Patterns of diversification in neotropical butterflies

• Main Author: Arias Mejia, Carlos
• Other Authors: Daniel J Schoen (Supervisor2)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2013
• Subjects: Biology - Genetics
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=114347

The Tropical Andes is one of the most biodiverse regions in the world, yet the origin of this diversity remains poorly understood. One long-standing hypothesis proposes that diversification occurred due to vicariance and allopatry in Pleistocene forest refuges. In contrast, recent studies suggest that the uplift of the Andes, during the Miocene-Pliocene boundary, provided opportunities for both allopatric and ecological speciation. In the present study I tested these hypotheses as well as other process (i.e. center of origin vs center of accumulation hypotheses) that might explain current patterns of neotropical diversity. In particular, I used population genetic tools, ecological data and species-level phylogenetic information to address questions about the underlying causes of diversification in two different groups of neotropical mimetic butterflies: Heliconius cydno and the two Ithomiinae genera Hyalyris and Hypothyris. My results support a complex model of diversification extremely entwined with the final uplift of the Andes. In both cases (Hyalryis-Hypothyris and H. cydno), colonization of the Andes slopes was accompanied by mimicry shifts. Moreover, in the case of Hyalryis there was a strong correlation between altitudinal switches and color pattern shifts. Thus, strong ecological isolation, driven by locally adaptive differences in mimetic wing patterns and habitat use, played an important role in promoting divergence. In general, my results support the idea that speciation is a cumulative process, where the combination of multiple isolation barriers with major phenotypic and ecological difference, facilitates population divergence despite gene flow. === Les Andes Tropicales forment une des régions du monde présentant la plus grande biodiversité, mais l'origine de cette biodiversité reste peu connue. Depuis longtemps, une des hypothèses proposées pour l'expliquer suggère que la diversification eut lieu par vicariance et allopatrie dans les refuges forestiers du Pléistocène. Cependant, d'autres études récentes suggèrent que la surrection l'élévation des Andes, entre le Miocène et le Pliocène, a créé les conditions favorables à une spéciation aussi bien allopatrique que écologique. Dans cette étude, j'ai testé ces hypothèses ainsi que d'autres processus (par exemple l'hypothèse du centre d'origine vs. l'hypothèse du centre d'accumulation) qui pourraient expliquer les patrons actuels de diversité tropicale. Plus précisément, j'ai utilisé une approche combinant des outils génétiques, des données écologiques et des informations phylogénétiques au niveau des espèces pour répondre aux questions concernant les causes de la diversification dans deux groupes différents de papillons mimétiques néotropicaux: Heliconius cydno et les deux genres d'Ithomiinae, Hyalyris et Hypothyris. Les résultats de mes travaux appuient un modèle de diversification complexe étroitement lié à l'élévation finale des Andes. Dans les deux cas (Hyalryis-Hypothyris et H. cydno), la colonisation des flancs des Andes a été accompagnée d'un changement de mimétisme. En outre, dans le cas des Hyalryis il y a eu une forte corrélation entre les variations d'altitude et les changements dans les patrons de couleur. Ainsi, le fort isolement écologique, induit par des différences adaptatives locales dans les patrons mimétiques des ailes, joue un rôle important dans l'apparition de la divergence. D'une façon générale, mes résultats soutiennent l'idée selon laquelle la spéciation est un processus cumulatif, où la combinaison de plusieurs barrières d'isolement avec des différences phénotypiques importantes rend possible la divergence des populations malgré le flux génétique.