Transcriptome data from silica-preserved leaf tissue reveal gene flow patterns in a Caribbean bromeliad.

BACKGROUND AND AIMS: Transcriptome sequencing is a cost-effective approach that allows researchers to study a broad range of questions. However, to preserve RNA for transcriptome sequencing, tissue is often kept in special conditions, such as immediate ultracold freezing. Here, we demonstrate that RNA can be obtained from 6-month-old, field-collected samples stored in silica gel at room temperature. Using these transcriptomes, we explore the evolutionary relationships of the genus Pitcairnia (Bromeliaceae) in the Dominican Republic and infer barriers to gene flow. METHODS: We extracted RNA from silica-dried leaf tissue from 19 Pitcairnia individuals collected across the Dominican Republic. We used a series of macro- and micro-evolutionary approaches to examine the relationships and patterns of gene flow among individuals. KEY RESULTS: We produced high-quality transcriptomes from silica-dried material and demonstrated that evolutionary relationships on the island match geography more closely than species delimitation methods. A population genetic examination indicates that a combination of ecological and geographical features presents barriers to gene flow in Pitcairnia. CONCLUSIONS: Transcriptomes can be obtained from silica-preserved tissue. The genetic diversity among Pitcairnia populations does not warrant classification as separate species, but the Dominican Republic contains several barriers to gene flow, notably the Cordillera Central mountain range.

Lessons from COP15 on effective scientific engagement in biodiversity policy processes.

The Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework was adopted by parties to the Convention on Biological Diversity in December 2022. The aftermath of these negotiations provides an opportunity to draw lessons as to how ecological and evolutionary science can more effectively inform policy. We examined key challenges that limit effective engagement by scientists in the biodiversity policy process, drawing parallels with analogous challenges within global climate negotiations. Biodiversity is multifaceted, yet represents only one framing for nature's contributions to people, complicating the nexus between evidence and values in development of the framework's targets. Processes generating biodiversity and driving its loss are multiscalar, challenging development of an evidence base for globally standardized targets. We illustrated these challenges by contrasting development of 2 key elements of the framework. The genetic diversity element of the framework's target 4 is directly related to the framework's primary goals, but its complexity required development of novel engagement skills. The target for protected areas was easily communicated but more indirectly related to biodiversity outcomes; evidence from ecological and social science was essential to communicating the context and limitations of this relationship. Scientists can strengthen the effectiveness of global agreements and address challenges arising from complexity, scaling, capacity limitations, and the interplay of science and values, if they can prioritize communication, consensus-building, and networking skills and engage throughout the process, from development of an evidence base to implementation.

Lecciones de la COP15 sobre la participación científica efectiva en los procesos políticos de biodiversidad Resumen El Marco Global de la Biodiversidad de Kunming­Montreal lo adoptaron los participantes de la Convención sobre la Diversidad Biológica en diciembre 2022. Las consecuencias de estas negociaciones proporcionan una oportunidad para tomar lecciones de cómo la ciencia evolutiva y ecológica puede orientar de mejor manera a las políticas. Examinamos los retos clave que limitan la participación efectiva de los científicos en el proceso de políticas de la biodiversidad, estableciendo paralelismos con los retos análogos en las negociaciones climáticas mundiales. La biodiversidad es multifacética y aun así representa sólo un marco para las contribuciones que tiene la naturaleza para las personas, lo que complica el nexo entre la evidencia y los valores en el desarrollo de los objetivos del marco. Los procesos que generan la biodiversidad y causan su pérdida son multiescalares, lo que representa un reto para el desarrollo de una base de evidencias para tener objetivos mundiales estandarizados. Ilustramos estos retos con el contraste del desarrollo de dos elementos clave del marco. El elemento de la diversidad genética en el objetivo 4 del marco está relacionado directamente con los objetivos principales del marco, pero su complejidad requiere el desarrollo de habilidades novedosas de participación. El objetivo para las áreas protegidas se comunicó con facilidad, pero estuvo relacionado de forma más indirecta con los resultados de biodiversidad; la evidencia de las ciencias sociales y ecológicas fue esencial para comunicar el contexto y las limitaciones de esta relación. Los científicos pueden fortalecer la efectividad de los acuerdos globales y abordar los retos que surgen de la complejidad, el escalamiento, las limitaciones en la capacidad y la interacción de la ciencia y los valores, si pueden priorizar la comunicación, la llegada a consensos y el conocimiento de redes y participan durante el proceso, a partir del desarrollo de una evidencia base hasta la implementación.

The potential influence of genome-wide adaptive divergence on conservation translocation outcome in an isolated greater sage-grouse population.

Conservation translocations are an important conservation tool commonly employed to augment declining or reestablish extirpated populations. One goal of augmentation is to increase genetic diversity and reduce the risk of inbreeding depression (i.e., genetic rescue). However, introducing individuals from significantly diverged populations risks disrupting coadapted traits and reducing local fitness (i.e., outbreeding depression). Genetic data are increasingly more accessible for wildlife species and can provide unique insight regarding the presence and retention of introduced genetic variation from augmentation as an indicator of effectiveness and adaptive similarity as an indicator of source and recipient population suitability. We used 2 genetic data sets to evaluate augmentation of isolated populations of greater sage-grouse (Centrocercus urophasianus) in the northwestern region of the species range (Washington, USA) and to retrospectively evaluate adaptive divergence among source and recipient populations. We developed 2 statistical models for microsatellite data to evaluate augmentation outcomes. We used one model to predict genetic diversity after augmentation and compared these predictions with observations of genetic change. We used the second model to quantify the amount of observed reproduction attributed to transplants (proof of population integration). We also characterized genome-wide adaptive divergence among source and recipient populations. Observed genetic diversity (HO = 0.65) was higher in the recipient population than predicted had no augmentation occurred (HO = 0.58) but less than what was predicted by our model (HO = 0.75). The amount of shared genetic variation between the 2 geographically isolated resident populations increased, which is evidence of periodic gene flow previously assumed to be rare. Among candidate adaptive genes associated with elevated fixation index (FST) (143 genes) or local environmental variables (97 and 157 genes for each genotype-environment association method, respectively), we found clusters of genes with related functions that may influence the ability of transplants to use local resources and navigate unfamiliar environments and their reproductive potential, all possible reasons for low genetic retention from augmentation.

Influencia potencial de la divergencia adaptativa a nivel genoma sobre el resultado de la reubicación para conservación en una población aislada de urogallo mayor Resumen Las reubicaciones para conservación son una herramienta importante que se usa con frecuencia para aumentar las poblaciones en declinación o reestablecer las poblaciones erradicadas. Una de las metas de este aumento es incrementar la diversidad genética y reducir el riesgo de depresión endogámica (es decir, rescate genético). Sin embargo, la introducción de individuos de una población con divergencia significativa puede perturbar los rasgos coadaptados y reducir la aptitud local (es decir, depresión exogámica). La información genética es cada vez más accesible para las especies silvestres y puede proporcionar conocimiento único con respecto a la presencia y retención de la variación genética introducida a partir del aumento como un indicador de eficiencia y las similitudes adaptativas como un indicador de la idoneidad de la población de origen y la receptora. Usamos dos conjuntos de datos genéticos para evaluar el aumento de las poblaciones aisladas del urogallo mayor (Centrocercus urophasianus) en la región noroeste de la distribución de la especie (Washington, EUA) y para evaluar de forma retrospectiva la divergencia adaptativa entre la población de origen y la receptora. Desarrollamos dos modelos estadísticos para los datos microsatelitales para así evaluar los resultados del aumento. Usamos un modelo para predecir la diversidad genética después del aumento y comparamos estas predicciones con observaciones del cambio genético. Usamos el segundo modelo para cuantificar el aumento de la reproducción observada atribuida a las reubicaciones (evidencia de la integración poblacional). También caracterizamos la divergencia adaptativa a nivel genoma entre la población de origen y la población receptora. La diversidad genética observada (HO = 0.65) fue mayor de lo que se predijo en la población receptora de no haber ocurrido el aumento (HO = 0.58) pero menor de lo que se predijo en nuestro modelo (HO = 0.75). El aumento de la variación genética compartida entre las dos poblaciones residentes geográficamente aisladas incrementó, lo cual es evidencia de un flujo génico periódico que antes se supuso casi no ocurría. Entre los genes adaptativos candidatos asociados a una FST elevada (143 genes) o a variables ambientales locales (97 y 157 genes para cada método de asociación entre el ambiente y el genotipo, respectivamente) encontramos grupos de genes con funciones relacionadas que pueden influir sobre la habilidad de cada reubicación para usar recursos locales y navegar ambientes desconocidos y su potencial reproductivo, todas posibles razones para la baja retención genética en el aumento.

