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Revista chilena de historia natural

versión impresa ISSN 0716-078X

Rev. chil. hist. nat. v.74 n.1 Santiago mar. 2001

http://dx.doi.org/10.4067/S0716-078X2001000000019 

Evolución de los filotinos (Rodentia, Muridae) en los Andes del Sur

Evolution of phyllotines (Rodentia, Muridae) in the southern Andes

ANGEL E. SPOTORNO1, LAURA I. WALKER, SERGIO V. FLORES, MARCO YEVENES,
JUAN C. MARÍN & CARLOS ZULETA2

1 Laboratorio de Citogenética Evolutiva, Instituto de Ciencias Biomédicas, Facultad de Medicina,
Universidad de Chile, Casilla 70061, Santiago 7, Chile, e-mail: aspotorn@machi.med.uchile.cl
2 Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad de La Serena, La Serena, Chile

RESUMEN

La tribu Phyllotini es un grupo avanzado de 46 especies endémicas entre los Muridae de América del Sur que, estando adaptado a sus ambientes xéricos, parece haber tenido el Altiplano Sur como área de diferenciación original (Reig 1986). Esta hipótesis es puesta a prueba examinando la distribución geográfica y los datos citogenéticos de 35 especies, incluyendo la descripción de bandas G de Andinomys edax y Euneomys chinchilloides y su comparación con Phyllotis, bandas AgNOR y FISH para ADNr en siete especies, así como datos de electroforesis de proteínas (118 electroalelos en 12 especies) y de secuencias del gen para citocromo b en el ADNmt (407 pb en 14 especies). Todos los cariotipos resultaron cromosómicamente distintos, excepto dos en los que no se contó con bandas G. Se encontró una asociación general entre distribución altiplánica de las especies con estados de caracteres ancestrales (cromosomas telocéntricos, 2n altos, posiciones basales en las filogenias basadas en proteínas y secuencias de citocromo b), así como entre distribución no altiplánica y estados derivados. Se documentan aquí distintas combinaciones de brazos cromosómicos tipo Andinomys que se fusionarían para formar cromosomas metacéntricos en Euneomys y Phyllotis, y también una disminución del número de NORes estructurales en Auliscomys respecto de Loxodontomys, rasgos derivados que demuestran una diversificación hacia el sur y otra hacia el norte respectivamente, desde un centro en el Altiplano Sur.

Palabras clave: cromosomas, filogenia, electroforesis de proteínas, citocromo b, Altiplano.

ABSTRACT

The tribe Phyllotini is an advanced group of 46 endemic species among the Muridae of South America, that being adapted to its xeric environments, seems to have the Southern Altiplano as its original differentiation area (Reig 1986). This hypothesis is tested by examining the geographic distributions and cytogenetic data from 35 species, including the Andinomys edax and Euneomys chichilloides G band descriptions, its comparison with Phyllotis, AgNOR bands and rDNA FISH in seven species, as well as protein electrophoresis data (118 electro-alleles in 12 species) and cytochrome b gen sequences in the mtDNA (407 bp in 14 species). All karyotypes were chromosomically different, except in two cases with unknown G bands. A general association between altiplanic distribution of species with ancestral character states (telocentric chromosomes, high 2n, basal positions in phylogenies based on protein and cytochrome b gene sequences) was found, as well as between non-altiplanic distribution with derived states. Different combinations of Andinomys-like chromosomal arms that would have suffered centric fusions to form the metacentric chromosomes of Euneomys and Phyllotis, respectively, are documented here, and also a reduction of the number of structural NOR in Auliscomys compared to Loxodontomys, all derived features showing a diversification to the south and another to the north respectively, from a center in the southern Altiplano.

Key words: chromosomes, phylogeny, protein electrophoresis, cytochrome b, Altiplano.

INTRODUCCIÓN

Los roedores filotinos (Muridae: Sigmodontinae: tribu Phyllotini) son un componente significativo de la fauna de mamíferos sudamericanos, con 46 especies (listadas en Reig 1986) y 14 géneros (5,6 % y 5,09 % del total, respectivamente). Se les considera como uno de los grupos más avanzados entre los Muridae de Sudamérica (subfamilia Sigmodontinae, Reig 1986) por sus molares de corona alta y superficie oclusal plana asociados a la herbivoría, y por sus adaptaciones progresivas (i.e., capacidad de concentrar orina, Mares 1977, Spotorno et al. 1998) a los nuevos biomas abiertos y xéricos (pastorales según Hershkovitz 1962), originados a partir del levantamiento sucesivo de los Andes desde tiempos miocénicos.

Aunque tres revisiones taxonómicas mayores, basadas en caracteres morfológicos (Hershkovitz 1962, Braun 1993, Steppan 1995), y otros estudios comparados de cariología (Pearson & Patton 1976), proteínas (Spotorno 1986), secuencias de ADNmt (Hillyard et al. 1997, Steppan 1998, Smith & Patton 1999), y zoogeografía (Reig 1986, Anderson 1997) han propuesto múltiples relaciones filogenéticas entre grupos de especies, el conocimiento sobre la evolución de los filotinos aún permanece incompleto. Tal vez la propuesta más incluyente identificó al Altiplano sur como el área de diferenciación original de todo el grupo filotino (Reig 1986), basándose en su predominancia local (44,7 % de las especies de roedores del Altiplano son filotinos) y en su grado de endemismo (tres géneros de la tribu son exclusivos para el Altiplano sur).

