Phylogenomic discordance is driven by wide-spread introgression and incomplete lineage sorting during rapid species diversification within rattlesnakes (Viperidae: Crotalus and Sistrurus).

Phylogenomics allows us to uncover the historical signal of evolutionary processes through time and estimate phylogenetic networks accounting for these signals. Insight from genome-wide data further allows us to pinpoint the contributions to phylogenetic signal from hybridization, introgression, and ancestral polymorphism across the genome. Here we focus on how these processes have contributed to phylogenetic discordance among rattlesnakes (genera Crotalus and Sistrurus), a group for which there are numerous conflicting phylogenetic hypotheses based on a diverse array of molecular datasets and analytical methods. We address the instability of the rattlesnake phylogeny using genomic data generated from transcriptomes sampled from nearly all known species. These genomic data, analyzed with coalescent and network-based approaches, reveal numerous instances of rapid speciation where individual gene trees conflict with the species tree. Moreover, the evolutionary history of rattlesnakes is dominated by incomplete speciation and frequent hybridization, both of which have likely influenced past interpretations of phylogeny. We present a new framework in which the evolutionary relationships of this group can only be understood in light of genome-wide data and network-based analytical methods. Our data suggest that network radiations, like seen within the rattlesnakes, can only be understood in a phylogenomic context, necessitating similar approaches in our attempts to understand evolutionary history in other rapidly radiating species.

Evaluating hybrid speciation and swamping in wild carnivores with a decision-tree approach.

Hybridization is an important evolutionary force with a principal role in the origin of new species, known as hybrid speciation. However, ongoing hybridization can create hybrid swamping, in which parental genomes are completely lost. This can become a biodiversity threat if it involves species that have adapted to certain environmental conditions and occur nowhere else. Because conservation scientists commonly have a negative attitude toward hybrids, it is important to improve understanding of the influence of interspecific gene flow on the persistence of species. We reviewed the literature on species hybridization to build a list of all known cases in the order Carnivora. To examine the relative impact, we also noted level of introgression, whether fertile offspring were produced, and whether there was mention of negative or positive evolutionary effects (hybrid speciation and swamping). To evaluate the conservation implications of hybrids, we developed a decision-making tree with which to determine which actions should be taken to manage hybrid species. We found 53 hybrids involving 68 unique taxa, which is roughly 23% of all carnivore species. They mainly involved monophyletic (83%) and sympatric species (75%). For 2 species, the outcome of the assessment was to eliminate or restrict the hybrids: Ethiopian wolf (Canis simensis) and Scottish wildcat (Felis silvestris silvestris). Both species hybridize with their domestic conspecifics. For all other cases, we suggest hybrids be protected in the same manner as native species. We found no evidence of genomic extinction in Carnivora. To the contrary, some species appear to be of hybrid origin, such as the Asiatic black bear (Ursus thibetanus) and African golden wolf (Canis lupaster). Other positive outcomes of hybridization are novel genetic diversity, adaptation to extreme environments, and increased reproductive fitness. These outcomes are particularly valuable for counterbalancing genetic drift and enabling adaptive introgression in a human-dominated world.

La especiación por hibridación es una fuerza evolutiva importante con un papel principal en el origen de una nueva especie. Sin embargo, la hibridación continua puede generar un estancamiento híbrido en el que se pierden por completo los genomas parentales. Esto puede convertirse en una amenaza para la biodiversidad si involucra a una especie que se ha adaptado a ciertas condiciones ambientales y sólo se encuentra en un lugar. Ya que los científicos de la conservación suelen tener una actitud negativa hacia los híbridos, es importante incrementar el entendimiento de la influencia que tiene el flujo interespecífico sobre la persistencia de las especies. Revisamos la literatura sobre la hibridación de especies para generar una lista de todos los casos conocidos en el orden Carnívora. También observamos el nivel de introgresión, si se produjo descendencia fértil y si hubo mención de los efectos evolutivos positivos o negativos (especiación híbrida y estancamiento) para analizar el impacto relativo. Desarrollamos un árbol de decisión con el cual determinar cuáles acciones deberían tomarse en el manejo de las especies híbridas para evaluar las implicaciones que tienen los híbridos para la conservación. Encontramos 53 híbridos de 68 taxones únicos, lo que representa aproximadamente el 23% de todos los carnívoros. Estos híbridos incluyen principalmente a especies monofiléticas (83%) y simpátricas (75%). Para dos especies, los resultados del análisis fueron la eliminación o restricción de los híbridos: el lobo etíope (Canis simensis) y el lince escocés (Felis silvestris silvestris). Ambas especies hibridan con sus coespecíficos domésticos. Para todos los demás casos sugerimos que se proteja a los híbridos de la misma manera que a las especies nativas. No encontramos evidencias de una extinción genómica en el orden Carnívora. Al contrario, algunas especies parecen tener un origen híbrido, como el oso negro asiático (Ursus thibetanus) y el lobo dorado africano (Canis lupaster). Otros resultados positivos de la hibridación son la diversidad genética novedosa, la adaptación a ambientes extremos y el incremento en la adaptabilidad reproductiva. Estos resultados son de valor particular para contrarrestar la deriva génica y permitir la introgresión adaptativa en un mundo dominado por humanos. Evaluación de la especiación y estancamiento en carnívoros silvestres con una estrategia de árbol de decisión.