[Familial aggregation in Irritable Colon Syndrome in Mexican patients. A case-control study]. / Agregación familiar en el síndrome de colon irritable en pacientes mexicanos. Un estudio de casos y controles.

OBJECTIVE: To determine a family aggregation pattern of Irritable Bowel Syndrome (IBS). DESIGN: it is a case-control study with a 1.2 ratio. SETTING: External consultation of a general family medicine practice. PARTICIPANTS: men and women from 18 to 60 years old. Cases (40): people with IBS according to the Rome IV criteria, and Controls (80): relatives without gastrointestinal disease. MAIN MEASUREMENTS: Sociodemographic variables, related stressful events, predominant evacuation patterns, and family repetition patterns for IBS. Data were analyzed with descriptive and inferential statistics. Chi-square for categorical data (< p.05 as significant) estimate of ORs with 95% confidence interval. The institutional ethics committee approved it. RESULTS: The IBS presentation pattern was repeated in relatives, mainly first-degree. The risk of suffering from IBS was higher when the father reported it (OR 11.2 (95% CI; 1.2 -100.1), than the mother OR 3,7 (95% CI; 1.4 - 9.9), sibling OR 2.8 (95% CI; 1.1 - 6.6. In both groups, the relative who most frequently presented IBS was in the collateral line (sibling) (37.5% in cases vs. 17.5% in controls (p=0.023). In both groups, the predominant gender was female, with 80. 0% in cases and 57.5% in controls. CONCLUSION: SII has a familial recurrence pattern in the Mexican population. The disease is more frequent in first-degree relatives. It is important to elucidate the importance of the role that plays genetic background vs. the influence of the family environment in SII.

Linking life history to landscape for threatened species conservation in a multiuse region.

Landscape-scale conservation that considers metapopulation dynamics will be essential for preventing declines of species facing multiple threats to their survival. Toward this end, we developed a novel approach that combines occurrence records, spatial-environmental data, and genetic information to model habitat, connectivity, and patterns of genetic structure and link spatial attributes to underlying ecological mechanisms. Using the threatened northern quoll (Dasyurus hallucatus) as a case study, we applied this approach to address the need for conservation decision-making tools that promote resilient metapopulations of this threatened species in the Pilbara, Western Australia, a multiuse landscape that is a hotspot for biodiversity and mining. Habitat and connectivity were predicted by different landscape characteristics. Whereas habitat suitability was overwhelmingly driven by terrain ruggedness, dispersal was facilitated by proximity to watercourses. Although there is limited evidence for major physical barriers in the Pilbara, areas with high silt and clay content (i.e., alluvial and hardpan plains) showed high resistance to dispersal. Climate subtlety shaped distributions and patterns of genetic turnover, suggesting the potential for local adaptation. By understanding these spatial-environmental associations and linking them to life-history and metapopulation dynamics, we highlight opportunities to provide targeted species management. To support this, we have created habitat, connectivity, and genetic uniqueness maps for conservation decision-making in the region. These tools have the potential to provide a more holistic approach to conservation in multiuse landscapes globally.

La conservación a nivel del paisaje que incluye las dinámicas metapoblacionales será esencial para prevenir la declinación de especies con múltiples amenazas a su supervivencia. Enfocados en este fin, desarrollamos una estrategia novedosa que combina los registros presenciales, datos espacio-ambientales e información genética para modelar la conectividad de hábitat y los patrones de estructura genética y conectar los atributos espaciales con los mecanismos ecológicos subyacentes. Usamos al cuol del norte (Dasyurus hallucatus) como estudio de caso para aplicar esta estrategia y abordar la necesidad de herramientas de decisión en la conservación que promuevan metapoblaciones resilientes de esta especie en la Pilbara de Australia Occidental, un paisaje multiusos que es un punto caliente para la biodiversidad y la minería. Diferentes características del paisaje pronosticaron la conectividad y el hábitat. Mientras que la escabrosidad del terreno causó enormemente la idoneidad del hábitat, la dispersión estuvo propiciada por la proximidad a los cauces. Aunque hay evidencias limitadas de barreras físicas importantes en la Pilbara, las áreas con un contenido elevado de limo y arcilla (es decir, planicies aluviales y de alio) mostraron una gran resistencia a la dispersión. La matización climática determinó la distribución y los patrones del recambio genético, lo que sugiere un potencial para la adaptación local. Si entendemos estas asociaciones espacio-ambientales y las conectamos con las dinámicas metapoblacionales y de historia de vida, podemos resaltar las oportunidades para proporcionar un manejo focalizado de la especie. Para respaldar esto hemos creado mapas de hábitat, conectividad y singularidad genética para las decisiones de conservación en la región. Estas herramientas tienen el potencial de proporcionar una estrategia más holística para la conservación en los paisajes multiusos de todo el mundo.

Validating graph-based connectivity models with independent presence-absence and genetic data sets.

Habitat connectivity is a key objective of current conservation policies and is commonly modeled by landscape graphs (i.e., sets of habitat patches [nodes] connected by potential dispersal paths [links]). These graphs are often built based on expert opinion or species distribution models (SDMs) and therefore lack empirical validation from data more closely reflecting functional connectivity. Accordingly, we tested whether landscape graphs reflect how habitat connectivity influences gene flow, which is one of the main ecoevolutionary processes. To that purpose, we modeled the habitat network of a forest bird (plumbeous warbler [Setophaga plumbea]) on Guadeloupe with graphs based on expert opinion, Jacobs' specialization indices, and an SDM. We used genetic data (712 birds from 27 populations) to compute local genetic indices and pairwise genetic distances. Finally, we assessed the relationships between genetic distances or indices and cost distances or connectivity metrics with maximum-likelihood population-effects distance models and Spearman correlations between metrics. Overall, the landscape graphs reliably reflected the influence of connectivity on population genetic structure; validation R2 was up to 0.30 and correlation coefficients were up to 0.71. Yet, the relationship among graph ecological relevance, data requirements, and construction and analysis methods was not straightforward because the graph based on the most complex construction method (species distribution modeling) sometimes had less ecological relevance than the others. Cross-validation methods and sensitivity analyzes allowed us to make the advantages and limitations of each construction method spatially explicit. We confirmed the relevance of landscape graphs for conservation modeling but recommend a case-specific consideration of the cost-effectiveness of their construction methods. We hope the replication of independent validation approaches across species and landscapes will strengthen the ecological relevance of connectivity models.