Durante las últimas décadas, nuestro grupo ha recolectado numeroso material chileno (i.e., Spotorno et al. 1998a), y ha analizado diversos aspectos filogenéticos en algunos géneros politípicos como Phyllotis (Spotorno & Walker 1979, Walker et al. 1979, 1984), Auliscomys (Walker & Spotorno 1992), Loxodontomys (Spotorno et al. 1998b) y Eligmodontia (Spotorno et al. 1994). El conjunto de datos cariotípicos existentes para la tribu filotina, basados en análisis cromosómico grueso, se presenta ordenado en un cariógrafo (Fig. 1). En el presente trabajo, presentaremos nuevos datos citogenéticos y moleculares de varias especies del grupo, integrándolos en un panorama general de la evolución de los roedores filotinos.


Fig. 1. Cariógrafo de la tribu Phyllotini comparando Número Fundamental (NF, número total de brazos observados en el cariotipo del macho) y número diploide (2n) de las especies. Símbolos negros = especies con actual distribución en el Altiplano Sur; símbolos blancos = especies no altiplánicas; símbolos sin nombre = citotipos o polimorfismos. Nombre completo de las especies en Anexo I. Flechas = probable derivación según hipótesis de Reig (1986). El akodontino Abrothrix fue incluído como grupo externo.

Karyograph of the Phyllotini tribe comparing Fundamental Number (NF, total number of visible arms observed in the male karyotype) and diploid number (2n) of species. Black symbols = species with present distribution on the southern Altiplano; white symbols = non-altiplanic species; symbols without name = cytotypes or polymorphisms. Complete name of species in Annex I. Arrows = probable derivation according to the hypothesis of Reig (1986). The akodontine Abrothrix was included as outgroup.

Los caracteres citogenéticos y moleculares que utilizaremos, siendo abundantes y de naturaleza genética conocida, han resultado particularmente robustos como indicadores de ancestro común, y constituyen herramientas valiosas en la generación y contrastación de hipótesis filogenéticas. Si, como propone Reig (1986) el área de diferenciación original de los filotinos fue el Altiplano sur (las tierras altas del sur de Perú, Bolivia, norte de Chile y Argentina, entre las cordilleras Occidental y Central), entonces podemos predecir que: (a) las especies que allí viven actualmente tenderán a presentar más caracteres en estados ancestrales (i.e., compartidos con otros géneros), y (b) las especies filotinas que viven fuera de esa área tenderán a exhibir estados de caracteres derivados (i.e., exclusivos o propios de esa línea filética). Estas predicciones se han aplicado al cariógrafo (Fig. 1) por medio de flechas que señalan las direcciones hipotéticas de cambio cariotípico dentro de varios géneros filotinos. Con el objeto de contrastar estas relaciones hipotéticas y detectar otras, examinaremos: (i) la homología de bandas G y de Regiones Organizadoras del Nucléolo (NOR) en estos cariotipos, (ii) la similitud de alelos detectados por electroforesis de proteínas, y (iii) la homología de las secuencias del gen que codifica para citocromo b en el ADNmt de los roedores filotinos.

MATERIALES Y MÉTODOS

Especímenes

Los animales estudiados se recolectaron en el campo o fueron sus descendientes obtenidos en el laboratorio; los datos de identificación y colecta aparecen en el Anexo 1. Pieles, cráneos, y tejidos (congelados en nitrógeno líquido y a -60° C para proteínas, o en alcohol 70° para ADN) fueron preparados según técnicas estandarizadas para mamíferos; estos materiales están depositados en la colección del Laboratorio de Citogenética Evolutiva, Facultad de Medicina, Universidad de Chile (acrónimo LCM). Los taxa se designan en figuras, tablas y en el Anexo 1 (listado de especímenes) con una abreviatura simple de tres letras: la primera corresponde a la primera letra del género (en mayúscula) y las otras dos a las primeras letras del nombre de la especie (en minúsculas).

Análisis cromosómico

Los cromosomas metafásicos fueron obtenidos a partir de médula ósea de huesos largos usando la técnica convencional (Lee & Elder 1980), con inyección previa de colchicina 0,01 % (1 ml por 100 g de peso del animal), seguida por hipotonía con KCl 0,07 M, fijación con metanol:ácido acético 3:1 y goteo sobre portaobjetos limpios. Las células fueron teñidas con solución Giemsa al 2 %, previo tratamiento con tripsina para obtención de bandas G (Chiarelli et al. 1972), y fotografiadas en un fotomicroscopio. Cromosomas de metafases bandeadas G de buena calidad de cada taxon fueron recortados de microfotografías, ordenados según forma y tamaño, y comparados a través de tablas de correspondencias de patrones de bandas (Walker et al. 1979).

Los NORes activos se detectaron mediante procedimientos de tinción con plata (Goodpasture & Bloom 1975, Sánchez-Rufas et al. 1982). Los cromosomas portadores de NOR se identificaron inequívocamente mediante un procedimiento de bandeo secuencial AgNOR-G, estandarizado en nuestro laboratorio. Para conocer el número y localización cromósomica de todos los sitios NOR activos e inactivos, se realizó hibridación in situ con una sonda para ADNr de pollo, formada por secuencias correspondientes al extremo 3' del gen para ARN 28S. La marcación de la sonda con biotina, su detección con fluoresceína, la hibridación y la contratinción de los cromosomas con propidio yodado, se realizaron de acuerdo a los procedimientos recomendados por el proveedor (ONCOR). Las metafases se observaron y fotografiaron en un microscopio de epifluorescencia.

