Phylogeography and phenotypic diversification in the Patagonian fish Percichthys trucha : the roles of Quaternary glacial cycles and natural selection

Current patterns of genetic and morphological diversity are the product of historical climatic and geomorphological events, and of contemporary selection processes acting upon this diversity. Here we examine the phylogeographic and phenotypic patterns of diversity within Percichthys trucha , a widely distributed Patagonian fish species complex that inhabits Andean and steppe freshwater environments. Molecular analysis (mtDNA control region) of 21 populations distributed throughout its latitudinal range revealed little evidence of phylogeographic structure and no evidence of species‐level genetic divergence east of the Andes. The complex, however, exhibits high levels of intra‐ and interpopulation phenotypic variation. Patterns of among‐population divergence in morphology were most easily explained by differences in predation pressure among populations; dorsal fin spines (commonly a defensive characteristic) were longer in environments with greater densities of potentially piscivorous fish. Trophic characters were highly variable within populations, suggesting an important role for resources in generating within‐population morphological variation. The very shallow levels of divergence shown by the molecular data most likely reflect the historical mixing of populations as a result of the climatic and landscape changes that affected Patagonia throughout the Quaternary. The phenotypic divergences, in contrast, are probably the result of differing contemporary selection regimes acting on currently disjoint populations. © 2011 The Linnean Society of London, Biological Journal of the Linnean Society , 2011, 103 , 514–529. Los patrones de diversidad genética y morfológica que pueden observarse en poblaciones existentes son el producto de la influencia conjunta de procesos históricos (climáticos, geomorfológicos) y de la selección natural. En este trabajo examinamos los patrones de diversidad filogeográfica y fenotípica en Percichthys trucha, una especie o complejo de especies de amplia distribución en Patagonia andina y esteparia. Análisis molecular (Region de Control ADN mitocondrial) de 21 poblaciones a lo largo y ancho del rango distribucional del grupo reveló poca evidencia de estructura filogeográfica (estructura poco profunda) y ninguna evidencia de divergencia genética a nivel de especie al este de los Andes. El complejo exhibe sin embargo, altos niveles de variación fenotípica tanto intra‐, como interpoblacional. Los patrones de divergencia morfológica entre poblaciones se correlacionan con diferencias interpoblacionales en la intensidad de predación; las espinas dorsales (comúnmente una característica defensiva) son más largas en ambientes con mayor densidad de peces potencialmente piscívoros. Los caracteres tróficos exhiben alta variación intrapoblacional sugiriendo que los recursos tróficos cumplen un rol importante en la generación de variación morfológica dentro de poblaciones. Los bajos niveles de divergencia molecular y de estructura filogeográfica son probablemente el resultado de la mezcla histórica de individuos y poblaciones como consecuencia de los cambios climáticos y geográficos (paisaje) que afectaron la región Patagónica durante el Cuaternario. Las divergencias fenotípicas por el contrario, son el resultado de diferencias en los regímenes de selección natural operantes en poblaciones de Percichthys trucha actualmente disjuntas.