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

Abstract

The Andean uplift has played a major role in shaping the current Neotropical biodiversity. However, in arthropods other than butterflies, little is known about how this geographic barrier has impacted species historical diversification. Here, we examined the phylogeography of the widespread color polymorphic spider Gasteracantha cancriformis to evaluate the effect of the northern Andean uplift on its divergence and assess whether its diversification occurred in the presence of gene flow. We inferred phylogenetic relationships and divergence times in G. cancriformis using mitochondrial and nuclear data from 105 individuals in northern South America. Genetic diversity, divergence, and population structure were quantified. We also compared multiple demographic scenarios for this species using a model‐based approach (phrapl) to determine divergence with or without gene flow. At last, we evaluated the association between genetic variation and color polymorphism. Both nuclear and mitochondrial data supported two well‐differentiated clades, which correspond to populations occurring on opposite sides of the Eastern cordillera of the Colombian Andes. The final uplift of this cordillera was identified as the most likely force that shaped the diversification of G. cancriformis in northern South America, resulting in a cis‐ and trans‐Andean phylogeographic structure for the species. We also found shared genetic variation between the cis‐ and trans‐Andean clades, which is better explained by a scenario of historical divergence in the face of gene flow. This has been likely facilitated by the presence of low‐elevation passes across the Eastern Colombian cordillera. Our work constitutes the first example in which the Andean uplift coupled with gene flow influenced the evolutionary history of an arachnid lineage.

Genomic Diversification, Structural Plasticity, and Hybridization in Leishmania (Viannia) braziliensis

“…The phylogenetic analysis of nuclear and mitochondrial genomes revealed the presence of two different L. braziliensis populations in Colombia (clade 2 and clade 4) ( Figures 1B-E). We considered that the presence of these clades within Colombia can be associated with (i): the geographical localization of each clade; clade 4 genomes are located outside of mountain ecosystems (east Andes), while the clade 2 genome (Lb7864) occurs in Colombian mountain ecosystems (central cordillera) ( Figure 1A), indicating that the Andes might generate intraspecies diversification, as has been proposed for different arthropods, such as bees (Dick et al, 2004), butterflies (De-Silva et al, 2016;Chazot et al, 2018), arachnids (Salgado-Roa et al, 2018), Triatominae (Gomez-Palacio and Triana, 2014;Monsalve et al, 2016), Lutzomyia species (Gonzalez et al, 2014;Ferro et al, 2015) and plants, such as Phlegmariurus (Testo et al, 2019). (ii): Constant human displacement due to violence, armed conflict, or the deployment of military troops from areas of high endemicity (Ore et al, 2015).…”

Variación morfológica en <i>Heterophrynus boterorum</i> (Arachnida: Amblypygi: Phrynidae)

“…Sin embargo, las diferencias morfológicas encontradas entre localidades son evidentes y probablemente se relacionan con el gradiente altitudinal al que están expuestas las poblaciones localmente (https://colombiasa.com/geografia/ geografia.html). Las altas elevaciones en la cordillera Central actúan como barrera para las poblaciones en algunos grupos de animales que se distribuyen en las cordilleras de los Andes (Díaz et al, 2014;Mills et al, 2007;Salgado-Roa et al, 2018), y en el caso de la población de Lérida, su diferenciación morfológica podría estar asociada a que se encuentra ubicada al norte de la vertiente oriental de los Andes Centrales. Es importante resaltar que también las poblaciones de Cunday y Chaparral presentaron diferencias con el resto de poblaciones, que pueden estar relacionadas con las condiciones de aislamiento y distribución que presentan actualmente estas poblaciones, al ser las que presentan mayor distanciamiento geográfico de la localidad tipo en Ibagué, Tolima.…”

“…Algunos estudios en Amblypygi han mostrado que los sistemas ecológicos de islas y cavernas promueven la diversificación del grupo, debido al bajo flujo génico que se da entre poblaciones del interior y el exterior de cavernas, y entre islas (Quintero, 1981;Kraus, 2000;Prendini, 2001;Esposito et al, 2015). Por otra parte, se sabe que los Andes de Colombia son fuente de variaciones fenotípicas y actúan como barrera del flujo genético entre poblaciones de algunos grupos de animales (De-Silva et al, 2017;Díaz et al, 2014;Ferretti et al, 2011;Román-Valencia et al, 2009;Ruiz-C et al, 2011;Salgado-Roa et al, 2018), por lo que los resultados encontrados en este trabajo, sugieren que los Andes también promueven procesos de diversificación en los amblipígidos de Colombia.…”

“…El sistema montañoso de los Andes se originó aproximadamente hace 10 millones de años. Por su altura y extensión, ha dado origen a una gran cantidad de hábitats con condiciones ambientales únicas, favoreciendo procesos de aislamiento y diversificación entre las especies (De-Silva et al, 2017;Díaz et al, 2014;Salgado-Roa et al, 2018). Actualmente, no se tiene certeza sobre el efecto de la cordillera de los Andes en las poblaciones de H. boterorum; sin embargo, podría estar actuando como barrera para el flujo genético (Miller et al, 2008).…”

Peer Review #1 of "Phylogeography of the widespread Caribbean spiny orb weaver Gasteracantha cancriformis (v0.1)"

“…We used 80 adult females from the Caribbean islands for our morphological analyses. We coded a total of six color morphs -three that have been previously described within G. cancriformis by Gawryszewski (2007) (white, yellow, black and white), an all-black morph previously reported by Salgado-Roa et al, (2018), and two morphs that had not been previously reported (white and red stripes, black and yellow stripes) ( Figure 1). We ran a chi-squared Monte Carlo analysis to test the association between the coloration and spine number of individuals and their genetic variation and geographic locality.…”