La conectividad entre hábitats es un objetivo fundamental de las políticas de conservación actuales y con frecuencia se modela con grafos de paisaje (conjuntos de teselas de hábitat [nodos] conectados por vías potenciales de dispersión [enlaces]). Estos grafos se construyen a menudo con opiniones de expertos y modelos de distribución de especies (MDE), por lo que carecen de la validación empírica a partir de datos que reflejan de mejor manera la conectividad funcional. Por consiguiente, analizamos si los grafos de paisaje reflejan cómo la conectividad de hábitats influye sobre el flujo genético, que es uno de los principales procesos evolutivos. Con este propósito, modelamos la red de hábitats de un ave forestal (Setophaga plumbea) en Guadalupe con grafos basados en la opinión de un experto, en el índice de especialización de Jacobs o en un MDE. Usamos datos genéticos (712 aves de 27 poblaciones) para computar los índices genéticos locales y las distancias genéticas entre pares de poblaciones. Por último, analizamos las relaciones entre los índices o distancias genéticas y las distancias de costo o las métricas de conectividad con modelos de distancias de tipo maximum-likelihood-population-effect y correlaciones de Spearman entre las métricas e índices. En general, los grafos de paisaje reflejaron de manera confiable la influencia de la conectividad sobre la estructura genética de las poblaciones; el R2 de validación llegó hasta 0.30 y los coeficientes de correlación llegaron hasta 0.71. Aun así, la relación entre la pertinencia ecológica de los grafos, los requerimientos de datos y los métodos de construcción y análisis no fue directa porque los grafos basados en el método de construcción el más complejo (modelado a partir de la distribución de la especie) a veces tuvieron menos pertinencia ecológica que los otros. Los métodos de validación cruzada y los análisis de sensibilidad nos permitieron hacer espacialmente explícitas las ventajas y limitaciones de cada método de construcción. Así, confirmamos la pertinencia que tienen los grafos de paisaje para la conservación, aunque recomendamos se considere caso por caso el ratio entre la complejidad y la calidad de los métodos de construcción. Esperamos que la replicación de estrategias de validación independiente por varios paisajes y especies fortalezcan la pertinencia ecológica de los modelos de conectividad.

Importance of timely metadata curation to the global surveillance of genetic diversity.

Genetic diversity within species represents a fundamental yet underappreciated level of biodiversity. Because genetic diversity can indicate species resilience to changing climate, its measurement is relevant to many national and global conservation policy targets. Many studies produce large amounts of genome-scale genetic diversity data for wild populations, but most (87%) do not include the associated spatial and temporal metadata necessary for them to be reused in monitoring programs or for acknowledging the sovereignty of nations or Indigenous peoples. We undertook a distributed datathon to quantify the availability of these missing metadata and to test the hypothesis that their availability decays with time. We also worked to remediate missing metadata by extracting them from associated published papers, online repositories, and direct communication with authors. Starting with 848 candidate genomic data sets (reduced representation and whole genome) from the International Nucleotide Sequence Database Collaboration, we determined that 561 contained mostly samples from wild populations. We successfully restored spatiotemporal metadata for 78% of these 561 data sets (n = 440 data sets with data on 45,105 individuals from 762 species in 17 phyla). Examining papers and online repositories was much more fruitful than contacting 351 authors, who replied to our email requests 45% of the time. Overall, 23% of our email queries to authors unearthed useful metadata. The probability of retrieving spatiotemporal metadata declined significantly as age of the data set increased. There was a 13.5% yearly decrease in metadata associated with published papers or online repositories and up to a 22% yearly decrease in metadata that were only available from authors. This rapid decay in metadata availability, mirrored in studies of other types of biological data, should motivate swift updates to data-sharing policies and researcher practices to ensure that the valuable context provided by metadata is not lost to conservation science forever.

Importancia de la curación oportuna de metadatos para la vigilancia mundial de la diversidad genética Resumen La diversidad genética intraespecífica representa un nivel fundamental, pero a la vez subvalorado de la biodiversidad. La diversidad genética puede indicar la resiliencia de una especie ante el clima cambiante, por lo que su medición es relevante para muchos objetivos de la política de conservación mundial y nacional. Muchos estudios producen una gran cantidad de datos sobre la diversidad a nivel genético de las poblaciones silvestres, aunque la mayoría (87%) no incluye los metadatos espaciales y temporales asociados para que sean reutilizados en los programas de monitoreo o para reconocer la soberanía de las naciones o los pueblos indígenas. Realizamos un "datatón" distribuido para cuantificar la disponibilidad de estos metadatos faltantes y para probar la hipótesis que supone que esta disponibilidad se deteriora con el tiempo. También trabajamos para reparar los metadatos faltantes al extraerlos de los artículos asociados publicados, los repositorios en línea y la comunicación directa con los autores. Iniciamos con 838 candidatos de conjuntos de datos genómicos (representación reducida y genoma completo) tomados de la colaboración internacional para la base de datos de secuencias de nucleótidos y determinamos que 561 incluían en su mayoría muestras tomadas de poblaciones silvestres. Restauramos con éxito los metadatos espaciotemporales en el 78% de estos 561 conjuntos de datos (n = 440 conjuntos de datos con información sobre 45,105 individuos de 762 especies en 17 filos). El análisis de los artículos y los repositorios virtuales fue mucho más productivo que contactar a los 351 autores, quienes tuvieron un 45% de respuesta a nuestros correos. En general, el 23% de nuestras consultas descubrieron metadatos útiles. La probabilidad de recuperar metadatos espaciotemporales declinó de manera significativa conforme incrementó la antigüedad del conjunto de datos. Hubo una disminución anual del 13.5% en los metadatos asociados con los artículos publicados y los repositorios virtuales y hasta una disminución anual del 22% en los metadatos que sólo estaban disponibles mediante la comunicación con los autores. Este rápido deterioro en la disponibilidad de los metadatos, duplicado en estudios de otros tipos de datos biológicos, debería motivar la pronta actualización de las políticas del intercambio de datos y las prácticas de los investigadores para asegurar que en las ciencias de la conservación no se pierda para siempre el contexto valioso proporcionado por los metadatos.

Guidelines for genetic monitoring of translocated plant populations.

Plant translocation is a useful tool for implementing assisted gene flow in recovery plans of critically endangered plant species. Although it helps to restore genetically viable populations, it is not devoid of genetic risks, such as poor adaptation of transplants and outbreeding depression in the hybrid progeny, which may have negative consequences in terms of demographic growth and plant fitness. Hence, a follow-up genetic monitoring should evaluate whether the translocated populations are genetically viable and self-sustaining in the short and long term. The causes of failure to adjust management responses also need to be identified. Molecular markers and fitness-related quantitative traits can be used to determine whether a plant translocation enhanced genetic diversity, increased fitness, and improved the probability of long-term survival. We devised guidelines and illustrated them with studies from the literature to help practitioners determine the appropriate genetic survey methods so that management practices can better integrate evolutionary processes. These guidelines include methods for sampling and for assessing changes in genetic diversity and differentiation, contemporary gene flow, mode of local recruitment, admixture level, the effects of genetic rescue, inbreeding or outbreeding depression and local adaptation on plant fitness, and long-term genetic changes.

