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Análisis de la posición filogenética, niveles de diferenciación y análisis preliminar de la estructura genética de las poblaciones de Hyla meridionalis de Donostia-San Sebastián Museo Nacional de Ciencias Naturales. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. José Gutiérrez Abascal, 2. 28006 Madrid. España. Autores/ Autoreak: Ainhoa Iraola Ernesto Recuero Xabier Rubio Annie Machordom Mario García-París

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Análisis de la posición filogenética, niveles de diferenciación y análisis preliminar de

la estructura genética de las poblaciones de Hyla meridionalis de Donostia-San

Sebastián

Museo Nacional de Ciencias Naturales.

Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

José Gutiérrez Abascal, 2. 28006 Madrid. España.

Autores/ Autoreak: Ainhoa Iraola

Ernesto Recuero

Xabier Rubio

Annie Machordom

Mario García-París

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Análisis de la posición filogenética, niveles de

diferenciación y análisis preliminar de la estructura

genética de las poblaciones de Hyla meridionalis de

Donostia-San Sebastián

Dirección del proyecto: Mario García París (MNCN, CSIC)

Annie Machordom (MNCN, CSIC)

Coordinación del proyecto: Xabier Rubio Pilarte (Aranzadi Z.E.)

Becarios: Ainhoa Iraola Apaolaza (Aranzadi Z.E.)

Ernesto Recuero (MNCN, CSIC)

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Índice de la memoria

1.- Antecedentes

2.- Motivación del estudio e hipótesis de trabajo

3.- Introducción general

3.1.- Distribución geográfica y niveles de amenaza de Hyla meridionalis

3.2.- Definición del problema

3.3.- Aplicación de técnicas moleculares

4.- Filogeografía en el ámbito europeo y singularidad de la población de Donostia

4.1.- Introducción

4.2.- Material y método

4.3.- Resultados

4.4.- Discusión

4.5.- Conclusiones

5.- Filogeografía global y posisión filogenética de la población de Donostia

5.1.- Introducción

5.2.- Material y método

5.3.- Resultados

5.4.- Discusión

5.6.- Conclusiones

6.- Implicaciones de los resultados para conservación

6.1.- Análisis de la estructura genética de la población

6.2.- Implicaciones para la conservación de la población de Donostia

Agradecimientos

Bibliografía citada

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1.- ANTECEDENTES

Ante la grave situación de amenaza de la población de ranita meridional (Hyla

meridionalis) de Donostia-San Sebastián, el Gobierno Vasco y la Diputación de Gipuzkoa

toman una serie de medidas encaminadas a la recuperación de la especie bajo el

asesoramiento de Aranzadi, que incluye entre otros aspectos la diversificación de los

lugares de reproducción y la gestión de dichos puntos. Dada la inversión y esfuerzo

efectuados para la conservación de esta población resultaba llamativo que no existiera

información fiable sobre la singularidad evolutiva de esta población, ni tampoco sobre el

posible origen filético de la misma. Esta información resulta imprescindible a la hora de

determinar aspectos relevantes de conservación, como la posibilidad de efectuar

reintroducciones y el conocimiento de la estructura genética básica de la población.

Con objeto de paliar esta deficiencia en el conocimiento de aspectos relevantes de

la historia evolutiva de la población de Donostia y de sus implicaciones se planteó la

realización de este trabajo, ejecutado en el Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC)

en el marco del Convenio de Colaboración firmado entre la Sociedad de Ciencias Aranzadi

Zientzi Elkartea y el Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid (MNCN),

perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC). Aquí se presenta

la memoria final de este proyecto que ha sido financiado por la Dirección de

Biodiversidad perteneciente al Departamento de Ordenación del Territorio y Medio

Ambiente del Gobierno Vasco.

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2.- MOTIVACIÓN DEL ESTUDIO E HIPÓTESIS DE TRABAJO

La población de Hyla meridionalis de Donostia-San Sebastián es la única conocida

de la especie en el País Vasco y en toda la vertiente atlántica de la Península Ibérica. Se

trata de una población aislada geográficamente, cuyas poblaciones coespecíficas más

cercanas se encuentran en el suroeste de Francia y en Cataluña.

Hasta la realización de este trabajo no se disponía de ningún dato para explicar la

distribución actual de este especie y las posibles razones que explicasen el actual

aislamiento de la población de Guipúzcoa. El Proyecto planteaba 3 posibles hipótesis:

1. El aislamiento actual de estas poblaciones es consecuencia de un fenómeno de

reducción reciente y progresiva del ámbito de la especie en toda la región atlántica

hispano-francesa, en cuyo caso se espera que sean genéticamente similares a las

poblaciones más cercanas conocidas.

2. Se trata de un aislamiento antiguo, consecuencia de cambios climatológicos

pretéritos, que tuvieron como resultado el mantenimiento con carácter relicto de

esta población, en cuyo caso se encontraría una diferenciación genética elevada con

respecto a las poblaciones cercanas.

3. Estas ranitas provienen de una introducción accidental, o deliberada, desde

poblaciones en mayor o menor medida alejadas geográficamente. Esta hipótesis es

plausible dado el atractivo de estas ranas como mascotas y la existencia de casos

previos (García-París et al., 1989). En este caso, contando con que la introducción

fuese reciente (en términos evolutivos), las poblaciones serían muy similares o

idénticas a las existentes en las zonas de procedencia de los ejemplares

introducidos.

La motivación específica del trabajo es determinar cuál de estas hipótesis es

aplicable a las poblaciones de Hyla meridionalis del País Vasco. En caso de tratarse de

poblaciones diferenciadas genéticamente y como ya se indicó en la memoria inicial sería

necesario abordar un estudio de las características genéticas de la población incluyendo un

estudio preliminar de su estructura genética.

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3.- INTRODUCCIÓN GENERAL

3.1.- Distribución geográfica y niveles de amenaza de Hyla meridionalis

La ranita meridional Hyla meridionalis (Boettger, 1874), es una de las dos especies

de la familia Hylidae presentes en la Península Ibérica. La otra especie Hyla arborea

(ranita de San Antonio) tiene una amplia distribución en el País Vasco.

Hyla meridionalis se distribuye en Europa por el sur de Francia, el noroeste de

Italia (Liguria), la Península Ibérica y Menorca, mientras que en Africa ocupa el norte de

Marruecos, Argelia y noroeste de Túnez. Además se encuentra en las Islas Canarias y hay

menciones en Madeira.

En la Península Ibérica su distribución se concentra en dos núcleos. El primero se

sitúa en el cuadrante suroccidental, que incluye gran parte del centro y sur de Portugal y

casi toda Extremadura, Andalucía occidental y Castilla-La Mancha hasta Toledo y Ciudad

Real. Su presencia en Albacete no es segura y se adentra hacia el norte por el sur de las

provincias de Salamanca y Ávila en Castilla-León. Hay citas en Murcia y al parecer fue

introducida en Valencia. El segundo núcleo, que se extiende hacia Francia e Italia, se

concentra en la zona norte e incluye Cataluña y una población aislada en el País Vasco

(Pleguezuelos J. M et al., 2002) (fig.1). La población del País Vasco se encuentra situada

en torno al monte Mendizorrotz cuyo cordal se extiende 10 km, discurriendo en paralelo a

la costa Cantábrica (Etxezarreta & Rubio 2003).

La situación crítica en la que se encontraba la población y su aislamiento, propició

la incorporación de esta especie en el Catálogo Vasco de Especies Amenazadas de la

Fauna y Flora Silvestre y Marina", Decreto 167/1996, de 9 de julio (BOPV Núm. 140, de

22.07.96, pp 11613-11617). De hecho la ranita meridional esta considerada como el único

anfibio en peligro de extinción de la Comunidad Autónoma Vasca (Etxezarreta & Rubio,

1998) y la población de Gipuzkoa podría ser considerada como la más amenazada de

España (García-París, 1997).

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Figura1. Distribución de la especie Hyla meridionalis.

