A Amazônia é a maior e mais rica floresta tropical do mundo, fonte de uma grande quantidade de espécies de plantas e o principal repositório de serviços ecossistêmicos relevantes globalmente. A floresta é também o berço de muitas espécies vegetais nativas da região Neotropical, e uma quantidade significativa delas desempenhou um importante papel na história da humanidade desde o início do Holoceno. Estudar a origem e a história natural desses grupos é, portanto, a base para construir uma compreensão holística sobre a Amazônia, e o grupo dos cacaus, com espécies tradicionalmente alocadas em dois gêneros Theobroma e Herrania mostra-se como um ótimo modelo de estudo. Neste projeto de doutorado, propus revisar o estado nomenclatural e taxonômico das espécies silvestres de cacaus, estudando a evolução morfológica e genômica populacional de táxons selecionados. Especificamente, os objetivos desta tese são (1) revisar morfologia e distribuição dos táxons de Theobroma e Herrania atualmente reconhecidos, reavaliando as delimitações taxonômicas a nível específico; (2) buscar sinapomorfias morfológicas e discutir a evolução de tais caracteres; (3) avaliar como a diversidade genômica de populações de cacau (T. cacao) se comporta em relação aos seus níveis de divergência de genes sob seleção; e (4) explorar a origem e história natural do cupuaçu (T. grandiflorum), uma espécie economicamente relevante no Brasil, conhecida por seus frutos enormes e apreciada por sua polpa. Esta tese está organizada em nove capítulos e quatro partes: tratamento taxonômico, filogenética e evolução, genômica populacional e mobilização de dados e estudos derivados, cada parte abordando um ou mais objetivos associados a este projeto. Primeiramente, meus resultados para a revisão taxonômica consistem em descrições completas e atualizadas para um total de 35 espécies de Theobroma/Herrania alocadas em seis seções, além de três espécies novas. Em segundo lugar, uma nova filogenia revelou a parafilia de Theobroma e subsidiou o restabelecimento de Theobroma incluindo Herrania como uma de suas seções. Em terceiro lugar, usando uma abordagem de sequenciamento de alto rendimento, pude rastrear os efeitos diferenciais de seleção natural/artificial em diferentes populações de cacau. Além disso, demonstrei pela primeira vez que o cupuaçu não uma espécie selvagem, mas sim uma forma domesticada criada a partir de seu parente próximo, o cupuí (T. subincanum), de modo que eu pude não apenas rastrear onde e quando o cupuaçu se originou, mas também mostrar a existência de um único evento de domesticação ocorrido no Médio-Alto Amazonas no Holoceno Médio, mediado por povos indígenas que manipulavam a floresta muito antes da colonização europeia. Finalmente, apresento um banco de dados de coleções de espécimes preservados de Theobroma, e descrevo um estudo que discute a área nativa de T. cacao, sob uma perspectiva de sensoriamento remoto. Os resultados desta tese não apenas impactam profundamente o entendimento sobre as espécies de cacaus nativas, a evolução da flora e dos povos da Amazônia, mas iluminam uma série de aspectos acerca da origem e história natural dos parentes silvestres de espécies cultivadas.

Amazonia is the largest and most biodiverse rainforest of the world, source of a large amount of plant species, and the main repository of ecosystem services relevant globally. The forest is the cradle of many plants from Tropical Americas, and a significant amount of these have played a major role in human history since early Holocene. Studying the origin and history of such groups is, therefore, the basis to build an integrative understanding of Amazonia, and the cacao group, with species traditionally allocated to two generaTheobroma and Herrania is one such example. In this PhD project, I revisited the nomenclatural and taxonomic status of the wild cacao species, associated to an assessment of morphological, evolutionary and populational genomics of selected taxa. Specifically, I aimed at (1) revisit the morphology and distribution of current taxa, reevaluating taxonomic delimitations at species levels; (2) look for morphological synapomorphies and discuss how the evolution of such characters might have occurred; (3) evaluate how genetic variation of populations of cacao (T. cacao) behave regarding its divergence levels of genes under selection; and (4) depict the origin and geographic history of cupuaçu (T. grandiflorum), a tree crop economically relevant in Brazil, known for its humongous fruit and appreciated for its pulp. This dissertation is organized in nine chapters and four parts: taxonomic treatment, phylogenetics and evolution, populational genomics and data mobilization and by-product studies, each one tackling one or more goals associated to this project. First, results for the taxonomic revision consist of complete and updated descriptions of a total of 35 species of Theobroma/Herrania divided into six sections, including three new species here described. Second, a new phylogeny revealed the paraphyly of Theobroma, all of which subsidized a reestablishment of Theobroma including Herrania as a section of the first. Third, using a high-throughput sequencing approach, I could track differential effects of selection on different populations of cacao. Additionally, for the first time I demonstrated that cupuaçu is actually not a natural species, but a domesticated form selected from a wild close relative, cupuí (T. subincanum), so that I could not only track where and when this happened, but also pinpointed a single domestication event that happened in the Middle-Upper Amazon Basin in the mid-Holocene, mediated by indigenous people that had the forest as its source of livelihood long before European colonization. Finally, I compiled a biodiversity dataset of preserved specimen collections of Theobroma, and I present a by-product study that discussed the native area of T. cacao under a remote sensing approach. Results not only deeply impact our understanding on the evolution of wild cacao species, the flora and the people from Amazonia, but shed light on the study of the origin and history of wild crop relatives as a whole.