Electroforesis de proteínas

Muestras de 1 cm3 de hígado y riñón fueron extraídas de animales recientemente sacrificados, y guardadas en nitrógeno líquido. Los tejidos homogeneizados en agua fueron sometidos a electroforesis en geles de almidón, siguiendo a Selander et al. (1971). Los presuntos loci, número de especímenes estudiados y sistemas proteicos empleados están listados en el Anexo 2. Los distintos sistemas ensayados fueron corridos en geles preparados con las soluciones tampones recomendadas por Harris & Hopkinson (1976). Las distancias genéticas se calcularon por medio del programa BIOSYS-1, y analizadas a través del uso del programa MacClade (Maddison & Maddison 1992).

Secuencias del gen para citocromo b

El ADN genómico fué aislado y purificado a partir de muestras de hígado fijadas en alcohol 70°. El gen mitocondrial para citocromo b fue amplificado por PCR (Saiki et al. 1988), usando ADN taq polimerasa (Promega) y los partidores conservados descritos por Smith & Patton (1993). El PCR se aplicó usando un perfil térmico de denaturación de 95 °C (45 seg), renaturación a 54 °C (30 seg) y extensión a 72 °C (1 min) durante 30 ciclos de amplificación. Los productos PCR fueron purificados con Wizard PCR Preps (Promega). La secuenciación se realizó cíclicamente (Gibco-BRL) por 30 ciclos. Los productos radiomarcados fueron separados por electroforesis vertical en acrilamida y visualizados por radioautografía. Las secuencias fueron alineadas con el programa CLUSTAL IV (Thompson et al. 1994) y por inspección visual. Secuencias de comparación fueron obtenidas de GenBank. Su análisis se realizó con los programas MacClade 3.0 (Maddison & Maddison 1992) y PAUP 4.0 (Swofford 1999). Las reconstrucciones filogenéticas se realizaron usando máxima parsimonia y máxima verosimilitud en algunos casos. Todos los caracteres se analizaron como no ordenados y se excluyeron los caracteres no informativos filogenéticamente. Los nodos también fueron evaluados por análisis heurístico de re-muestreo ("bootstrap") con 500 réplicas.

RESULTADOS

Análisis cromosómico

El cariotipo de Andinomys edax del Altiplano resultó estar formado por un elevado número de cromosomas de morfología telocéntrica, con excepción de sólo un pequeño par de autosomas que fue metacéntrico (No 27, Fig. 2). Los números diploide y fundamental de brazos autosómicos visibles (2n = 56, NFa = 56) fueron así idénticos a los descritos por Spotorno et al. (1994) y muy similares a los reportados por Pearson & Patton (1976), en base a una sola hembra de esta especie. El cariotipo del akodontino Abrothrix longipilis (2n = 52, NFa = 52), incluído en el cariógrafo (Fig. 1) para comparación, es muy similar al de Andinomys, presentando ambas especies 23 pares cromosómicos prácticamente iguales según bandas G y sólo tres pares con diferencias mayores (Spotorno 1986).


Fig. 2. Cariotipo bandeado G de Andinomys edax macho (LCM 678), 2n = 56, NFa = 56. Los cromosomas, ordenados y numerados según tamaño y morfología, son todos telocéntricos con excepción de un pequeño par metacéntrico (No 27). La línea representa 5 µm.

G-banded karyotype of Andinomys edax male (LCM 678), with 2n = 56, NFa = 56. All the chromosomes, ordered and numbered according to size and morphology, are telocentric except for a single small metacentric pair (No 27). Bar represents 5 µm.

Por el contrario, Euneomys chinchilloides de Chile central presentó cromosomas de morfología principalmente metacéntrica, siendo el cromosoma X y el autosoma más pequeño, los únicos cromosomas telocéntricos del cariotipo (Fig. 3a, a la izquierda de cada grupo cromosómico). Los números diploide y fundamental (2n = 36, NFa = 66) de estos ejemplares, recolectados en la cordillera de la zona central de Chile, coincidieron así con los reportados por Reise & Gallardo (1990) para especímenes que habitan en la región austral de Chile (Coyhaique) y Argentina (Bariloche).


Fig. 3. Comparación de los cromosomas bandeados G de Andinomys edax, Euneomys chinchilloides y Phyllotis xanthopygus: (a) pares cromosómicos de E. chinchilloides (Ech) ordenados según tamaño (izquierda, números en línea inferior) y cromosomas similares según bandas G de A. edax (Aed, derecha, números en línea superior); (b) cromosomas de P. xanthopygus (Pxa, números en línea inferior) y cromosomas similares según bandas G de A. edax (Aed, izquierda y derecha, números en línea superior), numerados según descripciones originales (ver Fig. 2 y Walker et al. 1984). x = fusión céntrica; i = inversión pericéntrica; - = ausencia de homeología. La línea representa 5 µm.

Comparison of G-banded chromosomes of Andinomys edax, Euneomys chinchilloides and Phyllotis xanthopygus: (a) E. chinchilloides (Ech) chromosome pairs ordered according to size (left, numbers at bottom) and A. edax (Aed) similar chromosomes according G bands (right, numbers above); (b) P. xanthopygus (Pxa) chromosomes (numbers at bottom) and A. edax (Aed) similar chromosomes according G bands (right and left, numbers above), numbered according original descriptions (see Fig. 2 and Walker et al. 1984). x = centric fusion; i = pericentric inversion; - = absence of homeology. Bar represents 5 µm.