En 1998 Rubio y Etxezarreta hicieron un estudio preliminar sobre las causas de la

regresión en el período 1978-1998 y la situación de la ranita meridional (Hyla

meridionalis) en ese año en Mendizorrotz (Gipuzkoa, País Vasco). Este informe sirvió para

la elaboración del Plan de Gestión de la Ranita Meridional (Hyla meridionalis) aprobado el

10 de noviembre de 1999 por la Diputación Foral de Guipúzcoa (BOG Num.221, 18

noviembre 1999, pp.16797-16802). En este estudio preliminar se recopilaron citas de la

especie y se identificaron las áreas de reproducción existentes en 1978 y su posterior

regresión en el periodo 1978-1998. En 1998 la presencia de Hyla meridionalis se limitaba

a dos zonas: el núcleo de Berio y el núcleo de Igara que estaba compuesta por un embalse

de tamaño considerable y algunas piscinas.

Quedaba patente que la especie vivía en piscinas en sustitución a las charcas

naturales debido a su escasez. No se pudo constatar de que la especie lograse culminar su

ciclo reproductor en las piscinas y los dos núcleos mencionados presentaban un grave

peligro de urbanización. El tamaño estimado de la población reproductora en los dos

núcleos era de 1000-1200 individuos adultos y la mayoría (885/1040 individuos) se

encontraban en el embalse de Gurelesa (Igara).

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Las principales amenazas identificadas en Hyla meridionalis fueron:

a) La destrucción del hábitat. En consecuencia, la dinámica de la población se ve

afectada por la disminución espacial de la población con una consiguiente

reducción en el flujo de genes que la mantienen.

b) La introducción de especies alóctonas. La introducción de las especies

Procambarus clarkii (Cangrejo rojo) y Carassius auratus (Pez rojo o carpín)

tienen una gran repercusión en la viabilidad de la especie Hyla meridionalis y

en la de los anfibios en general. Estás especies, y en especial el cangejo, son

potentes depredadores (se alimentan de larvas, huevos, metamórficos…) y

difíciles de eliminar pudiendo llevar a cabo la eliminación de poblaciones

enteras.

Con la puesta en marcha del Plan de Gestión para la Ranita meridional se llevó

adelante un programa para su reintroducción.

En una primera fase se aseguró la presencia y continuidad de la población existente,

regenerando charcas ya existentes y creando otras nuevas. A continuación se ejecutó el

plan de reintroducción. El Departamento de Agricultura y Medio Ambiente de la

Diputación Foral de Gipuzkoa encargó a la Sociedad de Ciencias Aranzadi la realización

de la primera fase del Plan de Reintroducción de la Ranita meridional (Hyla meridionalis)

en Mendizorrotz en el año 2000 (Rubio & Etxezarreta, 2003). En la primavera de 2001

dicho organismo, con la asistencia de la empresa Ekos Estudios Ambientales S.L,

desarrolló el plan de revegetación de las charcas existentes, iniciado en 1999 (EKOS,

2001), y puso en marcha la Segunda Fase del Plan de Gestión. El 28 de mayo de 2001, se

publica la Orden Foral por la que se incluye un nuevo apartado en la anterior O.F. de 10 de

noviembre de 1999, por la que se aprueba el Plan de Gestión de la Ranita Meridional (Hyla

meridionalis) y se dictan normas complementarias para su protección (BOG Núm. 120, 22

junio 2001, pp 11790). Estas normas protegen las áreas de reproducción del anfibio, que

incluyen los propios humedales y su orla de vegetación.

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Desde 1998 se está implantando el Plan de Gestión en la que el paso más

importante es la construcción de una red de charcas a lo largo del área de distribución

histórica de la especie y la reintroducción de la especie en ellas.

Se conoce la capacidad colonizadora de esta especie (Salvador & García París,

2001) y por tanto sería factible la creación de una estructura metapoblacional, permitiendo

el trasiego de los individuos, con el propósito de mantener la viablilidad de la especie.

La población de Hyla meridionalis de Mendizorrotz presenta indicios de haberse

estabilizado e incluso de estar recuperándose (Rubio & Etxezarreta, 2003). Pero, los

nuevos biotopos aún no se han estabilizado y la introducción incontrolada de especies

alóctonas en las charcas persiste como una amenaza importante. En consecuencia, hay que

controlar la evolución del hábitat de la especie, su población y erradicar las amenazas

existentes.

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3.2.- Definición del problema objeto de estudio

La población de Hyla meridionalis de Donostia es la única conocida de la especie

en el País Vasco y en toda la cornisa cantábrica ibérica. Las poblaciones más cercanas se

ubican en áreas del suroeste de Francia. Dada la fragilidad de la población, la especie se

incluyó en el listado de especies amenazadas del País Vasco. La destrucción y alteración

de los puntos de reproducción principales de la especie con motivo de obras de interés

industrial provocaron la toma de medidas para la protección de la especie. Sin embargo y

de nuevo como consecuencia del pequeño tamaño de la población, se consideró necesario

efectuar un estudio sobre la singularidad de la población, tanto para evaluar el interés de la

conservación de esta población en particular como para evaluar la posibilidad de

reintroducciones en caso necesario.

Desde un punto de vista evolutivo la singularidad de una población o de un

conjunto de poblaciones viene definida por el número y relevancia de los caracteres

independientes que presenta. Estos caracteres pueden ser de cualquier tipo: morfológicos,

de comportamiento, genéticos... En anfibios los cambios morfológicos y de

comportamiento en una población suelen aparecer tras mucho tiempo de aislamiento

(generalmente millones de años), por lo que su ausencia, es decir la falta de rasgos

diferenciales, no es indicativa del tiempo ni del grado de diferenciación alcanzado por una

población. De hecho, los anfibios son uno de los grupos en los que se conocen un mayor

número de especies crípticas, es decir externamente indistinguibles, y este hecho ocurre

con frecuencia en la Península Ibérica (es el caso de las dos especies de sapillos pintojos,

Discoglossus galganoi y Discoglossus jeanneae, o el de los sapillos moteados Pelodytes

punctatus y Pelodytes ibericus, o el de los sapos parteros común y bético, Alytes

obstetricans y Alytes dickhilleni). Por lo tanto, tratar de establecer el grado de singularidad

de la población donostiarra de Hyla meridionalis basándose en este tipo de caracteres no

sería fiable.

Una alternativa es identificar el grado de diferenciación genética alcanzado entre

esta población y el resto de las poblaciones de la especie mediante la utilización de

marcadores moleculares. Cada marcador proporciona un carácter o una serie de caracteres

que cambian con el tiempo, y en el caso de corresponder a cambios de tipo neutral

(selectivamente neutros), estos cambios teóricamente se producirían a una tasa de cambio

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relativamente constante. Existe una gran diversidad de marcadores moleculares que

difieren en la tasa de cambio (es decir cambian más o menos deprisa) y también en los

métodos necesarios para su estudio. En las últimas décadas se ha generalizado el uso del

ADN mitocondrial como marcador, en particular algunos de sus genes codificantes para

proteínas, ya que permiten establecer tasas de divergencia variables entre decenas de miles

de años y unos pocos millones de años, y su obtención no requiere el sacrificio de los

ejemplares de estudio, si no que basta con la obtención de una pequeña muestra.

En nuestro caso decidimos utilizar estos marcadores ya que nos permitirían

averiguar tanto el grado de diferenciación genética alcanzado por la población de San

Sebastián como el tiempo aproximado que lleva en aislamiento. De esta forma se puede

documentar la singularidad de la población y evaluar los riesgos que supondría tanto su

posible pérdida como la posibilidad de realizar reintroducciones desde poblaciones

próximas.

Para evaluar esta singularidad es necesario comparar la muestra del País Vasco con

una representación adecuada de muestras del resto de la distribución conocida de la

especie. Para efectuar estas comparaciones utilizamos muestras del suroeste de Francia, de

Portugal, de Cataluña, de Castilla-León, de Castilla-La Mancha, de Andalucía, de las Islas

Canarias y una nutrida representación de Marruecos. Como ya se verá en los resultados

estas últimas muestras han sido fundamentales para la correcta interpretación de los datos,

y su ausencia nos hubiera llevado a conclusiones erróneas, poniendo de relieve una vez

más que no se pueden realizar estudios de singularidad genética a nivel local sin analizar

poblaciones de todo el ámbito de distribución de la especie.