Population genetic structure of two herds of Aberdeen Angus cattle breed in Colombia / Estructura genética poblacional de dos hatos de ganado bovino Aberdeen Angus en Colombia / Estrutura genética da população de dois rebanhos da raça Aberdeen Angus na Colômbia

Abstract Background: Two biotypes of Aberdeen Angus cattle breed, known as Old Type and New Type, that differ in their origin and beef production are formally recognized. In Colombia, this breed has been commercialized for approximately 80 years. Studies on the origin, kinship and levels of genetic diversity of this breed in Colombian herds are scarce, yet important for planning crossing and management strategies. Objective: To measure the genetic diversity and structure of two Colombian herds of Old Type and New Type biotypes of Aberdeen Angus from Huila and Cundinamarca provinces and assess mitochondrial introgression with other breeds. Methods: A set of ten microsatellites and sequences of the Mitochondrial Control Region were characterized. Estimators of genetic diversity and population differentiation along with tests of population assignment were applied. Results: Nuclear loci were highly polymorphic as shown by the Polymorphic Information Content (0.599) and the Probability of Identity (1.896 10-08). Both populations were highly diverse and clearly differentiated into two groups corresponding to the Old Type and New Type phenotypes. In contrast, mitochondrial data failed to distinguish these two groups and showed extensive admixture. Conclusions: This study optimized a set of ten highly polymorphic nuclear markers that may be used for parentage and population genetic studies of Aberdeen Angus. Genetic differentiation in these loci agreed with phenotypic differences of the Old and New Types. However, mitochondrial data indicated ancestry of multiple European breeds in the origin of Colombian Aberdeen Angus.

Resumen Antecedentes: Dentro de la raza Aberdeen Angus existen dos biotipos conocidos como Old Type y New Type, las cuales difieren en su origen y producción de carne. En Colombia, esta raza se ha venido comercializando desde hace aproximadamente 80 años. No obstante, aún no se han realizado estudios sobre su origen, parentesco y niveles de diversidad genética de esta raza en hatos colombianos, lo cual es importante para planear estrategias de cruce y manejo. Objetivo: Medir la diversidad y estructura genética de dos hatos colombianos de Aberdeen Angus Old Type y New Type de Huila y Cundinamarca y evaluar la introgresión mitocondrial con otras razas. Métodos: Se caracterizó un grupo de diez loci microsatélite y se secuenció la Región Control Mitocondrial. Se aplicaron estimadores de diversidad genética y diferenciación poblacional, junto con pruebas de asignación poblacional. Resultados: Los loci microsatélite fueron altamente polimórficos, tal como lo indicaron el Contenido de Información Polimórfica (0,599) y la Probabilidad de Identidad (1,896 10-08). Las poblaciones evaluadas de Aberdeen Angus en Colombia fueron altamente diversas y se diferenciaron claramente en dos grupos correspondientes a los fenotipos Old Type y New Type. En contraste, los datos mitocondriales no recobraron estos dos grupos y mostraron una amplia mezcla genética. Conclusiones: Este estudio optimizó un grupo de diez marcadores altamente polimórficos que pueden ser usados para estudios de parentesco y genética poblacional de Aberdeen Angus. La diferenciación genética en loci nucleares concordó con las diferencias fenotípicas entre Old y New Types, pero los datos mitocondriales indicaron ancestría de múltiples razas europeas en el origen del Aberdeen Angus colombiano.