La comparación cromosoma a cromosoma de los cariotipos bandeados G de A. edax y E. chinchilloides mostró que 18 de los 26 autosomas telocéntricos de A. edax correspondían totalmente a brazos de cromosomas metacéntricos de E. chinchilloides (Tabla 1 y Fig. 3a). Así, nueve cromosomas metacéntricos de esta última especie (en achurado en Tabla 1) se explicarían por la ocurrencia de igual número de fusiones céntricas en un ancestro de cariotipo telocéntrico similar al de A. edax. Otros dos cromosomas de E. chinchilloides se habrían originado por inversiones pericéntricas ocurridas en cromosomas de A. edax o de su ancestro (Nos 1 y 5, ver Tabla 1 y Fig. 3a).


Comparaciones similares entre A. edax y cuatro especies del género Phyllotis indicaron también correspondencias entre autosomas telocéntricos de Andinomys y brazos de cromosomas metacéntricos de Phyllotis (Tabla 1). Esto sugiere nuevamente la ocurrencia de fusiones céntricas en un ancestro de cariotipo telocéntrico similar al de Andinomys. Sin embargo, los cromosomas telocéntricos Andinomys involucrados en las fusiones céntricas conducentes a los cariotipos de las especies de Phyllotis, fueron siempre distintos a los que por el mismo mecanismo habrían originado el cariotipo de Euneomys (Tabla 1).

Por otra parte, Andinomys presentó un mayor grado de similitud cromosómica con el par de especies darwini-magister que con el par xanthopygus-osgoodi. Así, 16 y 14 cromosomas telocéntricos Andinomys estarían presentes en los ocho y siete metacéntricos de darwini y de magister, originados por fusiones céntricas, respectivamente (Tabla 1). En cambio, sólo diez cromosomas telocéntricos Andinomys explicarían las cinco fusiones céntricas ocurridas en la generación de los cariotipos xanthopygus-osgoodi (Tabla 1 y Fig. 3b). Por otra parte, dos de los telocéntricos Andinomys (Nos 7 y 24) habrían originado un metacéntrico en xanthopygus- osgoodi (No 8) que está ausente en las otras dos especies de Phyllotis analizadas (Tabla 1 y Fig. 3b), e indicaría, por lo tanto, la ocurrencia de una fusión céntrica propia del ancestro de este par de especies.

Cromosomas de Andinomys altamente conservados fueron el único autosoma metacéntrico de esta especie (Nº 27), presente en todas las especies analizadas (Tabla 1), y el cromosoma X, presente sin cambio en Euneomys y con una inversión pericéntrica en los cariotipos de P. darwini y P. xanthopygus (Tabla 1 y Fig. 3a y 3b).

Mediante hibridación in situ con una sonda para ADNr y técnicas de tinción con Ag, analizamos y comparamos el número y la distribución cromosómica de las regiones organizadoras del nucléolo (NORes) estructurales y activas en cuatro especies del género Phyllotis, dos de Loxodontomys y dos de Auliscomys. En todas las especies los NORes fueron pequeños, múltiples y de localización telomérica. Además, se encontró siempre una relación unívoca entre el número y la distribución de los NORes estructurales y los activos, indicando que en las distintas especies todos los sectores que contienen genes ribosomales tienen algún grado de actividad transcripcional.

En Phyllotis darwini, P. xanthopygus y P. osgoodi, los NORes estructurales y activos se distribuyeron en cuatro pares cromosómicos distintos (Tabla 2 y Fig. 4a, 4b, 4c, 4d). En P. magister, en cambio, se localizaron sólo en tres pares cromosómicos (Tabla 2, Walker et al. 1999). La comparación de los patrones de bandas AgNOR-G entre estas cuatro especies indicó existencia de homeología entre todos los cromosomas nucleolares de P. magister y tres de los presentes en P. darwini, y también entre dos de los cuatro pares de cromosomas nucleolares de xanthopygus y osgoodi (Tabla 2). Sin embargo, ninguno de los brazos cromosómicos darwini-magister portadores de NOR presentó un homeólogo que porte NOR en xanthopygus-osgoodi (Tabla 2). Este mayor grado de similitud en la distribución cromosómica del compartimiento genómico que contiene a los genes ribosomales entre los pares de especies darwini- magister, por una parte, y xanthopygus-osgoodi por otra, confirma los resultados provenientes de las comparaciones entre los patrones de bandas G de los respectivos cariotipos (Walker et al. 1979, 1984).



Fig. 4. Regiones organizadoras del nucléolo (NORes) detectadas mediante tinción con Ag (a, c, e) e hibridación in situ (FISH) con una sonda para ADNr (b, d, f) en metafases mitóticas de especies de Phyllotis y Auliscomys. (a - b) P. darwini, (c - d) P. xanthopygus, (e - f) A. boliviensis. Los cromosomas con NORes activos (a, c, e) se identifican con los números de las descripciones cariotípicas originales (ver Tablas 2 y 3) y los portadores de NORes estructurales, con flechas delgadas (b, d, f). La abundante heterocromatina pericentromérica de P. xanthopygus (c, d) es evidenciada por ambos procedimientos (flechas gruesas). La línea representa 5 µm.

Nucleolar organizer regions (NORs) detected by silver staining (a, c, e) and fluorescent in situ hybridization (FISH) with a rDNA probe (b, d, f) in mitotic metaphases of Phyllotis and Auliscomys species. (a -b) P. darwini, (c - d) P. xanthopygus, (e - f) A. boliviensis. Active NOR-bearing chromosomes (a, c, e) are identified with the numbers of the original karyotype descriptions (see Tables 2 and 3) and those carrying structural NOR, with thin arrows (b, d, f) . The abundant pericentromeric heterochromatin of P. xanthopygus is evidenced through both procedures (thick arrows). Bar represents 5 µm.