Directrices para el Monitoreo Genético de Poblaciones de Plantas Translocadas Resumen La translocación de plantas es una herramienta útil para implementar el flujo génico asistido en los planes de recuperación de especies de plantas en peligro crítico. Aunque ayuda a restaurar poblaciones genéticamente viables, no está exento de riesgos genéticos, como la baja adaptación de los trasplantes y la depresión por exogamia en la progenie híbrida, que pueden tener consecuencias negativas en términos de crecimiento demográfico y adaptabilidad de las plantas. Por tanto, un monitoreo genético de seguimiento debería evaluar si las poblaciones translocadas son genéticamente viables y autosustentables en el corto y largo plazos. Las causas del fracaso al ajustar respuestas de manejo también deben ser identificadas. Se pueden utilizar marcadores moleculares y atributos relacionados con la adaptabilidad para determinar si una translocación de plantas aumentó la diversidad genética, incrementó la adaptabilidad y mejoró la probabilidad de supervivencia a largo plazo. Diseñamos directrices y las ilustramos con estudios en la literatura para ayudar a que los practicantes determinen los métodos de monitoreo genético adecuados para que las prácticas de manejo integren procesos evolutivos de mejor manera. Estas directrices incluyen métodos para muestrear y evaluar cambios en la diversidad y diferenciación genética; el flujo génico contemporáneo; la forma de reclutamiento local; el nivel de mezcla; los efectos del rescate genético, la depresión por endogamia o exogamia y la adaptación local sobre la adaptabilidad de las plantas y los cambios genéticos a largo plazo.

Genomic erosion in a demographically recovered bird species during conservation rescue.

The pink pigeon (Nesoenas mayeri) is an endemic species of Mauritius that has made a remarkable recovery after a severe population bottleneck in the 1970s to early 1990s. Prior to this bottleneck, an ex situ population was established from which captive-bred individuals were released into free-living subpopulations to increase population size and genetic variation. This conservation rescue led to rapid population recovery to 400-480 individuals, and the species was twice downlisted on the International Union for the Conservation of Nature (IUCN) Red List. We analyzed the impacts of the bottleneck and genetic rescue on neutral genetic variation during and after population recovery (1993-2008) with restriction site-associated sequencing, microsatellite analyses, and quantitative genetic analysis of studbook data of 1112 birds from zoos in Europe and the United States. We used computer simulations to study the predicted changes in genetic variation and population viability from the past into the future. Genetic variation declined rapidly, despite the population rebound, and the effective population size was approximately an order of magnitude smaller than census size. The species carried a high genetic load of circa 15 lethal equivalents for longevity. Our computer simulations predicted continued inbreeding will likely result in increased expression of deleterious mutations (i.e., a high realized load) and severe inbreeding depression. Without continued conservation actions, it is likely that the pink pigeon will go extinct in the wild within 100 years. Conservation rescue of the pink pigeon has been instrumental in the recovery of the free-living population. However, further genetic rescue with captive-bred birds from zoos is required to recover lost variation, reduce expression of harmful deleterious variation, and prevent extinction. The use of genomics and modeling data can inform IUCN assessments of the viability and extinction risk of species, and it helps in assessments of the conservation dependency of populations.

La paloma rosada (Nesoenas mayeri) es una especie endémica de Mauricio que se ha recuperado impresionantemente después de un grave cuello de botella poblacional a principios de la década de 1970 que duró hasta inicios de la década de 1990. Antes de este cuello de botella se había establecido una población ex situ de la cual se liberaban individuos reproducidos en cautiverio a las subpoblaciones en libertad para incrementar la variación genética y el tamaño poblacional. Este rescate de conservación derivó en una recuperación rápida de la población (400-480 individuos) y la especie cambió positivamente de categoría dos veces en la Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN). Analizamos los impactos del cuello de botella y el rescate genético sobre la variación genética neutral durante y después de la recuperación poblacional (de 1993 a 2008) mediante secuenciación RAD, análisis de microsatélites y análisis genéticos cuantitativos de los datos del libro genealógico de 1112 aves ubicadas en zoológicos de Europa y los Estados Unidos. Usamos simulaciones por computadora para estudiar los cambios pronosticados en la variación genética y en la viabilidad poblacional del pasado hacia el futuro. La variación genética declinó rápidamente, a pesar de la recuperación poblacional, y el tamaño efectivo de la población fue aproximadamente un orden de magnitud más pequeño que el tamaño del censo. La especie contó con una carga genética elevada de casi 15 equivalentes letales para la longevidad. Nuestras simulaciones pronostican que la endogamia continua probablemente resultará en un incremento en la expresión de mutaciones deletéreas (es decir, una carga realizada elevada) y en una depresión endogámica severa. Sin acciones continuas para la conservación, es probable que la paloma rosada esté extinta en vida libre dentro de cien años. El rescate de conservación de la paloma rosada ha sido fundamental en la recuperación de la población silvestre; sin embargo, se requiere de un rescate genético adicional con las aves de reproducción en cautiverio de los zoológicos para recuperar la variación perdida, reducir la expresión de la variación deletérea dañina y prevenir la extinción. El uso de la genómica y los datos modelados puede orientar las valoraciones de la UICN sobre la viabilidad y el riesgo de extinción de las especies, además de que ayuda en la evaluación de la dependencia que tienen las poblaciones de la conservación.

The immediate costs and long-term benefits of assisted gene flow in large populations.

With the genetic health of many plant and animal populations deteriorating due to climate change outpacing adaptation, interventions, such as assisted gene flow (AGF), may provide genetic variation necessary for populations to adapt to climate change. We ran genetic simulations to mimic different AGF scenarios in large populations and measured their outcomes on population-level fitness to determine circumstances in which it is worthwhile to perform AGF. In the absence of inbreeding depression, AGF was beneficial within a few generations only when introduced genotypes had much higher fitness than local individuals and traits affecting fitness were controlled by a few genes of large effect. AGF was harmful over short periods (e.g., first ∼10-20 generations) if there was strong outbreeding depression or introduced deleterious genetic variation. When the adaptive trait was controlled by many loci of small effect, the benefits of AGF took over 10 generations to realize-potentially too long for most climate-related management scenarios. The genomic integrity of the recipient population typically remained intact following AGF; the amount of genetic material from the donor population usually constituted no more of the recipient population's genome than the fraction of the population introduced. Significant genomic turnover (e.g., >50% replacement) only occurred when the selective advantage of the adaptive trait and translocation fraction were extremely high. Our results will be useful when adaptive management is used to maintain the genetic health and productivity of large populations under climate change.

Con el deterioro de la salud genética de muchas poblaciones de plantas y animales debido a la ventaja que le lleva el cambio climático a la adaptación, algunas intervenciones, como el flujo génico asistido (FGA), pueden proporcionar la variación genética necesaria para que las poblaciones se adapten al cambio climático. Simulamos diferentes escenarios de FGA aplicado en poblaciones grandes y medimos los resultados en la aptitud a nivel poblacional para determinar las circunstancias en las que merece la pena realizar FGA. Cuando no hubo depresión endogámica, el FGA produjo un beneficio en pocas generaciones sólo cuando se introdujeron genotipos que tenían una aptitud mucho mayor que los individuos locales y cuando unos cuantos genes de gran efecto controlaron los rasgos que afectaban a la aptitud. El flujo génico asistido fue dañino en periodos cortos (p.ej.: las primeras 10-20 generaciones) si existía una fuerte depresión exogámica o una variación genética deletérea introducida. Cuando muchos loci de pequeño efecto controlaron el rasgo adaptativo, los beneficios del FGA tardaron más de 10 generaciones en aparecer - un tiempo potencialmente muy largo para la mayoría de la gestión relacionada con el clima. La integridad genómica de la población receptora casi siempre permaneció intacta después del FGA; es decir, la cantidad de material genético de la población donante generalmente no constituyó más que la fracción de población introducida en el genoma de la población receptora. La rotación genómica significativa (p.ej.: reemplazos >50%) sólo ocurrió cuando la ventaja selectiva del rasgo adaptativo y la fracción de reubicación fueron extremadamente elevadas. Nuestros resultados serán útiles cuando se use la gestión adaptativa para mantener la salud genética y la productividad de las poblaciones grandes bajo el cambio climático.

Modeling minimum viable population size with multiple genetic problems of small populations.