La metodología utilizada para determinar la singularidad de la población se basa en

los principios básicos de la filogeografía y de filogenia. En la práctica filogenética dos

grupos provienen de un antepasado común más reciente que con cualquier otro grupo,

cuando comparten entre sí mayor número de caracteres derivados. De esta forma podemos

saber de qué antepasado provienen los grupos actuales, y en muchos casos, cuando lo

combinamos con datos de divergencia genética, podemos saber cúanto tiempo hace que

esos grupos se separaron entre sí. Los análisis filogeográficos permiten aplicar de una

forma laxa estos criterios de manera que son utilizables a nivel de poblaciones, con la

ventaja adicional de que permiten discutir los posibles mecanismos que han llevado al

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aislamiento y diferenciación de una población concreta. Es decir estos métodos permiten

no sólo averiguar qué grado de diferenciación existe entre dos poblaciones, si no también

conocer su origen y los mecanismos que han provocado su diferenciación.

Por lo tanto en este estudio abordaremos el problema del aislamiento de la

población de Hyla meridionalis de Donostia con esta perspectiva. Los resultados obtenidos

son totalmente inesperados y ponen de relieve que el estudio tendría que haberse efectuado

mucho antes de iniciar los programas de conservación de la especie.

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3.3.- Aplicación de técnicas moleculares

Para conseguir una efectiva gestión de conservación de poblaciones, es necesaria la

información sobre la diversidad genética de la población. Con esta información se puede

definir una apropiada escala geográfica para la gestión, identificar el origen de los

individuos (determinar el papel de la migración) y comprobar los efectos de la gestión en

la práctica. En estas investigaciones, los marcadores de ADN, pueden contribuir

considerablemente (Gresshoff, 1997). Hay dos tipos fundamentales de marcadores de

ADN: Los marcadores del ADN mitocondrial y los marcadores del ADN nuclear. Algunos

marcadores nucleares como los microsatélites (regiones no codificantes altamente

repetidas), presentan una tasa de evolución superior a la de ciertos marcadores

mitocondriales, por tanto, los marcadores nucleares se utilizan para identificar variaciones

genéticas fijadas recientemente.

Para establecer la posición filogenética de las poblaciones de Hyla meridionalis del

País Vasco dentro del conjunto de la especie, se ha utilizado un marcador molecular de

evolución relativamente lenta, pero lo suficientemente rápida como para identificar el

origen de las poblaciones. El gen seleccionado ha sido el codificante de la citocromo

oxidasa 1 (COI) mitocondrial.

El ADN mitocondrial (fig.2) es una poderosa herramienta (Wilson et al. 1985;

Avise et al. 1987; Moritz et al. 1987; Harrison 1989) debido a que posee una serie de

características que lo hacen idóneo para trabajos de variabilidad específica y poblacional:

a) El ADN mitocondrial es una molécula circular con 15 y 20 kilobases (kb). Está

compuesto por 37 genes que codifican para 22tRNAs, 2rRNAs, 13mRNAs, para

proteínas de la cadena de transporte electrónico y fosforilación oxidativa. El ADN

mitocondrial no recombina, se hereda como una sola unidad. Desde la perspectiva

funcional el ADN mitocondrial está compuesto por 37 genes, pero desde el punto de

vista filogenético se hereda como una única molécula, lo cual representa una unidad

genealógica no recombinante con múltiples alelos y por tanto resulta muy útil para

estudios filogenéticos intra e interespecíficos. Las diferencias que se encuentren

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entre individuos se deberán exclusivamente a fenómenos de mutación y no de

recombinación (Avise, 1994).

b) Herencia maternal y haploide. En comparación con la herencia diploide biparental

el número efectivo de genes mitocondriales será cuatro veces menor. Este efecto

incrementará la deriva genética (Birky et. al.,1989), aumentando la posibilidad de

fijación de alelos a nivel intrapoblacional, lo que hará que haya más variabilidad

interpoblacional. El ADN mitocondrial actuaría como una “marca” para

caracterizar linajes o pedigrees.

c) Tiene una tasa de sustitución nucleotídica muy alta comparada con genes nucleares

de copia única. Esto posibilita la utilización del ADN mitocondrial como marcador

filogenético en estudios microevolutivos (Avise, 2000), ya que permite observar

cambios nucleotídicos en tiempo geológico corto. Aunque, hay que tener en cuenta

que dentro del genoma mitocondrial hay diferentes tasas de evolución,

permitiéndonos utilizar diferentes genes según el problema que tengamos que

resolver.

Figura 2. Mapa del ADNmt. El círculo externo muestra los genes que se transcriben de la hebra pesada (H strand) y el círculo interno muestra los genes de la hebra liviana (L strand).

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Para la evaluación preliminar de la estructura genética de la población de San

Sebastián también se utilizan marcadores moleculares nucleares de evolución muy rápida:

microsatélites. Los microsatélites son secuencias repetidas en tándem. Esta secuencias son

cortas, constan de 1 a 6 nucleótidos. Los microsatélites son regiones altamente variables

del ADN nuclear que resultan muy eficaces para la evaluación de la estructura genética

intrapoblacional (Avise, 1994).

Debido al avance que se ha producido en los últimos años en las técnicas genéticas,

el ADN mitocondrial y nuclear son moléculas fáciles de aislar y manipular. Uno de los

principales avances tecnológicos y metodológicos para la biología molecular en los últimos

tiempos ha sido el desarrollo de la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR,

Polymerase Chain Reaction) cuya utilidad se basa en la amplificación de fragmentos de

ADN tanto mitocondrial como nuclear, utilizados como marcadores moleculares. El

descubrimiento de la técnica de la PCR ha contribuido en gran medida al desarrollo de la

sistemática molecular y a otros importantes campos de la biología (Palumbi, 1996).

La técnica PCR (Polymerase Chain Reaction) consta de tres etapas (fig.3):

a) Desnaturalización: las dos cadenas de la doble hélice se separan mediante

calor.

b) Hibridación: los cebadores se unen a las zonas específicas de las cadenas.

c) Extensión: el enzima Taq polimerasa (obtenido de bacterias termales) se

une a los cebadores y empieza a crear una nueva cadena de ADN mediante

los dinucleótidos (dNTP).

Los cebadores empleados para iniciar la PCR son secuencias cortas (cerca de 20-30

nucleótidos) y presentan una gran similitud con la secuencia a amplificar (especialmente en

la parte 3').

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5’

3’5’

3’

5’ 3’

3’3’5’

5’

5’

3’5’

3’

5’ 3’

3’ 5’

PCR : Polymerase Chain Reaction

30 - 40 ciclos de 3 pasos:

Paso1: Desnaturalizaci�n

1 minuto 94 ¡C

Paso 2 : Hibridaci�n

45 segundos 54 ¡C

Paso 3 : Extensi�n

2 minutos 72 ¡C

cebadores

s�lo dNTP’s

Figura 3. Esquema de la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR).

Mediante técnicas de electroforesis, los fragmentos de ADN amplificados se colocan

en un gel compuesto de agarosa, acrilamida o de otro tipo, y aplicando una corriente

eléctrica los fragmentos se diferencian por su peso molecular. Al gel se le añade un

marcador para poder comprobar que el ADN amplificado es el esperado (fig.4).

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Figura 4. Fotografía de un gel de agarosa con ADN amplificado de 6 individuos y 2 blancos (para comprobar que no ha habido contaminación) y el marcador (en el margen izquierdo).

Marcador 1 2 3 Blanco1

Marcador 4 5 Blanco2 6

Las muestras de ADN se secuencian en secuenciadores automáticos (fig.5) y

posteriormente se alinean y analizan mediante programas informáticos: Sequencher,

Sequence Navigator, PAUP, MacClade, Nested Clade...

Figura 5. Secuencia de ADN de un individuo de Hyla meridionalis secuenciado y posteriormente

alineado mediante el programa Sequencher.

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Mediante estos programas informáticos, se obtienen árboles filogenéticos y datos

estadísticos fiables para el estudio de la especie. En las últimas décadas, la secuenciación

de ADN se ha convertido en el método más utilizado en la reconstrucción filogenética

(Miyamoto and Cracaft, 1991). Y a su vez una adecuada interpretación de los árboles

filogenéticos permite conocer las relaciones entre las poblaciones analizadas.

