Impacte de la informació codificada en l'adn sobre la inferència filogenètica: fonaments i aplicacions
- Autores: Maria Núria Llorens Bàrbara
- Directores de la Tesis: Camilo José Cela Conde (dir. tes.), Cristina Ruiz Altaba (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de les Illes Balears ( España ) en 2022
- Idioma: catalán
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jordi Serra Cobo (presid.), Bàrbara Terrasa Pont (secret.), Julio Sanjuán Arias (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Cognición y Evolución Humana por la Universidad de las Illes Balears
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RepositoriUIB
- Resumen
- español
Esta tesis investiga el papel de las migraciones humanes en la distribución geográfica de la biodiversidad, utilizando herramientas de filogenética molecular para analizar y comprender el origen, temporalización e impacto de las invasiones biológicas.
La metodología de esta investigación es fundamentalmente el análisis de las secuencias de ADN, mediante programario de inferencia filogenética.
La tesis comprende dos partes diferenciadas. En la primera, más teórica, se hace una introducción a las especies invasoras y un repaso crítico al desarrollo de las herramientas de inferencia filogenética y el descubrimiento de sus artefactos. En la segunda se tratan los casos concretos que se han analizado (cuatro grupos de moluscos invasores en la región mediterránea y dos virus que han originado pandemias emergentes): 1) La introducción y expansión del caracol manzana (Pomacea insularum) en el Delta del Ebro, una especie originaria del sudeste de Suramérica y excepcional al soportar temperaturas invernales equivalentes a las del litoral mediterráneo. Su llegada tuvo lugar a través del tráfico de animales para acuarios. Los análisis filogenéticos indican que no se traslocó directamente, sino a través del sureste asiático. Se esclarece así la polémica sobre el origen e identidad de esta plaga; aporta un ejemplo del papel que juega el comercio internacional como desencadenante de las invasiones biológicas.
2) La presencia de náyades alóctonas (Anodonta cygnea) en el Delta del Ebro, hasta ahora confundidas con especies autóctonas (y protegidas), plantea la necesidad de análisis detallados, incluso en el caso de animales grandes y conspicuos. También pone de relieve las repercusiones que tiene la correcta identificación sobre las políticas ambientales.
3) La introducción y proliferación de almejas asiáticas (Corbicula spp.) en el río Ebro, que han alcanzado densidades insospechadas, ha tenido graves consecuencias ecológicas y económicas. Este caso aclara la identidad de las especies invasoras en Europa y su papel como agentes de cambio ecosistémico, y demuestra el papel de las invasiones biológicas en la diversificación evolutiva, en este caso mediante especies de origen híbrido.
4) La presencia de babosas del grupo Arion subfuscus en Menorca, que se habían descrito como una especie endémica, se explica mediante análisis filogenéticos, que demuestran que no es nativa, sino que se trata de una especie originaria de los Pirineos orientales que habría sido introducida accidentalmente por el comercio entre las Baleares y los puertos de Cataluña Norte. Este caso sirve para corregir un aspecto relevante del conocimiento de la biodiversidad insular.
5) El origen, expansión y aumento de morbilidad del virus zika eran inesperados para un flavivirus que se consideraba una rareza de las selvas ecuatoriales africanas, hasta que en los últimos años causó epidemias en el sureste asiático, Micronesia y muy especialmente en toda América. Diferentes estudios han concluido que el virus epidémico sería un linaje hermano de los conocidos de África. Los análisis más rigurosos, hechos con especial atención a artefactos metodológicos, muestran una historia distinta, en la que los movimientos de contingentes humanos y los cambios en las estructuras sociales han sido decisivos. Este caso demuestra hasta qué punto es imprescindible conocer las vías de cambio evolutivo y de dispersión en el espacio y el tiempo, para poder comprender las enfermedades emergentes.
6) El SARS-CoV-2 ha cambiado la vida de todos los humanos en los últimos años, sobre todo en áreas urbanas y masificadas. Pertenece a un grupo de betacoronavirus que ha causado siete nuevas enfermedades en las últimas décadas, con un elevado número de muertes. Es destacable que la mayoría de estos coronavirus que infectan humanos tienen un origen africano. Los análisis realizados indican la posibilidad de un origen híbrido y africano de este nuevo virus.
- català
Aquesta tesi investiga el paper de les migracions humanes en la distribució geogràfica de la biodiversitat, fent servir eines de filogenètica molecular per analitzar i comprendre la identitat, l’origen, la temporalització i l'impacte de les invasions biològiques.
La metodologia d'aquesta recerca és fonamentalment l'anàlisi de seqüències d'ADN, mitjançant programari d'inferència filogenètica.
La tesi comprèn dues parts prou diferents. En la primera, més teòrica, es fa una introducció a les espècies invasores i un repàs crític del desenvolupament de les eines d'inferència filogenètica i el descobriment dels seus artefactes. En la segona es tracten els casos concrets que s'han analitzat (quatre grups de mol·luscs invasors a la regió mediterrània i dos virus que han originat pandèmies emergents): 1) La introducció i expansió del cargol poma (Pomacea insularum) al delta de l'Ebre, una espècie originària del sud-est de Sud-amèrica i excepcional perquè pot suportar temperatures hivernals equivalents a les que es registren al litoral mediterrani. La seva arribada va tenir lloc mitjançant el tràfic d'animals per als aquaris. Les anàlisis filogenètiques indiquen que no es va translocar directament, sinó a través del sud-est asiàtic. S'aclareix així la polèmica sobre l'origen i identitat d'aquesta plaga; aporta un exemple prou clar del paper que té el comerç internacional com a desencadenant de les invasions biològiques.