An important goal for conservation is to define minimum viable population (MVP) sizes for long-term persistence of a species. There is increasing evidence of the role of genetics in population extinction; thus, conservation practitioners are starting to consider the effects of deleterious mutations (DM), in particular the effects of inbreeding depression on fitness. We sought to develop methods to account for genetic problems other than inbreeding depression in MVP estimates, quantify the effect of the interaction of multiple genetic problems on MVP sizes, and find ways to reduce the arbitrariness of time and persistence probability thresholds in MVP analyses. To do so, we developed ecoevolutionary quantitative models to track population size and levels of genetic diversity. We assumed a biallelic multilocus genome with loci under single or multiple, interacting genetic forces. We included mutation-selection-drift balance (for loci with DM) and 3 forms of balancing selection for loci for which variation is lost through genetic drift. We defined MVP size as the lowest population size that avoids an ecoevolutionary extinction vortex. For populations affected by only balancing selection, MVP size decreased rapidly as mutation rates increased. For populations affected by mutation-selection-drift balance, the MVP size increased rapidly. In addition, MVP sizes increased rapidly as the number of loci increased under the same or different selection mechanisms until even arbitrarily large populations could not survive. In the case of fixed number of loci under selection, interaction of genetic problems did not always increase MVP sizes. To further enhance understanding about interaction of genetic problems, there is need for more empirical studies to reveal how different genetic processes interact in the genome.

Resumen Un objetivo importante de la conservación es definir los tamaños de una población mínima viable (PMV) para la persistencia a largo plazo de una especie. Cada vez hay más evidencia del papel que tiene la genética en la extinción poblacional; por lo tanto, quienes practican la conservación comienzan a considerar los efectos de las mutaciones deletéreas (MD) causadas por los cambios en la adaptabilidad ocasionados por la depresión endogámica. Buscamos desarrollar varios métodos que consideren otros problemas genéticos además de la depresión endogámica en las estimaciones de la PMV, cuantifiquen el efecto de la interacción entre múltiples problemas genéticos sobre los tamaños de la PMV y encuentren maneras para reducir la arbitrariedad de los umbrales de tiempo y de probabilidad de persistencia en los análisis de la PMV. Para realizar lo anterior, desarrollamos unos modelos cuantitativos ecoevolutivos para darle seguimiento al tamaño poblacional y a los niveles de diversidad genética. Partimos de un supuesto genoma bialélico multilocus con loci bajo una o varias fuerzas genéticas en interacción. Incluimos un equilibrio de mutación-selección-deriva (para los loci con MD) y tres formas de selección equilibradora para los loci cuya variación se pierde mediante la deriva génica. Definimos el tamaño de la PMV como el tamaño poblacional más reducido que evita un vórtice de extinción ecoevolutiva. Para las poblaciones afectadas solamente por la selección equilibradora, el tamaño de la PMV disminuyó rápidamente conforme incrementaron las tasas de mutación. Para las poblaciones afectadas por el equilibrio mutación-selección-deriva, el tamaño de la PMV incrementó rápidamente. Además, los tamaños de la PMV incrementaron rápidamente conforme el número de loci incrementó bajo el mismo mecanismo de selección o alguno distinto hasta que las poblaciones arbitrariamente grandes no podían sobrevivir más. En el caso de un número fijo de loci bajo selección, la interacción de los problemas genéticos no siempre incrementó el tamaño de la PMV. Para incrementar aún más el conocimiento sobre las interacciones de los problemas genéticos, se necesitan más estudios empíricos que revelen cómo los diferentes procesos genéticos interactúan en el genoma.

Longitudinal monitoring of neutral and adaptive genomic diversity in a reintroduction.

Restoration programs in the form of ex-situ breeding combined with reintroductions are becoming critical to counteract demographic declines and species losses. Such programs are increasingly using genetic management to improve conservation outcomes. However, the lack of long-term monitoring of genetic indicators following reintroduction prevents assessments of the trajectory and persistence of reintroduced populations. We carried out an extensive monitoring program in the wild for a threatened small-bodied fish (southern pygmy perch, Nannoperca australis) to assess the long-term genomic effects of its captive breeding and reintroduction. The species was rescued prior to its extirpation from the terminal lakes of Australia's Murray-Darling Basin, and then used for genetically informed captive breeding and reintroductions. Subsequent annual or biannual monitoring of abundance, fitness, and occupancy over a period of 11 years, combined with postreintroduction genetic sampling, revealed survival and recruitment of reintroduced fish. Genomic analyses based on data from the original wild rescued, captive born, and reintroduced cohorts revealed low inbreeding and strong maintenance of neutral and candidate adaptive genomic diversity across multiple generations. An increasing trend in the effective population size of the reintroduced population was consistent with field monitoring data in demonstrating successful re-establishment of the species. This provides a rare empirical example that the adaptive potential of a locally extinct population can be maintained during genetically informed ex-situ conservation breeding and reintroduction into the wild. Strategies to improve biodiversity restoration via ex-situ conservation should include genetic-based captive breeding and longitudinal monitoring of standing genomic variation in reintroduced populations.

Monitoreo Longitudinal de la Diversidad Genómica Neutral y Adaptativa en una Reintroducción Marshall et al. 21-643 Resumen Los programas de restauración a manera de reproducción ex situ combinada con reintroducciones se están volviendo críticos para contrarrestar las declinaciones demográficas y la pérdida de especies. Dichos programas usan cada vez más la gestión genética para mejorar los resultados de conservación. Sin embargo, la falta de monitoreo a largo plazo de los indicadores genéticos posteriores a la reintroducción evita que se realicen evaluaciones de la trayectoria y la persistencia de las poblaciones reintroducidas. Se rescató un pez de talla pequeña (percha pigmea del sur [Nannoperca australis]) previo a su extirpación de los lagos terminales de la Cuenca Murray-Darling en Australia para después reproducirlo en cautiverio con información genética y reintroducirlo. Realizamos monitoreos anuales o bianuales de la abundancia, aptitud y ocupación en vida silvestre durante once años, además de un muestreo genético posterior a la reintroducción. Analizamos los datos genómicos de los grupos originales rescatados, los nacidos en cautiverio y los reintroducidos. Nuestro objetivo era evaluar los efectos genómicos a largo plazo de la reproducción en cautiverio y la reintroducción de esta especie. Esto reveló baja endogamia y el sólido mantenimiento de la diversidad genómica neutral y adaptativa durante varias generaciones. Encontramos una coherencia entre la tendencia creciente en el tamaño de la población efectiva de la población reintroducida y los datos de campo que demostraron el restablecimiento exitoso de la especie. Nuestro estudio proporciona un raro ejemplo empírico de cómo el potencial adaptativo de una población localmente extinta puede mantenerse durante la reproducción de conservación ex situ genéticamente informada y su reintroducción. Las estrategias para mejorar la restauración de la biodiversidad por medio de la conservación ex situ deberían incluir la reproducción en cautiverio basada en la genética y el monitoreo longitudinal de la variación genómica actual de las poblaciones reintroducidas.

Evaluating unintended consequences of intentional species introductions and eradications for improved conservation management.