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4.- FILOGEOGRAFÍA EN EL ÁMBITO EUROPEO Y SINGULARIDAD DE LA POBLACIÓN DE DONOSTIA

4.1.- Introducción

Las poblaciones europeas de Hyla meridionalis se distribuyen en dos núcleos

disjuntos. Un núcleo situado en la región septentrional ibérica con poblaciones en Cataluña

que se extiende por el suroeste y sur de Francia hasta el noreste de Italia; y otro grupo

acantonado en el suroeste ibérico con poblaciones en Portugal, Andalucía, Castilla-La

Mancha, Castilla-León y Madrid. Además de estos núcleos existe una población

introducida en la isla de Menorca y la población aislada de Donostia objeto de este estudio.

El análisis filogeográfico en este nivel permite determinar si la población europea de

la especie corresponde a dos entidades diferenciadas (suroeste frente a noreste) o si

realmente es todo parte de una única población. Además, y refiriéndose al caso concreto de

Donostia, permitirá averiguar si dicha población constituye un grupo diferenciado o si su

aislamiento es reciente y forma en realidad parte de alguno de los otros dos grupos.

Además la utilización de un gen mitocondrial de evolución relativamente rápida permitirá

establecer los posibles tiempos de aislameinto entre las unidades.

4.2.- Material y método

4.2.1.- Recogida muestras

Se han analizado 89 individuos de Hyla meridionalis muestreados en 21

localidades (Tabla 1). La toma de tejidos se realizó sin sacrificio de los ejemplares. La

localización de los ejemplares en el campo se realizó, bien mediante escuchas y muestreos

nocturnos, bien mediante la búsqueda de larvas en las charcas de reproducción. Los

muestreos se realizaron en la mayor parte de la distribución ibérica de la especie, aunque

en numerosas ocasiones fue necesario repetir las visitas debido, por una parte, a la

reducción y desaparición de poblaciones de la especie en muchos puntos de su distribución

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y, por otra, a las condiciones metereológicas cambiantes que trastocan los ciclos

reproductivos de la especie.

El ADN fue extraído de tejido muscular procedente de metamórficos, dedos de

individuos adultos o trozos de cola de larvas y almacenados en etanol al 80-95%. Además

se utilizaron muestras de tejido muscular y estómago previamente congeladas a -80ºC,

procedentes de las colecciones de tejidos del Museo Nacional de Ciencias Naturales

(CSIC) y del Museum of Vertebrate Zoology de la University of California at Berkeley

(EEUU).

Tabla1. Localidades de las muestras analizadas de Hyla meridionalis. Muestras Localidades

01 FRANCIA: Biaritz: Lago Mouriscaut 02 FRANCIA: Biaritz: Lago Mouriscaut 03 FRANCIA: Biaritz: Lago Mouriscaut 04 FRANCIA: Biaritz: Lago Mouriscaut 05 FRANCIA: Biaritz: Lago Mouriscaut 06 FRANCIA: Biaritz: Lago Mouriscaut 07 FRANCIA: Biaritz: Lago Mouriscaut 08 FRANCIA: Biaritz: Lago Mouriscaut 07 FRANCIA: Tarnos: Lago Le Metro 08 FRANCIA: Tarnos: Lago Le Metro 09 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 10 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 11 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 12 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 13 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 14 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 15 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 16 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 17 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 18 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 19 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 20 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 21 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 22 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 23 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 24 GIPUZKOA: Donostia: Piscinas de Berio 25 BARCELONA:Rubí 26 BARCELONA:Garraf 27 GIRONA: Santa Coloma de Farnés (Comarca de la Selva) 28 FUERTEVENTURA: Vega del Río Palmas: Emb.Las Peñitas 29 FUERTEVENTURA: Vega del Río Palmas: Emb.Las Peñitas 30 TENERIFE: Puerto de la Cruz 31 TENERIFE: 32 TENERIFE: 33 TENERIFE: 34 TENERIFE: 35 BADAJOZ: Alconchel (N 38º31´02.9´´/W 7º04´00.1´´) 36 BADAJOZ: Pallares (4km S) 37 BADAJOZ: Pallares (4km S) 38 BADAJOZ: Pallares (4km S) 39 BADAJOZ: Pallares (4km S) 40 CACERES: Logrosán 41 CACERES: Cañamero (4km SW) 42 CACERES: Cañamero (4km SW)

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43 CACERES: Garrovillas 44 CACERES: Garrovillas 45 CACERES: Garrovillas 46 CIUDAD REAL: Valdoro: Río Montoro 47 CIUDAD REAL: Chillón 48 HUELVA:Calañas 49 HUELVA:Calañas 50 HUELVA:Calañas 51 HUELVA:Calañas 52 HUELVA:Calañas 53 HUELVA:Calañas 54 JAEN: Aldeaquemada 55 TOLEDO: Real de San Vicente 56 PORTUGAL: Monteclaro 57 CÁDIZ: Facinas 58 CÁDIZ: Facinas 59 CÁDIZ: Facinas 60 CÁDIZ: Facinas 61 CÁDIZ: Facinas 62 CÁDIZ: Facinas 63 CÁDIZ: Tarifa 64 SEVILLA: Doñana 65 SEVILLA: Doñana 66 SEVILLA: Doñana 67 SEVILLA: Doñana 68 SEVILLA: Villanueva del Río 69 SEVILLA: Villanueva del Río 70 ÁVILA :Candeleda 71 ÁVILA :Candeleda 72 ÁVILA: Valle del Tíetar 73 ÁVILA: Valle del Tíetar 74 ÁVILA: Valle del Tíetar 75 CÓRDOBA: Carretera Villaviciosa 76 CÓRDOBA: Carretera Villaviciosa 77 CÓRDOBA: Cercanías Córdoba capital 78 CÓRDOBA: Cercanías Córdoba capital 79 MARRUECOS: Ksar-el-Kivir 80 MARRUECOS: Ksar-el-Kivir 81 MARRUECOS: Ksar-el-Kivir 82 MARRUECOS:Oukaimeden 83 MARRUECOS:Oukaimeden 84 MARRUECOS:Tingis Campground, E of Tanger 85 MARRUECOS:Tingis Campground, E of Tanger 86 MARRUECOS:7,2Km S Chefchaouene 87 MARRUECOS:7,2Km S Chefchaouene 88 MARRUECOS:14.7Km S Asilah 89 MARRUECOS:14.7Km S Asilah

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4.2.2.- Extracción de ADN

La extracción de ADN de los tejidos se realizó con el kit Qiagen DNeasy Tissue

handbook (Qiagen). Se usaron 20µL de proteinasa K (20mg/ml) por cada muestra a una

temperatura de 55ºC durante unas 8 horas de incubación y posteriormente se utilizaron 4

tipos de tampones: AL (200µL), AW1 (500µL), AW2 (500µL) y AE (200µL) según las

instrucciones del kit.

4.2.3.- Amplificación y secuenciación de ADN

La amplificación de ADN fue realizada mediante la técnica de la reacción en

cadena de la polimerasa (PCR; Polymerase Chain Reaction) amplificando un fragmento de

841 bp del gen mitocondrial citocromo oxidasa 1 mediante el primer P3 F

(5´CAATACCAAACCCCCTTRTTYGTWTGATC-3´) y P3 R (San Mauro et al., 2004).

Las amplificaciones fueron realizadas en un volumen total de 25µl con 2.5µl de

solución tampón, 0,5µl de cada cebador (10mM), 1µl de dNTPs, 0.2µl de la polimerasa

Taq (Biotools), 2µl de ADN procedente de la muestra y agua esterilizada para completar

el volumen total. Los ciclos de PCR empezaron con 5 minutos de desnaturalización a 94ºC,

seguidos de 40 ciclos de 1 minuto de desnaturalización a 94ºC, continuando con 45

segundos de hibridación a 42ºC y finalmente 45 segundos de elongación a 72ºC. Después

de 40 ciclos se sumaron 7 minutos de elongación a 72ºC. Los productos de PCR fueron

verificados en geles de agarosa al 0.8% mediante electroforesis.

Las muestras fueron secuenciadas mediante un secuenciador capilar modelo ABI

3700, en el Servicio de Secuenciación del Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC).