Para los géneros Loxodontomys y Auliscomys, los resultados obtenidos confirman lo anteriormente descrito (Walker & Spotorno 1992), encontrándose una tendencia a la disminución de los sectores NOR activos que acompañaría a la reducción de los números diploides de las especies. Así, Loxodontomys micropus (2n = 34) presentó cuatro cromosomas portadores de NOR+ ; L. pikumche (2n = 32), tres cromosomas NOR+; Auliscomys sublimis (2n = 28) y A. boliviensis (2n = 22), sólo dos cromosomas con NORes activos, los que en esta última especie corresponden a los NORes estructurales detectados por FISH (Tabla 3 y Fig. 4e, f). Las comparaciones según bandas G de todos los cromosomas nucleolares de estas especies indicaron que los cuatro cromosomas NOR+ de L. micropus tienen cromosomas o brazos cromosómicos homeólogos en las otras tres especies, los que pueden presentar o no regiones organizadoras del nucléolo activas (Tabla 3). Aunque por ahora sólo tenemos resultados de FISH para ADNr en sólo una de estas especies, los datos obtenidos sugieren que algunos sectores cromosómicos que contienen genes ribosomales se perderían durante la evolución de estas especies. Así, para A. boliviensis, con dos pares de cromosomas portadores de NORes activos, se detectó hibridación con la sonda para ADNr sólo en estos mismos dos pares de cromosomas (Fig. 4e, 4f).


Electroforesis de proteínas

Las proteínas analizadas electroforéticamente para 17 especies, de las cuales 12 eran filotinos, resultaron diferenciadas en 118 electro-alelos en el total de 26 sistemas utilizados (listados en Anexo 2). El árbol más corto, obtenido a partir de la matriz de caracteres con estados no ordenados (Anexo 2), presentó una longitud de 121 pasos (Fig. 5), con un alto índice de consistencia (IC = 0,74). Los grupos externos Oryzomyini y Akodontini incluídos en la comparación se ubicaron en la base de este árbol, como era lo esperado. El género monotípico Andinomys, endémico del Altiplano, ocupó la parte más basal de todo el grupo filotino, el que apareció como monofilético (Fig. 5). Aunque a continuación de Andinomys se ubicó una especie sureña, Eligmodontia morgani, este género posee otras especies que son de distribución altiplánica.


Fig. 5. Arbol filogenético más parsimonioso basado en 118 electro-alelos diferenciados por electroforesis de proteínas (sistemas, número de especímenes y matriz de caracteres en Anexo 2). IC = 0,74, 121 pasos, estados de caracteres no ordenados.

Most parsimonious phylogenetic tree based on 118 electro-alleles detected by protein electrophoresis (systems, number of specimens and character matrix in Appendix 2). CI = 0.74, 121 steps, non-ordered character states.

Las especies de Phyllotis incluídas en estos análisis aparecieron claramente en un mismo grupo derivado, definido por el alelo B del sistema G-6PDH (Anexo 2). El alelo B de la PepB2 separó la línea filética no altiplánica darwini-magister del resto de las especies del género. Las especies de Loxodontomys y Auliscomys ocuparon posiciones intermedias entre Phyllotis y el resto de los filotinos (Fig. 5).

Secuencias del gen para citocromo b

Al comparar las secuencias de 407 pares de bases de este gen, por medio de análisis de máxima parsimonia, se obtuvo un árbol de 765 pasos (Fig. 6), con un índice de consistencia de 0,35. La mayoría de los cambios detectados afectaron las bases que ocupan la tercera posición en los codones. El número de transiciones inambiguas fué de 322 en total, y las transiciones fueron 152. La distribución de 1000 árboles generados al azar en PAUP 4.0 arrojó un promedio de 871 pasos, con un valor g1 = -0,48, lo que reveló que hay información no azarosa en esta base de datos.


Fig. 6. Arbol filogenético más parsimonioso basado en las secuencias de bases para 407 sitios del gen para citocromo b. Longitud de las ramas indicada con números, índice de consistencia (IC) = 0,35, 145 caracteres informativos, longitud total 725 pasos, caracteres no ordenados.

More parsimonious phylogenic tree based on base sequences for 407 sites of the gen for cytochrome b. Branch lenghts indicated with numbers, consistence index (CI) = 0.35, 145 informative characters, total length 725 steps, non-ordered character states.

Los grupos externos Oryzomini (no se muestra) y Akodontini se ubicaron efectivamente en la base de este árbol y, en general, los taxa del Altiplano ocuparon posiciones basales (Fig. 6). El grupo filotino se presentó como monofilético, definido por cinco cambios inambiguos: sitios 18 (C - > A), 110 (A - >), 116 (C - > A), 188 (T - >) y 224 (T - > C), los que aumentaron a ocho cuando se eliminaron los caracteres filogenéticamente no informativos. Los grupos filotinos basales fueron: primero Calomys, definido por cinco sitios (26, 35, 254, 314 y 389), que aumentaron a seis en la matriz reducida de 147 caracteres, seguido por el grupo de cuatro especies de Eligmodontia, definido por los sitios 12, 93 y 200.

El grupo más derivado fue el de las especies de Phyllotis, caracterizado por los sitios 17, 224 y 252. Dentro de este género, se distinguieron claramente dos clados: uno nortino (P. amicus, limatus y andium), definido por los sitios 56, 245 y 257, y otro con el resto de las especies, definido por seis cambios en los sitios 11, 77, 92, 209, 278 y 332, que se mantienen en la matriz reducida. En este último grupo, se distinguieron también dos líneas filéticas (Fig. 6), la que contenía a P. darwini, definida por cambios en los sitios 200 (C - > T), 221 (T - > C) y 341 (C - > G), y la que contenía a P. osilae , definida por dos cambios en los sitios 74 (A - > C) y 107 (T - > C). Cada uno de estos grupos contenía dos grupos de especies, siendo el más robusto el que agrupa a P. osilae y P. osgoodi, definido por cinco cambios en los sitios 38, 80, 110, 263 y 350.