Increasingly intensive strategies to maintain biodiversity and ecosystem function are being deployed in response to global anthropogenic threats, including intentionally introducing and eradicating species via assisted migration, rewilding, biological control, invasive species eradications, and gene drives. These actions are highly contentious because of their potential for unintended consequences. We conducted a global literature review of these conservation actions to quantify how often unintended outcomes occur and to elucidate their underlying causes. To evaluate conservation outcomes, we developed a community assessment framework for systematically mapping the range of possible interaction types for 111 case studies. Applying this tool, we quantified the number of interaction types considered in each study and documented the nature and strength of intended and unintended outcomes. Intended outcomes were reported in 51% of cases, a combination of intended outcomes and unintended outcomes in 26%, and strictly unintended outcomes in 10%. Hence, unintended outcomes were reported in 36% of all cases evaluated. In evaluating overall conservations outcomes (weighing intended vs. unintended effects), some unintended effects were fairly innocuous relative to the conservation objective, whereas others resulted in serious unintended consequences in recipient communities. Studies that assessed a greater number of community interactions with the target species reported unintended outcomes more often, suggesting that unintended consequences may be underreported due to insufficient vetting. Most reported unintended outcomes arose from direct effects (68%) or simple density-mediated or indirect effects (25%) linked to the target species. Only a few documented cases arose from more complex interaction pathways (7%). Therefore, most unintended outcomes involved simple interactions that could be predicted and mitigated through more formal vetting. Our community assessment framework provides a tool for screening future conservation actions by mapping the recipient community interaction web to identify and mitigate unintended outcomes from intentional species introductions and eradications for conservation.

Evaluación de las Consecuencias Involuntarias de las Introducciones y Erradicaciones Intencionales de Especies para el Manejo Mejorado de la Conservación Resumen Actualmente se despliegan estrategias cada vez más intensas para mantener la biodiversidad y la función del ecosistema como respuesta a las amenazas antropogénicas mundiales, incluyendo la introducción y erradicación intencionales de especies por medio de la migración asistida, el retorno a la vida silvestre, el control biológico, la erradicación de especies invasoras y la genética dirigida. Estas acciones son muy polémicas por el potencial que tienen para generar consecuencias involuntarias. Realizamos una revisión de la literatura mundial sobre estas acciones de conservación para cuantificar cuán seguido ocurren las consecuencias involuntarias y cuáles son sus causas subyacentes. Para evaluar los resultados de conservación, desarrollamos un marco de trabajo de evaluación comunitaria para mapear sistemáticamente el rango de posibles interacciones para 111 estudios de caso. Con la aplicación de esta herramienta cuantificamos el número de tipos de interacción consideradas en cada estudio y documentamos la naturaleza y la fuerza de los resultados involuntarios. Se reportaron los resultados voluntarios en 51% de los casos, una combinación de resultados voluntarios e involuntarios en 26% de los casos y estrictamente los resultados involuntarios en el 10% de los casos. Por lo tanto, los resultados involuntarios fueron reportados en el 36% de todos los casos evaluados. En la evaluación general de los resultados de conservación (sopesando los efectos voluntarios y. los involuntarios), algunos efectos involuntarios fueron bastante inocuos en relación con el objetivo de conservación, mientras que otros resultaron en consecuencias involuntarias severas para las comunidades receptoras. Los estudios que evaluaron un mayor número de interacciones comunitarias con la especie objetivo reportaron resultados involuntarios con mayor frecuencia, lo que sugiere que las consecuencias involuntarias pueden estar subvaloradas debido al escrutinio insuficiente. La mayoría de los resultados involuntarios reportados surgieron de los efectos directos (68%) o de los efectos indirectos o mediados por la densidad (25%) vinculados con la especie diana. Solamente unos cuantos casos documentados surgieron de interacciones más complejas (7%). Por lo tanto, la mayoría de los resultados involuntarios involucran interacciones simples que podrían ser pronosticadas y mitigadas por medio de un escrutinio más formal. Nuestro marco de trabajo de evaluación comunitaria proporciona una herramienta para la revisión de las acciones de conservación en el futuro mediante el mapeo de la red de interacciones entre comunidades receptoras y para la mitigación de los resultados involuntarios surgidos de las introducciones y erradicaciones intencionales de especies a favor de la conservación.

The wild ancestors of domestic animals as a neglected and threatened component of biodiversity.

Domestic animals have immense economic, cultural, and practical value and have played pivotal roles in the development of human civilization. Many domesticates have, among their wild relatives, undomesticated forms representative of their ancestors. Resurgent interest in these ancestral forms has highlighted the unclear genetic status of many, and some are threatened with extinction by hybridization with domestic conspecifics. We considered the contemporary status of these ancestral forms relative to their scientific, practical, and ecological importance; the varied impacts of wild-domestic hybridization; and the challenges and potential resolutions involved in conservation efforts. Identifying and conserving ancestral forms, particularly with respect to disentangling patterns of gene flow from domesticates, is complex because of the lack of available genomic and phenotypic baselines. Comparative behavioral, ecological, and genetic studies of ancestral-type, feral, and domestic animals should be prioritized to establish the contemporary status of the former. Such baseline information will be fundamental in ensuring successful conservation efforts.

Los Ancestros de Animales Domésticos como un Componente Descuidado y Amenazado de la Biodiversidad Resumen Los animales domésticos tienen un inmenso valor económico, cultural y práctico y han jugado un papel muy importante en el desarrollo de la civilización humana. Muchos animales domesticados tienen, entre sus parientes silvestres, formas no domesticadas representativas de sus ancestros. Un interés renovado en estas formas ancestarles ha destacado el estatus genético poco claro de muchas, y algunas están amenazadas de extinción por hibridación con conespecíficos domesticados. Consideramos el estatus contempóraneo de estas formas ancestrales en relación con su importancia científica, práctica y ecológica; los impactos diversos de la hibridación silvestre-domesticado; y los retos y soluciones potenciales involucrados en los esfuerzos de conservación. La identificación y conservación de formas ancestrales, particularmente en relación con desenredar patrones de flujo génicos, es compleja debido a la carencia de líneas de base genómicas y fenotípicas. Se deben priorizar estudios conductuales, ecológicos y genéticos comparativos de los animales ancestrales, ferales y domésticos para establecer el estatus contemporáno de los primeros. Tal información de base será fundamental para asegurar esfuerzos de conservación exitosos.

[Referral criteria to clinical genetics from primary care: Consensus document]. / Criterios de derivación a genética clínica desde Atención Primaria. Documento de consenso.

INTRODUCTION: Primary care (PC) is the first contact between the patient and the doctor, so it is essential to be clear about the criteria for suspecting a genetic disease and where it should be referred for study. MATERIAL AND METHODS: Four scientific societies: the Spanish Society of Family and Community Medicine (semFYC), the Spanish Association of Human Genetics (AEGH), the Spanish Association of Pediatrics (AEP) and the Spanish Society of Medical Oncology (SEOM), have reviewed the criteria for referral to the clinical genetics services of the different published guidelines with the purpose of define the recommendations for PC. CONCLUSIONS: With this consensus document, the PC doctor and pediatrician will know when, how and where to refer their patients with hereditary and/or genetic pathology to clinical genetics services.

[Genetic protocol in primary care for rare diseases: Wolfram syndrome as a prototype]. / Protocolo genético en Atención Primaria para enfermedades raras: el síndrome de Wolfram como prototipo.

Rare diseases, despite their individual low frequency, affect 7% of the population all combined. Consequently, every primary care practitioner (PCP) will have several of these patients under his care. 80% of rare diseases are genetically determined, which makes genetic counseling fundamental in these cases. The follow-up of patients with Wolfram syndrome (WS) can be used to design a protocol to support these patients, with the participation of researchers and healthcare professionals specialized in WS, the patients themselves and their familial environment. This protocol can be suitable for the diagnosis and management of other diseases as well. The main steps of every genetic clinical procedure are developed in this article, emphasizing the role of PCP in supporting patients and their families and in transmitting genetic information in a comprehensible manner.

Incorporating putatively neutral and adaptive genomic data into marine conservation planning.