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4.2.4.- Análisis filogenético

Para establecer una hipótesis filogenética que refleje las relaciones evolutivas entre

los marcadores analizados se emplearon los siguientes métodos de reconstrucción:

• En primer lugar, se utilizó un método de distancia. Los métodos de

distancia se basan en el reagrupamiento de las poblaciones a partir de sus

distancias genéticas. Para este tipo de análisis se ha utilizado el método del

"Vecino más Próximo" (Neighbor-Joining) (Saitou & Nei, 1987). Para

llevar a cabo este análisis se utilizó el programa PAUP* 4.0b10

("Phylogenetic Analysis Using Parsimony") (Swofford, 2000).

• El segundo método de análisis que se llevó a cabo, fue un análisis

cualitativo, que se incluye dentro de la búsqueda algorítmica un armazón

filosófico y metodológico (Cladismo) a la vez que un criterio de

optimización (Parsimonia) (Swofford et al.,1996). También se realizó este

tratamiento con el programa PAUP* 4.0b10.

• El tercer método de análisis empleado fue el de ‘Máxima

Verosimilitud’(Maximum Likelihood). Éste es un método probabilístico:

evalúa una hipótesis filogenética en términos de la probabilidad de que un

determinado modelo evolutivo propuesto haya dado lugar o explique los

datos observados (en este caso las secuencias) (Huelsenbeck & Crandall,

1997; Swofford et al., 1996). El modelo empleado describe cómo se han

sustituido las bases en las secuencias observadas.

El método de Máxima Verosimilitud evalúa la probabilidad total de

que el modelo evolutivo propuesto pueda generar las secuencias observadas;

las filogenias que se infieren a partir de este método son las que tienen unos

valores de probabilidad más altos. A la hora de evaluar un árbol generado,

la estimación de la longitud de las ramas es uno de los pasos claves de este

método, considera que es más probable que ocurran más cambios en las

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ramas largas que en las cortas. Esta diferencia explica por qué en algunos

casos el método de Máxima Verosimilitud es más eficaz que el de

parsimonia. De nuevo, se empleó el programa PAUP* 4.0b10 para llevar a

cabo este análisis.

4.2.5.- Análisis filogeográfico

La filogeografía es un campo de estudio relativamente reciente (Avise et al., 1987)

que se ocupa de los principios y procesos relacionados con la distribución geográfica de

los linajes, trabajando siempre bajo una perspectiva filogenética y por lo general a un nivel

intraespecífico (Avise, 1998; 2000). La incorporación de las técnicas moleculares a la

sistemática ha sido decisiva para esta disciplina, que en la actualidad se basa casi

exclusivamente en el análisis de la distribución geográfica de marcadores moleculares, por

lo general de haplotipos mitocondriales. El estudio filogeográfico de un grupo pretende

fundamentalmente interpretar de una forma cualitativa y cuantitativa los procesos

demográficos poblacionales que se han ido sucediendo a lo largo de su historia. Para ello

analizamos la distribución geográfica actual de marcadores moleculares, revelando e

interpretando los posibles rastros o huellas evolutivas que dichos procesos han ido dejando

en estos marcadores (Avise, 2000).

El método utilizado, el análisis de “clados encajados” (Nested Clade Análisis o

NCA, Templeton, 1995), se define como un método “cladístico” ya que reconstruye las

relaciones entre los haplotipos a partir de las diferencias en los estados de sus caracteres y

utilizando la parsimonia como método de optimación.

En un primer paso, se establecen en primer lugar las relaciones genealógicas entre

todas las secuencias de ADN. Para ello, se genera una red de haplotipos con el programa

TCS 1.13 (Clement et al., 2000). El programa calcula y dibuja la red, conectando

sucesivamente los haplotipos que difieren en una base. Una vez establecida la red de

haplotipos, el segundo paso consiste en realizar el análisis encajado. Empezando por los

extremos de la red, los haplotipos (clados de “0 pasos”) que difieren en una base se

agrupan en los llamados “clados de 1 paso”. Luego los “clados de 1 paso” que difieren en

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una mutación se agrupan en “clados de 2 pasos” y así sucesivamente hasta que toda la red

de haplotipos haya sido encajada en algún nivel de análisis. El análisis de Clados

Encajados también fue realizado con el programa TCS 1.13.

4.3.- Resultados

Las secuencias de ADN mitocondrial de las poblaciones europeas estudiadas forman

dos grupos bien diferenciados, aunque con diferencias de escasa magnitud, que

correponden con los dos grupos geográficos de la especie. El núcleo suroccidental que

incluye todas las poblaciones de esa región y el grupo nororiental que incluye a todas las

demás, y en las que se integran las secuencias de los ejemplares de Donostia. La población

del país Vasco es por lo tanto parte del núcleo más próximo geográficamente. El único

haplotipo presente en el núcleo nororiental europeo difiere de los haplotipos del núcleo

suroccidental en un 0.9-1.1%. La divergencia entre los cuatro haplotipos del núcleo

suroccidental es mínima y corresponden a sustituciones en una única base (0.1-02%). Estas

divergencias son mucho menores de lo habitual en especies de anfibios con una

distribución ibérica tan amplia.

En las Figuras 6 y 7 se muestran los resultados de los análisis filogeográficos y

corresponden respectivamente a la red de haplotipos y al análisis de clados encajados. En

la tabla 2 se muestra la distribución de los diferentes haplotipos según poblaciones. La

Figura 8 muestra un mapa con la distribución de los diferentes haplotipos y su

encajamiento para facilitar su visualización.

Los niveles de divergencia entre los grupos son pequeños, y la diferenciación

intragrupal inexistente para el caso septentrional y muy limitada en el sudoccidental, con

sólo unos pocos haplotipos divergentes en una base localizados en el área de Doñana y

Cádiz.

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Figura 6.Red de haplotipos con muestras europeas generada con el programa TCS 1.13.

Figura 7. Análisis de Clados Encajados (Nested Clade Analysis) con muestras europeas.

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Tabla 2. Relación de los individuos de cada población incluidos en cada haplotipo en el análisis de Clados Encajados. Haplotipos como 0 y I incluyen individuos de distintas poblaciones. Los haplotipos V,VI,VII,VIII, IX, X y XI son supuestos haplotipos intermediados.

Haplotipos Localidad

Individuos

0 Donostia 16 Biarritz 8 Francia 2 Barcelona 2 Girona 1

I Ciudad Real

2

Cáceres 6 Sevilla 4 Badajoz 5 Huelva 6 Jaén 1 Toledo 1 Portugal 1 Cadiz 6 Cordoba 4 Ávila 5

II Tarifa 1 III Doñana 1 IV Doñana 1

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Figura 8. Mapa con la distribución de los diferentes haplotipos analizados

en las muestras europeas y su encajamiento.

4.4.- Discusión

Los datos obtenidos en este estudio permiten discutir aspectos diversos sobre el

origen y aislamiento de los grupos, y así por ejemplo la escasa divergencia entre grupos

permitiría inferir que el aislamiento entre ambos es muy reciente. Pero a tenor de los

resultados obtenidos en el estudio global, que se discute en el siguiente epígrafe, tanto la

discusión como las interpretaciones hubieran sido totalmente erróneas.

Sin embargo, este estudio sí nos permite discutir los niveles de diferenciación de la

población de Donostia. De acuerdo con los datos obtenidos todos los ejemplares de la

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población de San Sebastián estudiados presentan la misma secuencia de ADN mitocondrial

para el gen COI, es decir poseen el mismo haplotipo. Además este haplotipo es

exactamente el mismo que presentan todos los ejemplares franceses y catalanes estudiados.

Por lo tanto, la población del País Vasco es parte del núcleo nororiental de la especie. El

hecho de que todos los ejemplares presenten el mismo haplotipo indica que el aislamiento

actual de las poblaciones es un fenómeno muy reciente (menor de 8000 años si utilizamos

una estima de reloj molecular habitual para COI) y no permite distinguir entre dos posibles

hipótesis:

(1) La población del País Vasco es parte de la población nororiental de Hyla

meridionalis y su aislamiento en Donostia es consecuencia de la extinción

de poblaciones de conexión debido al deterioro ambiental sufrido en los

últimos años

(2) La población del País Vasco es parte de la población nororiental de Hyla

meridionalis y su presencia en Donostia es consecuencia de una

colonización muy reciente desde otras áreas septentrionales.