DISCUSIÓN

La evolución de la tribu Phyllotini en Sudamérica, previamente esbozada sobre la base de sus principales características morfológicas, ecológicas y biogeográficas (Hershkovitz 1962, Reig 1986, Braun 1993, Steppan 1995, 1998) puede ser documentada ahora integrando la nueva información genética y citogenética lentamente acumulada en las últimas décadas. Discutiremos tres aspectos de la evolución de la tribu a partir de los resultados obtenidos: (i) el área de diferenciación original, (ii) la evolución del genoma filotino, y (iii) la derivación de las distintas líneas filéticas.

El área de diversificación original de los filotinos fue el Altiplano Sur, según la hipótesis de Reig (1986). Conocemos ahora información cariotípica básica de 35 del total de 46 especies filotinas reconocidas actualmente, más dos especies de Andalgalomys 2n = 60 y 76 (Olds et al. 1987). En el cariógrafo (Fig. 1), que representa la morfología cariotípica de un número representativo de estas especies, se puede apreciar que del total de diez géneros filotinos considerados, cinco tienen al menos una especie que simultáneamente es de distribución altiplánica y presenta un cariotipo con predominio de cromosomas telocéntricos (símbolos negros cerca de la diagonal, a la derecha de la Fig. 1), característica considerada como ancestral (Pearson & Patton 1976). Así, dos atributos independientes, ambos considerados como ancestrales, generalmente se presentan asociados aquí. Además, los números diploides altos también han sido considerados rasgos ancestrales (Pearson & Patton 1976), por lo que cariotipos de géneros monotípicos como Neotomys (2n = 70), Chinchillula (2n = 60) y Andinomys (2n = 56) deberían ser considerados como tales, y todos ellos también son géneros endémicos del Altiplano. Por otra parte, Andinomys presentó cromosomas bandeados G casi idénticos a los del grupo externo akodontino (Spotorno 1986) y ocupó una posición basal en la filogenia basada en electroforesis de proteínas (Fig. 5). Por todo lo anterior, es razonable aceptar que el ancestro común de los filotinos tuvo una distribución altiplánica y poseía un cariotipo telocéntrico de número diploide alto.

Argumentos similares a los anteriores pueden ser planteados examinando dicha relación al interior de algunos géneros politípicos. Es así que Phyllotis osilae y P. osgoodi son altiplánicos y presentan cromosomas telocéntricos (Fig. 1); en ambos casos, también se ubican en la base de sus ramas respectivas en la filogenia de secuencias para el gen del citocromo b (Fig. 6). Lo mismo ocurre con Calomys sorellus, Eligmodontia hirtipes y Phyllotis andium, entre las especies de sus respectivos géneros. Esto sugiere que los primeros eventos de especiación dentro de los géneros ocurrieron también en el Altiplano, y que la radiación filotina original se produjo allí en forma temprana. Los datos de divergencia genético-moleculares, con ramas intergenéricas cortas, gran cantidad de autopomorfías (Figs. 5 y 6) y asumiendo predominio de sustituciones neutras proporcionales al tiempo transcurrido (Smith & Patton 1993), son concordantes con estas últimas ideas. En efecto, usando la cuantía de transversiones en tercera posición, se ha estimado que la base de la radiación sigmodontina en Sudamérica habría ocurrido hace unos 10 millones de años (Smith & Patton 1999), con varios géneros filotinos separándose casi simultáneamente hace unos 8 millones de años.

Un alto grado de diversidad cariotípica parece haber acompañado al activo proceso de especiación de los filotinos, siendo tal vez un factor causal de éste (Reig 1986). Así, la observación del cariógrafo de la tribu (Fig. 1) muestra que los cariotipos de las distintas especies constituyen combinaciones de cromosomas que ocupan buena parte del espacio cariotípico total. De hecho, todos los cariotipos resultaron diferentes, excepto en tres casos: Auliscomys pictus idéntico con A. sublimis, Phyllotis definitus con P. wolffsohni, y el grupo de las cinco especies de Phyllotis que tienen 38 cromosomas metacéntricos, el que incluye a P. darwini y a P. xanthopygus. Respecto a este último par de especies, sabemos que, a pesar de su similitud cariológica gruesa, en realidad sus patrones de bandas G son muy diferentes (Walker et al. 1984); de hecho, la distribución cromosómica de sus regiones organizadoras del nucléolo (Tabla 2), sus proteínas (Fig. 5) y sus secuencias para citocromo b (Fig. 6), reafirman que ellas pertenecen a dos líneas filéticas diferentes.

Los distintos mecanismos cromosómicos que dieron origen a dicha diversidad, pueden ser inferidos a partir de los datos de la Fig. 1. Claramente habrían predominado los mecanismos robertsonianos de fusión céntrica que mantienen el número fundamental de brazos cromosómicos (NF, cinco flechas horizontales principales en la Fig. 1), y que han sido detalladamente documentados con bandas G en Phyllotis (Walker et al. 1979, 1984), Auliscomys (Walker & Spotorno 1992) y Eligmodontia (Spotorno et al. 1994). Por otra parte, la ocurrencia de fusiones en tandem, que alteran el NF (cinco flechas diagonales principales en la Fig. 1) ha podido ser deducida en al menos dos casos (Walker & Spotorno 1992, Spotorno et al. 1994).