2) La presència de nàiades al·lòctones (Anodonta cygnea) al Delta de l’Ebre, fins ara confoses amb espècies autòctones (i protegides), planteja la necessitat d’anàlisis acurades, fins i tot en el cas d’animals grans i conspicus. També posa de relleu les repercussions que té la correcta identificació sobre les polítiques ambientals.
3) La introducció i proliferació de cloïsses asiàtiques (Corbicula spp.) al riu Ebre, que han assolit densitats insospitades, ha tingut greus conseqüències ecològiques i econòmiques. Aquest cas aclareix la identitat de les espècies invasores a Europa, i el seu paper com a agents de canvi ecosistèmic, i demostra el paper de les invasions biològiques en la diversificació evolutiva, en aquest cas mitjançant l’aparició d’espècies d’origen híbrid.
4) La presència de llimacs del grup Arion subfuscus a l’illa de Menorca, que s’havien descrit com una espècie endèmica, s’explica mitjançant anàlisis filogenètiques, les quals demostren que no és nativa, sinó que es tracta d'una espècie originària dels Pirineus orientals que hi hauria estat introduïda accidentalment pel comerç històric entre les Balears i els ports de la Catalunya Nord. Aquest cas serveix per corregir un aspecte rellevant del coneixement de la biodiversitat insular.
5) L'origen, expansió i augment de morbilitat del virus zika eren inesperats per un flavivirus que hom considerava una raresa de les selves equatorial africanes, fins que als darrers anys va causar epidèmies al sud-est asiàtic, Micronèsia i molt especialment a tot el continent americà. Diferents estudis han conclòs que el virus epidèmic seria un llinatge germà als coneguts de l'Àfrica. Les anàlisis més rigoroses, fetes amb especial esment als artefactes metodològics, mostren una història distinta, on els moviments de contingents humans i els canvis en les estructures socials han estat decisius. Aquest cas demostra fins a quin punt és imprescindible conèixer les vies de canvi evolutiu i de dispersió en l'espai i en el temps, per tal de poder comprendre les malalties emergents.
6) El SARS-CoV-2 ha canviat la vida de tots els humans als darrers anys, sobretot a les àrees urbanes i massificades. Pertany a un grup de betacoronavirus que ha causat set noves malalties a les darreres dècades, amb un gran nombre de morts. És destacable que la majoria d'aquests coronavirus que infecten humans tenen un origen africà. Les anàlisis realitzades indiquen la possibilitat d’un origen híbrid i africà d’aquest nou virus.
- English
This thesis investigates the role that human migrations play in the geographical distribution of biodiversity, using molecular phylogenetic tools to analyze and understand the identity, origin, timing and impact of biological invasions.
The methodology of this research is basically the analysis of DNA sequences through phylogenetic inference software.
The thesis consists of two rather different parts. In the first one, more theoretical, an introduction to invasive species is presented, along with a critical overview of the development of phylogenetic inference tools and the discovery of their artifacts. The second deals with the specific cases analyzed (four groups of invasive mollusks in the Mediterranean region and two viruses causing emerging pandemics): 1) The introduction and expansion of apple snails (Pomacea insularum) in the Ebro Delta, a species native to southeastern South America and exceptional in being able to withstand winter temperatures equivalent to those experienced along Mediterranean shores. Its arrival took place through the traffic of animals for aquaria. Phylogenetic analyses suggest that it was not directly translocated, but through Southeast Asia. The standing argument about this pest’s origin and identity is thus resolved. In a wider sense, a quite clear example is added on the role that international trade has as a trigger of biological invasions.
2) The presence of allochtonous naiads (Anodonta cygnea) in the Ebro Delta, hitherto misidentified as native (and protected) species, raises the need for accurate analyses, even in the case of large, conspicuous animals. It also highlights the repercussions of correct identifications on environmental policies.
3) The introduction and spread of Asiatic clams (Corbicula spp.) in the Ebro River, reaching unexpected densities, has had serious ecological and economic consequences. This study clarifies the identity of species invading Europe and their role as agents of ecosystem change, and shows the role of biological invasions in evolutionary diversification, in this case through the appearance of a new species of hybrid origin.
4) The presence of slugs belonging to the Arion subfuscus group on the island of Minorca, which had been described as an endemic species, is explained through phylogenetic analyses. It is not native, being instead a species originally from the eastern Pyrenees that would have been accidentally introduced through historical commerce between the Balearics and harbors in Northern Catalonia. This case allows correcting a relevant aspect of knowledge on insular biodiversity. 5) The origin, expansion and increase in morbility of the Zika virus were unexpected for a flavivirus once considered a rarity of the African equatorial jungles but recently causing epidemics in Southeast Asia, Micronesia and most notably in the whole American continent. Various studies have concluded that the epidemic virus would be a sister lineage to those known from Africa. More rigorous analyses, performed paying special attention to methodological artifacts, show a different story, wherein the roles of populace movements and changing social structures have been decisive. This case shows up to what point it is essential to know the paths of evolutionary change and dispersal in time and space, in order to understand emerging diseases.
6) SARS-CoV-2 has changed the lives of all humans in recent years, most strikingly in urban, crowded areas. It belongs inot a group of betacoronavirus having caused seven novel illnesses in recent decades, with large numbers of fatalities. Remarkably, most of these coronaviruses infecting humans have an African origin. The analyses performed suggest a hybrid, African origin for this new virus.
- español