Resumo Antecedentes: Dentro da raça Aberdeen Angus há dois biótipos conhecidos como Old Type e New Type, que diferem em sua origem e produção de carne. Na Colômbia, esta raça é comercializada há aproximadamente 80 anos. Entretanto, estudos sobre a origem, o parentesco e os níveis de diversidade genética desta raça em rebanhos colombianos ainda não foram realizados, o que é importante para o planejamento de cruzamentos e estratégias de manejo. Objetivo: Medir a diversidade genética e a estrutura de dois rebanhos colombianos de biótipos de Old Type e New Type de Aberdeen Angus de Huila e Cundinamarca e avaliar a introgressão mitocondrial com outras raças. Métodos: Um grupo de dez loci de microssatélites foi caracterizado e a Região de Controle Mitocondrial foi sequenciada. As estimativas de diversidade genética e diferenciação populacional foram aplicadas, juntamente com testes de designação populacional. Resultados: Os locus microssatélites foram altamente polimórficos, conforme indicado pelo Conteúdo de Infomação Polimórfica (0,599) e Probabilidade de Identidade (1,896 10-08). As populações avaliadas de Aberden Angus na Colômbia eram altamente diversificadas e claramente diferenciadas em dois grupos correspondentes aos fenótipos do Old Type e New Type. Em contraste, os dados mitocondriais não recuperaram esses dois grupos e mostraram um amplo mix genético. Conclusões: Este estudo otimizou um grupo de dez marcadores altamente polimórficos que podem ser usados para estudos genéticos de parentesco e população de Aberdeen Angus. A diferenciação genética nos loci nucleares concordou com as diferenças fenotípicas entre os Old e New Types, mas os dados mitocondriais indicam ancestralidade de várias raças européias na origem do Aberdeen Angus colombiano.

Hybridization, agency discretion, and implementation of the U.S. Endangered Species Act.

The U.S. Endangered Species Act (ESA) requires that the "best available scientific and commercial data" be used to protect imperiled species from extinction and preserve biodiversity. However, it does not provide specific guidance on how to apply this mandate. Scientific data can be uncertain and controversial, particularly regarding species delineation and hybridization issues. The U.S. Fish and Wildlife Service (FWS) had an evolving hybrid policy to guide protection decisions for individuals of hybrid origin. Currently, this policy is in limbo because it resulted in several controversial conservation decisions in the past. Biologists from FWS must interpret and apply the best available science to their recommendations and likely use considerable discretion in making recommendations for what species to list, how to define those species, and how to recover them. We used semistructured interviews to collect data on FWS biologists' use of discretion to make recommendations for listed species with hybridization issues. These biologists had a large amount of discretion to determine the best available science and how to interpret it but generally deferred to the scientific consensus on the taxonomic status of an organism. Respondents viewed hybridization primarily as a problem in the context of the ESA, although biologists who had experience with hybridization issues were more likely to describe it in more nuanced terms. Many interviewees expressed a desire to continue the current case-by-case approach for handling hybridization issues, but some wanted more guidance on procedures (i.e., a "flexible" hybrid policy). Field-level information can provide critical insight into which policies are working (or not working) and why. The FWS biologists' we interviewed had a high level of discretion, which greatly influenced ESA implementation, particularly in the context of hybridization.

ANÁLISIS DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA DE GANADO BOVINO LECHERO DEL TRÓPICO ALTO DE NARIÑO MEDIANTE MARCADORES MOLECULARES HETERÓLOGOS DE TIPO MICROSATÉLITE / ANALYS IS OF GENETIC DIVERSITY OF DAIRY CATTLE IN THE HIGH TROPIC OF NARIÑO BY MOLECULAR HETEROLOGOUS MICROSATELLITE MARKERS