El hecho de que en el suroeste francés las poblaciones también se encuentren

fragmentadas sugeriría que podría tratarse del punto 1, pero puesto que las poblaciones de

Hyla poseen una estructura típica de metapoblaciones, en las que la tasa de extinción local

es la misma que la de recolonización, no podemos tomar una decisión al respecto. En este

sentido es muy posible que el uso de marcadores más rápidos de tipo nuclear (actualmente

en análisis) no aporte información nueva, ya que en estructuras metapoblacionales de

origen reciente, los fenómenos de colonización-extinción son parte de un proceso continuo

en el que no existe direcionalidad.

En cualquiera de los dos casos, sabemos que bien el aislamiento o la colonización

han ocurrido hace muy poco tiempo y, como se apunta, las implicaciones para

conservación utilizando teoría de metapoblaciones son las mismas.

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4.5.- Conclusiones del estudio filogeográfico en Europa

La población de Donostia es parte de la población nororiental de Hyla meridionalis y

por tratarse de una especie que como su congénere Hyla arborea se ajustan a modelos

poblacionales de tipo metapoblación, no es posible identificar si el aislamiento actual es

consecuencia de una extinción de las poblaciones circundantes consecuencia del deterioro

ambiental sufrido en los últimos años o bien producto de un evento de colonización

reciente. Las consecuencias para la conservación de la población pueden reflejarse en dos

vertientes:

(1) El manteniminto de la población de Donostia ha de realizarse siguiendo la

teoría de metapoblaciones y por lo tanto la población tiene que incluir

puntos de reproducción en localizaciones dispersas e idealmente

conectados entre sí. Es necesaria la existencia de un núcleo central con una

población relativamente grande de individuos, ya que las subpoblaciones

periféricas pueden extinguirse por procesos estocásticos sin que ello pueda

prevenirse.

(2) En caso de extinción total de la población no se plantearía ningún

inconveniente para reintroducir la especie, una vez proporcionadas las

condiciones necesarias, a partir de ejemplares de las poblaciones francesas

próximas, o menos convenientemente de otras poblaciones del núcleo

nororiental.

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5.- FILOGEOGRAFÍA GLOBAL Y POSICIÓN FILOGENÉTICA

DE LA POBLACIÓN DE DONOSTIA

5.1.- Introducción

La ranita meridional, Hyla meridionalis, tiene una distribución global que abarca

gran parte del noroeste africano, incluidas las Islas Canarias, y la fracción europea

analizada en el capítulo anterior. La población de las Islas Canarias se ha venido

considerando como una introducción efectuada a partir de ejemplares europeos, aunque

este punto nunca ha sido documentado.

En este estudio, tras obtener una amplia representación de muestras de Marruecos y

de las Islas Canarias elaboramos sendos estudios filogeográfico y filogenético que nos

permitieran:

a) Conocer el nivel de diferenciación y grado de aislamiento de los núcleos

europeos y por lo tanto de la población de Donostia, con respecto al resto de

las poblaciones de la especie.

b) Averiguar qué poblaciones comparten un antepasado común más cercano

con los núcleos europeos y estimar tiempos de divergencia. En particular

nuestro interés se centra en determinar ¿cúanto tiempo llevan separados los

núcleos europeos entre sí? y ¿cúal es su origen?

c) Puesto que la ranita meridional (Hyla meridionalis) y la ranita de San

Antonio (Hyla arborea) compiten en algunos lugares a la hora de la

reproducción (produciéndose incluso hibridación), tratamos de evaluar la

posibilidad de que el aislamiento actual de Hyla meridionalis en el País

Vasco fuera producto de la competencia directa con Hyla arborea. Para ello

es necesario conocer los patrones temporales y geográficos de dispersión de

la ranita meridional.

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Como ya indicamos en el epígrafe anterior los resultados de este estudio son muy

diferentes de lo que esperábamos y tienen un gran interés desde diversos enfoques, no sólo

evolutivos, sino también en el ámbito de la genética de la conservación.

5.2.- Material y método

El material y métodos utilizados son los mismos que se han mencionado para abordar

la filogeografía en el ámbito europeo completándolo con muestras procedentes de las islas

Canarias y la zona noroeste de África.

5.3.- Resultados

Los 89 ejemplares estudiados presentan un total de 10 haplotipos diferentes, un

número muy bajo comparado con lo que suelen presentar otras especies de anfibios en

muestreos de la amplitud geográfica para este gen mitocondrial. La divergencia máxima

entre haplotipos es del 1.2%, una divergencia extraordinariamente baja cuando se compara

con otras poblaciones de otras especies de anfibios. El único haplotipo presente en el

núcleo nororiental europeo difiere de los haplotipos del núcleo suroccidental en un 0.9-

1.1%. La divergencia entre los cuatro haplotipos del núcleo suroccidental es mínima y

corresponden a susbtituciones en una única base (0.1-0.2%). A su vez el haplotipo

nororiental está también presente en Canarias y Marruecos. En este clado se incluyen

además otros haplotipos marroquíes también poco divergentes, pero que como se ve en el

árbol filogenético de la figura 9 ocupan una posición basal. La divergencia entre estos

haplotipos de Marruecos oscila entre el 0.1 y 0.2 %, es decir también corresponden a

niveles bajos de diferenciación.

En cuanto al clado suroccidental incluye a un haplotipo marroquí poco diferenciado,

es decir, existen haplotipos distribuidos en los dos clados (ramas principales del árbol).

La diversidad de haplotipos de las poblaciones africanas supera con mucho a la de

las europeas. Una misma población de Marruecos presenta individuos tan diferentes

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genéticamente entre sí, como los individuos de cada uno de los dos grupos europeos. Este

dato es extraordinariamente llamativo, ya que la superficie geográfica ocupada por la

especie en Europa es prácticamente igual a la ocupada en África y sin embargo las

diferencias en diversidad son marcadísismas.

Un segundo aspecto fundamental es que en Marruecos existen ejemplares que

presentan exactamente el mismo haplotipo que el que se encuentra en núcleo nororiental

europeo y prácticamente idénticos a los del núcleo suroccidental. Es decir que a nivel

mitocondrial las poblaciones europeas no difieren cualitativamente de las africanas. O

dicho de otra forma, no hay evidencia de aislamiento entre las poblaciones africanas y las

europeas.

Finalmente las dos poblaciones canarias estudiadas tienen el mismo haplotipo

mitocondrial que los ejemplares del núcleo nororiental europeo.

En las Figuras 10 y 11 se muestran los resultados de los análisis filogeográficos y

corresponden respectivamente a la red de haplotipos y al análisis de clados encajados.

Únicamente se incluye la representación de un árbol ya que los diferentes métodos

coindiden en la topología general. Sin embargo, existen pequeñas diferencias entre

métodos, así mientras los métodos del vecino más próximo y máxima verosimilitud poseen

una mejor definición en las ramas terminales, el método de máxima parsimonía no resuelve

estos nodos y se limita a definir los dos clados principales (en el árbol de consenso

estricto). El método de máxima parsimonia produce 4 árboles igualmente parsimoniosos,

con una longitud de 15 pasos, con un alto índice de consistencia (0.93). Para éste ánalisis

únicamente resultaron informativos 8 caracteres, ya que los otros 6 de tipo variable no eran

informativos. El árbol de máxima verosimilitud también presentaba nodos sin resolver, una

clara indicación de que en los datos se incluían haplotipos ancestrales cuya resolución no

es posible con métodos filogenéticos para los que por lo tanto habría que recurrir a los

análisis filogeográficos. El árbol de máxima verosimilitud posee un valor de -Ln=1224.7.

De nuevo es necesario destacar que el número total de posiciones variables es muy bajo

(tan sólo 14) y que por lo tanto no es esperable mayor resolución.