Los nuevos datos de bandas G aquí presentados permiten inferir que las fusiones céntricas habrían ocurrido de manera independiente en las distintas líneas filéticas, ya que los cromosomas metacéntricos de Euneomys están formados por una combinación de cromosomas telocéntricos tipo Andinomys, que es completamente diferente a las combinaciones observadas en los metacéntricos de Phyllotis (Fig. 3a y 3b, Tabla 1). Por otra parte, dentro de este último género existirían dos líneas diferentes (Tabla 1), darwini-magister y xanthopygus-osgoodi, posibles de identificar por el número de fusiones céntricas ocurridas en el cariotipo tipo Andinomys que las originó. Así, de las ocho o siete fusiones céntricas identificables en darwini-magister, sólo cuatro se habrían producido también en xanthopygus-osgoodi, ocurriendo en este último par de especies una quinta fusión que es exclusiva de ellas (Tabla 1, Fig. 3b). Es probable entonces, que estudios de bandas G en otras especies filotinas con cariotipos aparentemente idénticos o similares, revelen nuevas diferencias cromosómicas y proporcionen evidencias para inferir sus relaciones filogenéticas.

Las comparaciones del compartimiento genómico que contiene a los genes ribosomales entre las especies de Phyllotis, confirma la agrupación de las cuatro especies analizadas en dos líneas filéticas distintas. En efecto, los genes ribosomales que en darwini-magister se localizan en cuatro o tres cromosomas homeólogos según bandas G (Tabla 2), habrían experimentado una total redistribución en los genomas de xanthopygus-osgoodi. Así, a pesar de que en xanthopygus-osgoodi están presentes dos de los cuatro cromosomas que en darwini-magister llevan NORes activos, ellos no portan NOR+ en estas especies, localizándose las regiones NOR activas en cuatro cromosomas o brazos cromosómicos diferentes (Tabla 2).

Por otra parte, las comparaciones de los cromosomas NOR+ en las especies de los géneros Loxodontomys y Auliscomys indican que la filogenia asociada a un modelo biogeográfico de radiación secundaria en dirección sur-norte, propuesto para estas especies (Walker & Spotorno 1992), estaría acompañada no sólo de reducción de los números diploides sino que también de los sectores cromosómicos que contienen los genes ribosomales. Así, L. micropus (2n = 34) de distribución sur, tiene cuatro cromosomas NOR+ en su cariotipo, los que se reducen a tres en L. pikumche (2n = 32) con distribución en Chile central, y a dos en A. sublimis (2n = 28) y A. boliviensis (2n = 22) de distribución altiplánica (Tabla 3). Así, la serie de transformaciones cariotípicas previamente descrita, micropus (dos fusiones tandem) -> pikumche (una fusión tandem) -> sublimis (tres fusiones céntricas) -> boliviensis (Walker & Spotorno 1992), estaría acompañada de pérdida o agrupación gradual de los genes ribosomales en los cariotipos de las especies derivadas. Una reducción evolutiva del número de NOR es también ha sido propuesta en Eligmodontia (Zambelli & Vidal-Rioja 1996). Estas especializaciones del genoma en un sector de evidente función celular en la síntesis de material ribosomal, posiblemente han jugado un rol en la adaptación de este grupo de especies.

El complemento lógico de la asociación entre distribución altiplánica de las especies y predominio de caracteres ancestrales, es la correlación esperable entre distribución no altiplánica y caracteres derivados. El linaje de Phyllotis amicus (y por extensión de P. gerbillus y P. haggardi), con distribución en las costas de Perú y Ecuador, debería ser entonces separado del linaje P. darwini por sus posiciones en los árboles filogenéticos moleculares (Figs. 5 y 6), aunque todas estas especies tengan 38 cromosomas metacéntricos (Pearson 1972). Sus cariotipos con bandas G y NOR deberían ser comparados en el futuro, para averiguar si la información citogenética detallada (i.e., brazos cromosómicos en distintas combinaciones) confirma sus posiciones filogenéticas basadas en datos moleculares. Por otra parte, Euneomys chinchilloides y Loxodontomys pikumche, habitantes de Chile central que tienen cariotipos derivados, y P. x. xanthopygus, de distribución austral que posee un cromosoma X derivado (Walker et al. 1991), deberían también ser consideradas como especies derivadas que atestiguan los extremos divergentes de sus respectivas líneas filéticas. Los datos moleculares aquí presentados son consistentes con estas derivaciones geográficas separadas hacia el norte y hacia el sur respectivamente, desde un centro de diversificación en el Altiplano Sur.

AGRADECIMIENTOS

Los trabajos de terreno y laboratorio fueron financiados por los Proyectos del Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología, Chile, FONDECYT 198 0711 (a L.W.) y FONDECYT 196-0382 (a C.Z.). Agradecemos a la Dra. Mary Delany (Universidad de California, Davis, USA) por proporcionarnos la sonda para ADNr; al Servicio Agrícola y Ganadero por otorgarnos los permisos correspondientes de captura; a Corporación Nacional Forestal por los permisos para trabajar en áreas del Servicio Nacional de Áreas Silvestres Protegidas del Estado; a los Sres. José Yáñez y Juan Carlos Torres (Museo Nacional de Historia Natural) por permitirnos examinar material de colecciones a su cargo; igualmente, agradecemos al Sr. Juan Oyarce, por su ayuda en la recolecta y mantención de los animales.

