuação dos rios da bacia da costa leste como possíveis barreiras à especiação; 4) realizar estudos comparativos entre taxa selecionados da herpetofauna, com distribuição disjunta nas grandes áreas florestadas e seus remanescentes nas Caatingas, de modo a obter estimativas aproximadas dos tempos de divergência genética dos diferentes grupos nessas áreas florestadas; 5) ampliar o conjunto de dados sobre os cariótipos de espécies de lagartos, de modo a compreender melhor sua evolução cromossômica e identificar caracteres úteis para análises filogenéticas.