En cuanto al análisis filogeográfico, la red de haplotipos muestra claramente dos

grupos separados por una serie de haplotipos ficticios (que posiblemente existieron, pero

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que ya no se encuentran en la muestra) y que es indicativo de un cierto aislamiento

temporal (que si existieron fue suficiente para concluir con su extinción). Dentro de cada

uno de los dos grupos se aprecia la existencia de un haplotipo ancestral, al que

corresponden la mayoría de las muestras estudiadas y del que divergen los haplotipos

restantes. La existencia de estos haplotipos muy poco divergentes en Marruecos (para el

clado nororiental) y en el sur de la Península y Marruecos (para el sudoccidental) indica

que la diversificación dentro de cada clado es muy reciente. En la tabla 3 se muestra la

distribución de los diferentes haplotipos según poblaciones.

Una vez obtenida la red de haplotipos se procede a su encajamiento en diversos

clados jerarquizados. De nuevo se obtienen dos clados de mayor nivel correspondientes

uno al grupo nororiental europeo con Canarias y Marruecos y el otro al grupo suroccidental

europeo también con Marruecos. La Figura 12 muestra un mapa con la distribución de la

especie en la que se han delineado los diferentes haplotipos y su encajamiento para facilitar

su visualización.

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Figura 9. Árbol filogenético de la especie Hyla meridionalis.

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Figura 10. Red de haplotipos generada con el programa TCS 1.13 con muestras de

la distribución global de la especie. .

Figura 11. Análisis de Clados Encajados (Nested Clade Analysis) con muestras de

la distribución global de la especie.

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Tabla 3. Relación de los individuos de cada población incluidos en cada haplotipo en el análisis de Clados Encajados. Haplotipos como 0 y I incluyen individuos de distintas poblaciones. Los haplotipos X, XI, XII, XIII, XIV y XV son supuestos haplotipos intermedios.

Haplotipos Localidad Individuos0 Donostia 16

Biarritz 8 Francia 2 Barcelona 2 Girona 1

I Ciudad Real

2

Cáceres 6 Sevilla 4 Badajoz 5 Huelva 6 Jaén 1 Toledo 1 Portugal 1 Cadiz 6 Cordoba 4 Ávila 5

II Tarifa 1 III Doñana 1 IV Doñana 1 V Marruecos 1 VI Marruecos 1 VII Marruecos 1 VIII Marruecos 1 IX Marruecos 1

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Figura 12. Mapa con la distribución de la especie en la que se han delineado los

diferentes haplotipos y su encajamiento

5.4.- Discusión

Los análisis filogeográficos y filogenéticos coinciden totalmente al incluir dentro de

la población africana a los dos núcleos poblacionales europeos. Este hecho junto con los

bajísimos niveles de variabilidad mitocondrial de las poblaciones europeas, que como en el

caso del núcleo nororiental presentan en todo su ámbito geográfico un único haplotipo,

sólo puede ser explicado con una hipótesis: el conjuto de las poblaciones europeas de Hyla

meridionalis son producto de colonizaciones recientes desde el norte de África.

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Puesto que los dos núcleos europeos no comparten haplotipos entre sí y además se

encuentran en distintas poblaciones africanas es altamente probable que la colonización de

Europa se haya producido en dos oleadas diferentes, ambas muy recientes, coetáneas o

posteriores al último máximo glaciar (8.000 años). La colonización tuvo que realizarse a

partir de un número muy limitado de ejemplares dada la homogeneidad haplotípica actual

y el escaso número de generaciones transcurridos desde la misma.

En el estudio anterior pretendíamos establecer tiempos de aislamiento y divergencia

entre los dos núcleos europeos, ya que se asumía que los núcleos, disjuntos en la

actualidad, habían estado presumiblemente unidos con anterioridad y su aislamiento sería

consecuencia de procesos externos a la especie en sí. Con los datos de este nuevo estudio

sabemos que estos dos núcleos nunca han estado en contacto ya que proceden de

colonizaciones independientes y por lo tanto era un ejercicio erróneo y fútil tratar de

calcular cuánto tiempo llevaban separados, puesto que nunca habían estado juntos.

En cuanto al poblamiento de Canarias, existen dos posibilidades, bien una

colonización directa desde el norte de África o bien desde el núcleo nororiental europeo.

Nosotros nos inclinamos por la segunda hipótesis pero es destacable que de ser así la

colonización tuvo que producirse bien desde San Sebastián o algún puerto del suroeste

francés, o bien desde las costas mediterráneas de Cataluña o del Sur de Francia. Una

situación relativamente complicada teniendo en cuenta que el grueso del tráfico marítimo

antiguo entre Canarias y la península se realizó desde Sevilla y Lisboa, puntos ambos con

presencia de Hyla meridionalis, correspondiente a un núcleo mitocondrial diferente al

presente actualmente en Canarias. Quizá el hecho de la presencia habitual de marineros

Vascos en las diferentes expediciones marítimas realizadas en la época podría explicar la

posible colonización de las Canarias desde nuestras costas.

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5.5- Conclusiones

El origen de la población de Donostia, como el resto de las europeas, es por tanto

africano, y su llegada a Europa relativamente reciente. Esta situación apoya la discusión

del estudio anterior. Y por lo tanto carece de relevancia plantearse si la situación actual es

consecuencia de extinciones muy recientes o colonizaciones muy recientes. En ambos

casos el conjunto de la población ibérica es muy reciente y tanto si el aislamiento de la

población es consecuencia de extinciones o colonizaciones se trata de un proceso tan

reciente que a nivel de análisis es prácticamente indistinguible y que por lo tanto ha de

tratarse desde un punto de vista metapoblacional.

En un marco teórico este estudio pone de manifiesto que las relaciones entre las

faunas de Europa Occidental y el Norte de África han sido mucho más estrechas de lo que

se suele suponer, y puesto que la colonización parece haberse efectuado con un número

muy bajo de efectivos en dos momentos diferentes, no cabe excluir la posibilidad de que

poblaciones humanas pretéritas hayan sido las responsables de las introducciones.

Desde el punto de vista de la genética de la conservación nos encontramos ante una

situación extrema, que puede constituir un modelo de estudio fundamental a la hora de

evaluar la importancia del mantenimeinto de los niveles de variabilidad genética

poblacional en especies amenazadas. Ya que en este caso la expansión es producto de una

variabilidad genética inicial muy limitada.

Por otra parte las teorías sobre competencia entre Hyla arborea e Hyla meridionalis

han de revisarse en este nuevo marco conceptual, ya que desde un punto de vista

geográfico Hyla meridionalis es una especie invasora que está ocupando el territorio de

Hyla arborea. Lo mismo ha de plantearse con respecto a los estudios de selección sexual

entre ambas especies, ya que obviamente la evolución de los cantos se produjo en alopatría

total (H. arborea en Europa, H. meridionalis en África) y por lo tanto no pudo influir el

canto de una de ellas en la evolución del de la otra. Esta nueva hipótesis permite por tanto

rechazar la de que la selección sexual vía canto haya jugado absolutamente ningún papel

en la especiación y evolución de estas dos especies de Hyla.

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6.- IMPLICACIONES PARA LA CONSERVACIÓN

6.1.- Análisis de la estructura genética de la población

A efectos de conservación local el análisis de la estructura genética de la población

de Donostia resulta irrelevante, ya que tenga el origen que tenga la variabilidad genética

intrapoblacional será en cualquier caso bajísima y por lo tanto los costes de ejecución de

microsatélites para un análisis poblacional detallado no son justificables. Pero, sí es

justificable desde un punto de vista de conservación en general, testar la hipótesis de que

las poblaciones de anfibios pueden mantenerse viables con niveles bajísimos de

variabilidad genética, incluso aunque las poblaciones puedan considerarse totalmente

depauperadas. Y este caso representa una magnífica oportunidad para realizar este tipo de

estudio que sería aplicable a muchas poblaciones de otras especies de anfibios.

En este sentido, ya hemos confirmado la posibilidad de utilización de algunos

microsatélites, desarrollados originalmente para Hyla arborea, en la población donostiarra.

Nuestro objetivo es efectuar comparaciones de los niveles de variabilidad (en particular

número de alelos y frecuencia de los mismos) entre las poblaciones de Donostia, País

Vasco francés y Marruecos. De estos resultados no contemplados inicialmente se dará

cuenta a su finalización en el correspondiente informe.

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6.2- Implicaciones de los resultados para la conservación de la población de Donostia

Como ya hemos indicado el origen de la población de Donostia, como el resto de las

europeas, es por tanto africano, y su llegada a europa relativamente reciente y por lo tanto

ha de tratarse desde un punto de vista metapoblacional.