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Editores Invitados: R. Godoy-Herrera y G. Gajardo
Recibido el 5 de abril de 2000; aceptado el 18 de septiembre de 2000

ANEXO 1

Los especímenes analizados (con los números de colección entre paréntesis) corresponden a los
siguientes taxa (con abreviatura de tres letras utilizada en el texto), cuyos nombres siguen a Musser &
Carleton (1993). Se indica si los ejemplares fueron utilizados para análisis de cromosomas (cro),
electroforesis de proteínas (elec) o secuenciación del gen para citocromo b (citb)

The analysed specimens (with collection numbers between brackets) correspond to the following taxa (with three
letter abreviations used in the text), whose names follow Muster & Carleton (1993). It is stated whether specimens
were used for chromosome analysis (cro), protein lectrophoresis (elec) or cytochrome b gene sequencing (citb)

Andinomys edax (Aed): CHILE: I Región: Putre, 1 macho (LCM 677, cro, elec) y 1 hembra (LCM 678, cro, elec).

Auliscomys boliviensis (Abo): CHILE: I Región: Parinacota, 3 machos (LCM 617, cro, 644, elec; 2035, elec); Las Cuevas, 1 macho (LCM 1294, cro).

Auliscomys sublimis (Asu): CHILE: I Región: Parinacota, 1 macho (LCM 613, cro, elec); Choquelimpie, 1 hembra (LCM 1194, cro). GenBank number U86816 (citb).

Eligmodontia hirtipes (Ehi): CHILE: I Región: Parinacota, 110 km NE Arica, 1 macho (LCM 650); Choquelimpie, 114 km NE Arica, 1 macho (LCM 1193) y 3 hembras (LCM 1283, citb, 1438, 1439); II Región: Quebrada Talarin, Iquique, 1 hembra (LCM 1748).

Eligmodontia puerulus (Epu): CHILE: II Región: Tumbre, 40 km SE Toconao, 5 machos (LCM 1927, 1929, 1932, 1991, citb, cro; 1993) y 4 hembras (LCM 1926, 1928, 1992 y 1869); 10 km dentro del Salar de Atacama, 19 km SE Toconao, 1 macho (LCM 1933).

Eligmodontia moreni: (Emo), ARGENTINA: Caucharí, Provincia de Salta, 3 machos (LCM 1702, 1703, y 1704).

Eligmodontia morgani (Emo): GenBank number AF108691, citb.

Eligmodontia typus (Ety) : GenBank number AF108692, citb.

Euneomys chinchilloides: (Ech): CHILE: Región Metropolitana: Farellones, 2 machos (LCM 631, 771, cro) y 6 hembras (LCM 334, 341, 772, 773, 774, 788, cro).

Loxodontomys micropus: (Lmi): CHILE: X Región: Valdivia, 1 macho (LCM 414, cro) y 1 hembra (LCM 425, cro). GenBank number AF108690 (citb).

Loxodontomys pikumche: (Lpi): CHILE: VI Región, San Fernando, 1 macho (LCM 1296, cro) y 1 hembra (LCM 1297, cro).

Phyllotis amicus (Pam) : GenBank number U86817 (citb).

Phyllotis andium (Pan): GenBank number U86818.1 (citb).

Phyllotis darwini (Pda): CHILE: IV Región: Fray Jorge, 1 macho (LCM 1955, cro, elec) y 1 hembra (LCM 1680, cro); Aucó, 1 macho (LCM 755, cro) y 2 hembras (LCM 723, 729, cro); Talinay, 1 macho (LCM 995, cro); Totoralillo, 1 hembra (LCM 1745, cro, elec); Las Tacas; 4 machos (LCM 234, 667, 694, elec, cro; 740, elec) y 3 hembras (LCM 222, 262, 667, cro); Región Metropolitana: Los Domínicos, 1 macho (LCM 637, cro, elec). GenBank number U86818.1 (citb).

Phyllotis limatus (Pli): GenBank number U86821.1 (citb).

Phyllotis magister (Pma): CHILE: I Región: Desembocadura Río Loa, 9 machos (LCM 1693, 1728, 1713, 1730, 1736, 1739, MHN 449, D3, D5, cro) y 5 hembras (LCM 1691, 2054, 1741, MHN 498, D4, cro); Putre, 1 macho (LCM 196, cro) y 1 hembra (LCM 251, cro); II Región: Ojo Opache, 7 machos (LCM 1804, 1805, 1806, 1813, 1817, 1914, 2000, cro) y 2 hembras (LCM 1848, 1894, cro).

Phyllotis osgoodi (Posg): CHILE: I Región: Putre, 1 hembra (LCM 251, cro); Parinacota, 1 macho (LCM 241, cro) y 1 hembra (LCM 638, cro, citb).

Phyllotis osilae (Pos) : GenBank number U86829.1 (citb).

Phyllotis wolffsohni (Pwo): GenBank number U86834.1(citb).

Phyllotis xanthopygus rupestris (Pxr): CHILE: II Región: San Pedro de Atacama, 3 machos (LCM 1766, 1780, 1792, cro); Quebrada de Jerez, Toconao, 1 hembra (LCM 2044, cro).

Phyllotis xanthopygus vaccarum (Pxv): CHILE: Región Metropolitana: Farellones, 5 machos (LCM 730, elec; 745, 746, 747b, cro, elec; LCM 1798, cro, elec) y 1 hembra (LCM 1913, cro, elec); Baños Morales, 1 hembra (LCM 587, cro, elec).

Phyllotis xanthopygus xanthopygus (Pxx): CHILE: XI Región, Chile Chico, 3 machos (LCM 1684, 1308, 1160, cro). GenBank number AF108693.1 (citb).