The availability of genomic data for an increasing number of species makes it possible to incorporate evolutionary processes into conservation plans. Recent studies show how genetic data can inform spatial conservation prioritization (SCP), but they focus on metrics of diversity and distinctness derived primarily from neutral genetic data sets. Identifying adaptive genetic markers can provide important information regarding the capacity for populations to adapt to environmental change. Yet, the effect of including metrics based on adaptive genomic data into SCP in comparison to more widely used neutral genetic metrics has not been explored. We used existing genomic data on a commercially exploited species, the giant California sea cucumber (Parastichopus californicus), to perform SCP for the coastal region of British Columbia (BC), Canada. Using a RAD-seq data set for 717 P. californicus individuals across 24 sampling locations, we identified putatively adaptive (i.e., candidate) single nucleotide polymorphisms (SNPs) based on genotype-environment associations with seafloor temperature. We calculated various metrics for both neutral and candidate SNPs and compared SCP outcomes with independent metrics and combinations of metrics. Priority areas varied depending on whether neutral or candidate SNPs were used and on the specific metric used. For example, targeting sites with a high frequency of warm-temperature-associated alleles to support persistence under future warming prioritized areas in the southern coastal region. In contrast, targeting sites with high expected heterozygosity at candidate loci to support persistence under future environmental uncertainty prioritized areas in the north. When combining metrics, all scenarios generated intermediate solutions, protecting sites that span latitudinal and thermal gradients. Our results demonstrate that distinguishing between neutral and adaptive markers can affect conservation solutions and emphasize the importance of defining objectives when choosing among various genomic metrics for SCP.

Incorporación de Datos Genómicos Putativamente Neutros y Adaptativos dentro de la Planeación de la Conservación Marina Resumen La disponibilidad de los datos genómicos para un número creciente de especies posibilita la incorporación de los procesos evolutivos dentro de los planes de conservación. Los estudios recientes muestran cómo los datos genéticos pueden informar a la priorización de la conservación espacial (PCE) pero tienden a enfocarse más en las medidas de la diversidad y la distinción derivadas principalmente de los conjuntos de datos genéticos neutrales. La identificación de los marcadores genéticos adaptativos puede proporcionar información importante con respecto a la capacidad de las poblaciones para adaptarse al cambio ambiental. Aun así, no se ha explorado el efecto de la inclusión de las medidas basadas en los datos genéticos adaptativos dentro de la PCE y cómo se comparan con las medidas genéticas neutrales de uso más amplio. Usamos datos genómicos existentes sobre una especie de explotación comercial, el pepino de mar gigante de California (Parastichopus californicus), para realizar la PCE para la región costera de la Columbia Británica (BC) en Canadá. Usamos un conjunto de datos RAD-seq para 717 individuos de la especie P. californicus en 24 localidades de muestreo para identificar los polimorfismos de un solo nucleótido (PSNs) putativamente adaptativos (es decir, candidatos) con base en las asociaciones genotipo-ambiente manifestadas con la temperatura del fondo marino. Calculamos varias medidas para los PSNs neutrales y los PSNs candidatos y comparamos los resultados de la PCE con medidas independientes y con combinaciones de medidas. Las áreas prioritarias variaron dependiendo de si se usaron los SNP neutrales o los candidatos y de la medida específica que se utilizó. Por ejemplo, enfocarse en sitios con una frecuencia alta de alelos asociados con agua cálida para fortalecer la persistencia frente al futuro calentamiento prioriza las áreas en la región del sur de la costa. Al contrario, enfocarse en sitios con una alta heterocigosidad esperada en los loci de los candidatos para fortalecer la persistencia frente a la incertidumbre ambiental prioriza las áreas en la parte norte de la costa. Cuando combinamos las medidas, todos los escenarios generaron soluciones intermedias, protegiendo así los sitios que abarcan gradientes latitudinales y gradientes térmicos. Nuestros resultados demuestran que la distinción entre los marcadores neutrales y los adaptativos puede afectar las soluciones de conservación y también enfatizan la importancia de la definición de los objetivos cuando se elige entre varias medidas genómicas para la PCE.

Using environmental and geographic data to optimize ex situ collections and preserve evolutionary potential.

Maintenance of biodiversity through seed banks and botanical gardens, where the wealth of species' genetic variation may be preserved ex situ, is a major goal of conservation. However, challenges can persist in optimizing ex situ collections if trade-offs exist among cost, effort, and conserving species evolutionary potential, particularly when genetic data are not available. We evaluated the genetic consequences of population preservation informed by geographic (isolation by distance [IBD]) and environmental (isolation by environment [IBE]) distance for ex situ collections for which population provenance is available. We used 19 genetic and genomic data sets from 15 plant species to assess the proportion of population genetic differentiation explained by geographic and environmental factors and to simulate ex situ collections prioritizing source populations based on pairwise geographic distance, environmental distance, or both. Specifically, we tested the impact prioritizing sampling based on these distances may have on the capture of neutral, functional, or putatively adaptive genetic diversity and differentiation. Individually, IBD and IBE explained limited population genetic differences across all 3 genetic marker classes (IBD, 10-16%; IBE, 1-5.5%). Together, they explained a substantial proportion of population genetic differences for functional (45%) and adaptive (71%) variation. Simulated ex situ collections revealed that inclusion of IBD, IBE, or both increased allelic diversity and genetic differentiation captured among populations, particularly for loci that may be important for adaptation. Thus, prioritizing population collections based on environmental and geographic distance data can optimize genetic variation captured ex situ. For the vast majority of plant species for which there is no genetic information, these data are invaluable to conservation because they can guide preservation of genetic variation needed to maintain evolutionary potential within collections.

Uso de Datos Ambientales y Geográficos para Optimizar las Colecciones Ex Situ y Preservar el Potencial Evolutivo Resumen El mantenimiento de la biodiversidad por medio de bancos de semillas y jardines botánicos, en donde la riqueza de la variación genética de las especies puede preservarse ex situ, es una de las principales metas de la conservación. Sin embargo, los obstáculos para la optimización de las colecciones ex situ pueden persistir si existen compensaciones entre el costo, el esfuerzo y la conservación del potencial evolutivo de la especie, particularmente cuando no están disponibles los datos genéticos. Evaluamos las consecuencias genéticas que tiene la preservación de una población fundamentada en la distancia geográfica (aislamiento por distancia [APD]) y ambiental (aislamiento por entorno [APE]) para las colecciones ex situ cuyo origen poblacional está disponible. Usamos 19 conjuntos de datos genéticos y genómicos de 15 especies de plantas para evaluar la proporción de la diferenciación genética de la población explicada por los factores geográficos y ambientales y para simular las colecciones ex situ que priorizan a las poblaciones de origen con base en la distancia geográfica por pares, la distancia ambiental, o ambas. Específicamente, comprobamos el impacto que puede tener la priorización de muestreos basados en estas distancias sobre la captura de la diferenciación y la diversidad genética neutral, funcional o putativamente adaptativa. De manera individual, el APD y el APE explicaron las diferencias limitadas en la genética poblacional en todas las clases de marcadores genéticos (APD, 10-16%; APE, 1-5.5%). En conjunto, ambos tipos de aislamiento explicaron una proporción sustancial de las diferencias en la genética poblacional para la variación funcional (45%) y adaptativa (71%). La simulación de colecciones ex situ reveló que la inclusión del APD, APE o ambos incrementó la diversidad de alelos y la diferenciación genética capturada entre las poblaciones, particularmente para los loci que pueden ser importantes para la adaptación. Por lo tanto, la priorización de las colecciones poblacionales basadas en los datos de distancia geográfica o ambiental pueden optimizar la variación genética capturada ex situ. Para la mayoría de las especies de plantas para las cuales no hay información genética, estos datos son indispensables para la conservación porque pueden dirigir la preservación de la variación genética necesaria para mantener el potencial evolutivo dentro de las colecciones.

Medical biotechnology as a paradigm for forest restoration and introduction of the transgenic American chestnut.