Por lo tanto nuestras conclusiones son:

El mantenimiento de la población de Donostia ha de realizarse siguiendo la teoría

de metapoblaciones y por lo tanto la población tiene que incluir puntos de

reproducción en localizaciones dispersas e idealmente conectados entre sí. Es

necesaria la existencia de un núcleo central con una población relativamente grande

de individuos, ya que las subpoblaciones periféricas pueden extinguirse por

procesos estocásticos sin que ello pueda prevenirse. Es necesario por lo tanto hacer

un seguimiento continuado de las mismas.

En caso de extinción de la población no se plantearía ningún inconveniente para

reintroducir la especie, una vez proporcionadas las condiciones necesarias, a partir

de ejemplares de las poblaciones francesas próximas, o menos convenientemente

de otras poblaciones del núcleo nororiental.

No es necesario hacer un seguimiento de la estructura genética de la población a

través del tiempo, ya que los valores actuales son lo suficientemente bajos como

para que pueda preocupar una posible reducción, a no ser que los resultados de los

análisis de los microsatélites proporcionen resultados inesperados.

Se remarca la necesidad de la conservación de la población de Gipuzkoa dado su

interés desde el punto de vista filogeográfico, ya que es el último reducto de lo que

parece ha constituido el límite suroccidental del núcleo nororiental de la especie

durante milenios.

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LABURPENA

Hego Euskal Herria eta Iberiar Penintsulako isurialde atlantiko osoan, hegoaldeko

zuhaitz-igelaren (Hyla meridionalis) espeziearen populazio bakarra Donostian ezagutzen

da. 1999. urtean, Gipuzkoako Foru Aldundiak, espeziearen mehatsu arrisku handiaren

aurrean, hegoaldeko zuhaitz-igelaren Kudeaketa Plana abian jarri zuen.

Ikerketa honen helburua, populazioaren gaur egungo isolamendu egoera azaltzen

duten honako 3 hipotesi hauetatik zein den aplikagarria zehaztea izan da: 1) Populazioaren

isolamendua, eskualde hispaniar-frantsez osoan duela gutxi eta etengabe gertatu da. Egoera

honetan, ezagunak diren gertueneko populazioen ezaugarri genetiko antzekoak aurkeztuko

dituzte. 2) Iraganeko aldaketa klimatologikoek eragindako aintzinako isolamendu baten

ondorio dira. Gertueneko populazioekiko aldaketa genetiko handiak aurkeztuko lituzkete.

3) Geografikoki urrun edo gertu dauden populazioetatik, istripuz edo nahita burututako

sarrerak dira. Genetikoki, populazioan sartutako aleak jatorrizko populazioen antzekoak

edo berdinak izango dira (sarrera duela gutxi gertatu dela kontuan hartuta).

Hiru hipotesietatik zein den egokiena zehazteko, markatzaile molekularrak erabiliz,

Euskal Herriko Hyla meridionalis populazioak espezieko beste populazioekin alderatuz

lortu duen desberdintasun genetiko maila aztertu da. Ikerketan, markatzaile funtzioan

DNA mitokondriala (zitokromo oxidasa 1 genea) erabili da.

Espeziearen banaketa orokorra adierazten duen 21 herritik jasotako 89 ale aztertu

dira: Iberiar Penintsulako iparekialdeko (Donostiko populazioa gune honetan aurkitzen da)

eta hegomendebaldeko guneak, Frantzia hegoaldea, ipar Afrika eta Kanariar irlak.

Emaitz filogenetiko eta filogeografikoek, Donostiako eta europako populazioak

ipar Afrikako kolonizaziotik etorri direla adierazten dute. Europako bi guneek (iberiar

penintsulako iparekialdea eta Frantzia hegoaldea alde batetik eta iberiar penintsulako

hegomendebaldea bestetik) haplotipo desberdinak dituzte baina haplotipo desberdin horiek

afrikako populazio desberdinetan agertzen dira. Litekeena da, azken muturreko Izotz-

aroan edo ondoren (8000 urte) ipar Afrikatik bi kolonizazio indepententeen ondorio izatea.

Europako bi guneak ez dira inoiz elkarrekin egon, beraz, Donostiako hegoaldeko zuhaitz-

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igelaren (Hyla meridionalis) populazioak Europako iparekialdeko hego muturrean 8000

urte iraun ahal izan ditu.

Laburbilduz, espeziearen kolonizazioetatik iragandako denbora kontuan hartuta,

Hego Euskal Herriko populazioa autoktonoa eta balio historiko-ekologiko handikoa da.

Populazioa babestu eta kudeatu egin behar da, Populazioaren etorkizuneko

bideragarritasuna ziurtatuko badugu.

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RESUMEN

La población de ranita meridional (Hyla meridionalis) de San Sebastián es la única

conocida de la especie en el País Vasco y en toda la vertiente atlántica de la Península

Ibérica. Ante la grave situación de amenaza de la población, en 1999 la Diputación Foral

de Gipuzkoa puso en marcha el Plan de Gestión para la especie.

El objetivo de este estudio ha sido determinar cual de estas 3 hipótesis es aplicable

para el aislamiento actual de esta población: 1) El aislamiento de la población ha sido

reciente y progresiva en toda la región atlántica hispano-francesa, en cuyo caso se espera

que sean genéticamente similares a las poblaciones más cercanas conocidas. 2) Ha

ocurrido mediante un aislamiento antiguo, consecuencia de cambios climatológicos

pretéritos, en cuyo caso se encontraría una diferenciación genética elevada con respecto a

las poblaciones cercanas 3) Mediante la introducción accidental o deliberada, desde

poblaciones en mayor o menor medida alejadas geográficamente, en este caso, las

poblaciones serían muy similares o idénticas a las existentes en las zonas de procedencia

de los ejemplares introducidos ( contando con que la introducción fuese reciente).

Para determinar cual de estas hipótesis es aplicable a las poblaciones de Hyla

meridionalis del País Vasco se ha estudiado el grado de diferenciación genético alcanzado

entre esta población y el resto de las poblaciones de la especie mediante la utilización de

marcadores moleculares. Se ha utilizado un marcador de ADN mitocondrial (el gen

citocromo oxidasa 1).

Se han analizado 89 individuos procedentes de 21 localidades en las que se incluye

la zona nororiental (con la población de San Sebastián) y el cuadrante suroccidental de la

Península Ibérica, sur de Francia, norte de Africa e islas Canarias, representando así gran

parte de la distribución global de la especie.

Los resultados filogenéticos y filogeográficos demuestran que la población de

Donostia-San Sebastián, como el resto de las europeas, provienen de colonizaciones

producidas desde el norte de África. Los dos núcleos europeos no comparten haplotipos

entre sí y estos haplotipos se encuentran en distintas poblaciones africanas. Es muy

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probable que se hayan producido dos colonizaciones independientes relativamente

recientes desde el norte de África, coetaneas o posteriores al último máximo glaciar (8000

años). Los dos núcleos europeos (zona nororiental y suroccidental) nunca han estado en

contacto, por lo que la población relicta de San Sebastián habría podido subsistir 8000 años

y ha representado la zona extrema sur del núcleo nororiental europeo.

En conclusión, la población de Hyla meridionalis del País Vasco es una población

autóctona con gran valor histórico y ecológico que debe ser gestionada y conservada para

asegurar su futura viabilidad.

Eskeronak:

Eusko Jaurlaritzari proiektu hau aurrera ateratzeko eman duen dirulaguntzagatik,

Aranzadi Zientzia Elkarteari beka hau eskeini duelako. Museo Nacional de Ciencias

Naturales-eko kide eta laguntzaile izan diren David Buckley, Marina Alcobendas, Eva

Maria Albert eta Iñigo Martinez-Solano. Berkeley-ko (EEUU) Museum of Vertebrate

Zoology de la University of California laginak eskeintzeagatik. Jon Etxezarreta urteetako

lana eta laginak hartzen lagundu duelako, Jaen Claude Vignes, Alberto Gosa eskeinitako

aholku eta Iparraldeko zein Landeetako laginak hartzen laguntzeagatik eta Xabier Rubio

proiektua aurrera atera duelako .

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