Cinco razas de ganado bovino (Bos taurus) del trópico alto de Nariño fueron caracterizadas usando once loci microsatélites. Se incluyeron las razas Holstein, Jersey, Normando, Pardo suizo y el ganado Criollo. Las frecuencias alélicas fUeron calculadas y usadas para la caracterización de las razas y el estudio de sus relaciones genéticas. La diversidad genética reflejada en el número de alelos por locus (NPA = 10) y la heterocigosidad observada (Ho = 0,7) fue alta, siendo mayor para la raza Criolla. El AMOVA, evidenció una baja diferenciación genética (FST = 0,0663) para la población total, con una pequeña diferenciación entre Criollo y Holstein (0,006), resultado que fue correspondiente con el análisis de agrupamiento bayesiano, que permitió determinar un grado de absorción del núcleo Criollo del 56% por la raza Holstein. La alta diversidad, supone procesos de adaptación a diferentes ambientes y mezcla de razas, facilitando un continuo flujo genético. Esto puede explicarse por la realización de cruces dirigidos al incremento del volumen de producción teniendo como base la raza Holstein, donde la selección intensiva puede conllevar al detrimento de la pureza del ganado criollo e incidir en su capacidad adaptativa.

Five populations of cattle (Bos taurus) from tropical high of Narino were characterized with 11 loci microsatellites. The breeds included were Holstein, Jersey, Normande, Brown Swiss and Creole. The molecular characterization of breeds and study genetic relationships were made with Alleles frequencies. Genetic diversity as the number of alleles per locus (NPA = 10) and observed heterozygosity (Ho = 0.7) were high, being higher for the Creole breed. Analysis of molecular variance (AMOVA), showed low genetic differentiation (FST = 0.0663) for the total population, with a small difference between Creole and Holstein (0.006). This result was similar to the Bayesian clustering analysis, which identified a percentage of absorption of 56% to Creole by the Holstein breed. The high diversity assumes processes of adaptation to different environments and miscegenation, showing a continuous gene flow. The above can be explain by cross-breeding to increase the production volume on the basis of the Holstein breed. Detrimental impacts, due to the intensive selection, might this have on the creole cattle and has influence in their adaptive capacity.

Evidencia morfológica de hibridación entre las subespecies de Ramphocelus flammigerus (Passeriformes: Thraupidae) en Colombia / Morphological evidence of hybridization between Ramphocelus flammigerus subspecies (Passeriformes: Thraupidae) in Colombia

Morphological evidence of hybridization between Ramphocelus flammigerus subspecies (Passeriformes: Thraupidae) in Colombia. Habitat modifications such as deforestation and the increase of agricultural activities, have led to uncommon faunal interactions. In Colombia, this condition have caused the secondary contact of subspecies of Ramphocelus flammigerus populations from Cauca valley and the Pacific coast; and some specimens with rumps of intermediate colors of the subspecies have been found and are thought as hybrids. The objective of this study was to assess the presence of morphological evidence that may suggest hybridization and may explain the origin of individuals with intermediate coloration. We predict that if subspecies hybridize, they will be more similar in morphology when coexisting than when separated. Alternatively, coexisting subspecies might diverge in sympatry, because of selection to reduce competition for resources (character displacement). For this, a survey in 15 localities was undertaken: 10 allopatric areas (five for each subspecies), and five sympatric areas. Mist nets were used to capture individuals and a total of seven morphological characters were measured. To identify the patterns of morphological variation, we compared morphology of subspecies, sympatric and allopatric populations and individuals of intermediate colors. Consequently, we performed discriminant analysis and test for differences between groups by using 95% confidence intervals for log-ratio tests. A total of 112 individuals were captured (46 intermediate-colored individuals, 20 R. f. flammigerus, and 46 R. f. icteronotus. Discriminant analyses showed that subspecies were well differentiated, and intermediate individuals overlapped with them. Log-ratio test, based on Mahalanobis distances, showed that intermediate individuals were morphologically more similar to both subspecies than subspecies themselves. In addition, log-ratio tests showed that subspecies sympatric populations were similar but allopatric ones were different, and that individuals of intermediate colors were more similar to sympatric than to allopatric populations of the two subspecies. Therefore, morphological evidence supports the predictions of a hybridization hypothesis among the subspecies of R. flammigerus. In conclusion, the analysis of morphological variation in R. flammigerus suggests that hybridization between subspecies is occurring and that a process of genetic introgression is probably in progress.