For over 40 years, biotechnology and genetic engineering (GE) have been used in the development of medicines and biologic agents important in protecting and augmenting human health and have been met with broad public acceptance in the health care arena. GE has also been used to improve and develop plants important to agriculture and forestry, but in these areas, it has often encountered intense opposition that has prevented or delayed the introduction of potentially useful plants. Much of the opposition to GE's application in agriculture and forestry may be driven by concerns that GE plants will serve primarily to encourage the domination of the food and wood products industries by monopolistic corporations or will be disruptive to the environment. But to conflate genetic modifications intended to promote healthy ecosystems or preserve threatened species with GE projects aimed at benefiting corporate agriculture and forestry is misleading and illogical. Further, the pervasive human disruption and damage to forest ecosystems makes it prudent to bring the best that science can offer to the protection and restoration of critical woodland denizens and broader ecosystem health. The notion that minimal human intervention in the forest environment may be the best approach ignores humanity's responsibility to help manage and protect some of the very places that have been most damaged by human intrusion. GE intended to improve forest health should be afforded the same consideration, acceptance, and support as GE intended to improve human health. These efforts should include the use of GE technology such as carefully developed transgenic trees to cure ongoing forest pathogenesis, such as the chestnut blight (Cryphonectria parasitica), which threatens to drive the American chestnut (Castanea dentata) to extinction.

La Biotecnología Médica como Paradigma para la Restauración de Bosques y la Introducción del Castaño Americano Transgénico Resumen Durante más de 40 años, la biotecnología y la ingeniería genética (IG) se han usado en el desarrollo de medicamentos y agentes biológicos importantes para la protección y el aumento de la salud humana, recibiendo una aceptación generalizada del público en el ámbito de la atención médica. La ingeniería genética también ha sido utilizada para mejorar y desarrollar plantas importantes para la agricultura y la silvicultura, pero ha sido en estas áreas en las que con frecuencia se ha enfrentado con una oposición intensa que ha prevenido o retrasado la introducción de plantas potencialmente útiles. La mayor parte de la oposición a la aplicación de la IG en la agricultura y en la silvicultura puede estar dirigida por la inquietud de que las plantas con ingeniería genética servirán principalmente para promover el dominio de las industrias de productos alimenticios y de madera por parte de las compañías monopólicas o que serán perjudiciales para el ambiente. La idea de mezclar las modificaciones genéticas cuya intención es promover los ecosistemas sanos o preservar las especies amenazadas con proyectos de IG enfocados en el beneficio de la agricultura y la silvicultura corporativas es errónea e ilógica. Además, la perturbación humana dominante y el daño a los ecosistemas boscosos hacen que sea prudente traer a la mesa lo mejor que la ciencia puede ofrecer para la protección y restauración de importantes de las zonas boscosas y para una salud ambiental más amplia. El concepto de que la menor intervención humana en el ecosistema boscoso sea la mejor estrategia ignora la responsabilidad que tiene la humanidad para manejar y proteger algunos de los lugares que más han sufrido por la intrusión humana. La ingeniería genética que se plantea mejorar la salud de los bosques debería recibir la misma consideración, aceptación y apoyo que la IG cuya intención es mejorar la salud humana. Estos esfuerzos deberían incluir el uso de la tecnología de la IG, como los árboles transgénicos desarrollados cuidadosamente, para curar las patogénesis persistentes en algunos bosques, como la plaga del castaño (Cryphonectria parasitica), que amenaza con llevar a la extinción al castaño americano (Castanea dentata).

Effects of learning and adaptation on population viability.

Cultural adaptation is one means by which conservationists may help populations adapt to threats. A learned behavior may protect an individual from a threat, and the behavior can be transmitted horizontally (within generations) and vertically (between generations), rapidly conferring population-level protection. Although possible in theory, it remains unclear whether such manipulations work in a conservation setting; what conditions are required for them to work; and how they might affect the evolutionary process. We examined models in which a population can adapt through both genetic and cultural mechanisms. Our work was motivated by the invasion of highly toxic cane toads (Rhinella marina) across northern Australia and the resultant declines of endangered northern quolls (Dasyurus hallucatus), which attack and are fatally poisoned by the toxic toads. We examined whether a novel management strategy in which wild quolls are trained to avoid toads can reduce extinction probability. We used a simulation model tailored to quoll life history. Within simulations, individuals were trained and a continuous evolving trait determined innate tendency to attack toads. We applied this model in a population viability setting. The strategy reduced extinction probability only when heritability of innate aversion was low (<20%) and when trained mothers trained >70% of their young to avoid toads. When these conditions were met, genetic adaptation was slower, but rapid cultural adaptation kept the population extant while genetic adaptation was completed. To gain insight into the evolutionary dynamics (in which we saw a transitory peak in cultural adaptation over time), we also developed a simple analytical model of evolutionary dynamics. This model showed that the strength of natural selection declined as the cultural transmission rate increased and that adaptation proceeded only when the rate of cultural transmission was below a critical value determined by the relative levels of protection conferred by genetic versus cultural mechanisms. Together, our models showed that cultural adaptation can play a powerful role in preventing extinction, but that rates of cultural transmission need to be high for this to occur.

La adaptación cultural es un medio mediante el cual los conservacionistas pueden ayudar a las poblaciones a adaptarse a las amenazas. Un comportamiento aprendido puede proteger a un individuo de las amenazas y este comportamiento puede transmitirse horizontalmente (dentro de las generaciones) y verticalmente (entre generaciones), lo que otorga rápidamente una protección a nivel poblacional. Aunque esto es posible en teoría, aún no está claro si dichas manipulaciones funcionan dentro de un escenario de conservación; cuáles son las condiciones requeridas para que funcionen las manipulaciones; y cómo pueden afectar el proceso evolutivo. Examinamos modelos en los cuales una población puede adaptarse tanto con mecanismos genéticos como culturales. Nuestro trabajo estuvo motivado por la invasión de sapos altamente tóxicos (Rhinella marina) en todo el norte de Australia y las declinaciones resultantes de cuoles norteños (Dasyurus hallucatus), los cuales atacan y mueren envenenados por los sapos tóxicos. Analizamos si una estrategia de manejo novedoso en la cual los cuoles silvestres son entrenados para evitar a los sapos puede reducir la probabilidad de extinción. Usamos un modelo de simulación diseñado alrededor de la historia de vida de los cuoles. Dentro de las simulaciones, se entrenó a cuoles individuales y una característica en continua evolución determinó la tendencia innata para atacar a los sapos. Aplicamos este modelo en un escenario de viabilidad poblacional. La estrategia redujo la probabilidad de extinción sólo cuando la heredabilidad de la aversión innata fue baja (<20%) y cuando las madres entrenadas entrenaron a más del 70% de sus crías para evitar a los sapos. Cuando ambas condiciones fueron cumplidas, la adaptación genética fue más lenta pero la adaptación cultural rápida mantuvo a la población vigente mientras se completaba la adaptación genética. Para ganar conocimiento sobre las dinámicas evolutivas (en las cuales vimos un pico transitorio en la adaptación cultural a lo largo del tiempo) también desarrollamos un modelo analítico simple de las dinámicas evolutivas. Este modelo mostró que la fuerza de la selección natural declinó conforme incrementó la tasa de transmisión cultural y que la adaptación procedió solamente cuando la tasa de transmisión cultural estuvo por debajo de un valor crítico determinado por los niveles relativos de protección otorgados por los mecanismos genéticos contra los mecanismos evolutivos. En conjunto, nuestros modelos mostraron que la adaptación cultural puede jugar un papel importante en la prevención de la extinción, pero las tasas de transmisión cultural necesitan ser altas para que esto ocurra.