Las modificaciones de los hábitats naturales, tales como la deforestación y el incremento de las actividades agrícolas, han conducido a interacciones faunísticas inusuales. En Colombia, esta situación ha generado el contacto secundario entre las poblaciones de las subespecies de Ramphocelus flammigerus del Valle del Cauca y de la costa Pacífica; y se han encontrado individuos con rabadillas de colores intermedios entre las subespecies que se han catalogado como híbridos. El objetivo del presente estudio fue evaluar si existe evidencia morfológica que sugiera hibridación y que pueda explicar el origen de los individuos de coloración intermedia. Con este fin, se obtuvieron muestras de 15 localidades; 10 zonas alopátricas (cinco por cada subespecie) y cinco zonas simpátricas. Para la captura de individuos se utilizaron redes de niebla y fueron tomados siete caracteres morfológicos. Asimismo, se predijo que si las subespecies están hibridando, las mismas, podrían ser morfológicamente más similares cuando coexisten que cuando se encuentran separadas. Alternativamente, cuando las subespecies coexisten, éstas pueden divergir en simpatría debido a presiones selectivas para reducir la competencia por recursos (desplazamiento de caracteres). Para identificar los patrones de variación morfológica, se comparó la morfología de las subespecies, de poblaciones simpátricas y alopátricas de ambas subespecies y de los individuos de cloración intermedia. Consecuentemente, se realizó un análisis discriminante y se evaluaron las diferencias entre los grupos con la utilización de intervalos de confianza del 95% para las relaciones logarítmicas. Y se capturaron un total de 112 individuos (46 de coloraciones intermedias, 20 R. f. flammigerus y 46 R. f. icteronotus). Los análisis discriminantes mostraron que las subespecies se diferencian entre ellas y que los individuos de coloraciones intermedias se traslapan con estas. Las relaciones logarítmicas, basadas en las distancias cuadradas de Mahalanobis, mostraron que los individuos intermedios fueron más similares morfológicamente a ambas subespecies que las subespecies entre ellas. Adicionalmente, se encontró que las poblaciones simpátricas de ambas subespecies son similares pero las poblaciones alopátricas son diferentes, y que los individuos de coloraciones intermedias son más similares a las poblaciones simpátricas de las dos subespecies que a las alopátricas. Por lo tanto, la evidencia morfológica evidencia las predicciones derivadas de la hipótesis de hibridación entre las subespecies de R. flammigerus. En conclusión, el análisis morfológico de la variación en R. flammigerus sugiere que se presenta hibridación entre las subespecies y que probablemente está en progreso un proceso de introgresión genética.

INTROGRESIÓN GENÉTICA DE Bos indicus (BOVIDAE) EN BOVINOS CRIOLLOS COLOMBIANOS DE ORIGEN Bos taurus / Genetic Introgression of Bos indicus (Bovidae) in Colombian Creole Cattle Bos taurus

El presente trabajo evidencia desde el punto de vista citogenético la introgresión genética, de origen paterno, de Bos indicus en ganado criollo colombiano descendiente de Bos taurus. Para este estudio se realizó el análisis cariológico de la morfología del cromosoma Y a partir de muestras de sangre heparinizada de 67 bovinos machos pertenecientes a siete razas criollas colombianas. Se reporta la presencia de cuatro ejemplares pertenecientes a la raza Romosinuano (40%) y 10 toros de la raza Casanareña (100%) con cromosoma Y de tipo acrocéntrico característico de Bos indicus, lo cual estaría evidenciando un alto grado de introgresión genética, en estas dos razas, posiblemente originada por la intensiva introducción de sementales de la raza Cebú en la ganadería criolla colombiana. En las otras cinco razas (Blanco Orejinegro (BON), Chino santandereano, Costeño con cuernos, Hartón del valle y Sanmartinero), los toros presentaron el cromosoma Y submetacéntrico, característico de Bos taurus.

This work evidenced, using a cytogenetics approach, that Bos indicus exerted a genetic introgression of paternal origin on Creole Colombian cattle descendent from Bos taurus. Analysis of chromosome Y morphology was carried out in heparinized blood samples of 67 bulls belonging to seven Colombian breeds. We report 4 sires belonging to the Romosinuano breed (40%) and 10 bulls of the Casanareño breed (100%) with acrocentric Y chromosome which is characteristic of Bos taurus. This finding indicates a high degree of genetic introgression in these two breeds probably caused by the continuous input of zebu stallions in the Colombian Creole breeds. In other five Creole breeds (Blanco Orejinegro -BON-, Chino Santandereano, Costeño con Cuernos, Hartón del Valle and Sanmartinero), the bulls had a submetacentric Y chromosome characteristic of Bos taurus.