Genetically informed captive breeding of hybrids of an extinct species of Galapagos tortoise.

ABSTRACT

Hybridization poses a major challenge for species conservation because it threatens both genetic integrity and adaptive potential. Yet, hybridization can occasionally offer unprecedented opportunity for species recovery if the genome of an extinct taxon is present among living hybrids such that selective breeding could recapture it. We explored the design elements for establishing a captive-breeding program for Galapagos tortoises (Chelonoidis spp.) built around individuals with admixed ancestry involving an extinct species. The target individuals were hybrids between the extinct species from Floreana Island, C. niger, and an extant species, C. becki, which were recently found in the endemic range of C. becki, from Wolf Volcano on Isabela Island. We combined genotypic data from 35 tortoises with high ancestry from C. niger with forward-in-time simulations to explore captive breeding strategies that maximized overall genetic diversity and ancestry from C. niger while accommodating resource constraints, species biology, and the urgency to return tortoises to Floreana Island for facilitating ecosystem restoration. Overall genetic diversity was maximized when in the simulation tortoises were organized in relatively small breeding groups. Substantial amounts of the C. niger genome were captured despite limited resources available for selectively breeding tortoises in captivity. Genetic diversity was maximized when captive-bred offspring were released to the wild rather than being used as additional breeders. Our results provide genetic-based and practical guidance on the inclusion of hybrids with genomic representation from extinct taxa into species restoration programs and informs the ongoing debate on the value of hybrids in biodiversity conservation.

RESUMEN

Reproducción en Cautiverio Informada Genéticamente de Híbridos de una Especie Extinta de Tortuga de las Galápagos Resumen La hibridación representa un obstáculo importante para la conservación de especies ya que amenaza tanto a la integridad genética como al potencial adaptativo. Aun así, la hibridación ocasionalmente puede ofrecer una oportunidad sin precedentes para la recuperación de una especie si el genoma de un taxón extinto está presente entre los híbridos vivientes de tal manera que la reproducción selectiva pudiera recuperarlo. Exploramos los elementos de diseño para el establecimiento de un programa de reproducción en cautiverio de la tortuga de las Galápagos (Chelonoidis spp.) construido en torno a los individuos con linajes mixtos que incluyeran una especie extinta. Los individuos fueron los híbridos de la especie extinta en la Isla Floreana, C. niger, y la especie viviente C. becki, encontrados recientemente en la distribución geográfica endémica de la segunda especie en el Volcán Wolf (Isla Isabela). Combinamos los datos genotípicos de 35 tortugas con un linaje cargado de C. niger usando simulaciones futuras de la descendencia generada por el programa para explorar las estrategias de reproducción en cautiverio que maximizaran en general la diversidad genética y el linaje de C. niger a la vez que se ajustaba a las restricciones de recursos, la biología de la especie y la urgencia por regresar las tortugas a la Isla Floreana para facilitar la restauración del ecosistema. En general, la diversidad genética se maximizó cuando en la simulación las tortugas estuvieron organizadas en grupos de reproducción relativamente pequeños y cuando cantidades sustanciales del genoma de C. niger fueron capturados con base en los recursos disponibles para reproducir selectivamente a las tortugas en cautiverio. La diversidad genética se vio especialmente maximizada cuando las crías reproducidas en cautiverio fueron liberadas en lugar de ser utilizadas como reproductoras adicionales. Nuestros resultados proporcionan una guía práctica y basada en la genética para la inclusión de híbridos con representación genómica de un taxón extinto en los programas de restauración de especies. Cuando incorporamos a los híbridos con diversidad genética que previamente se creía perdida en los programas con el propósito de la reintroducción de especies, nuestro estudio informa al debate continuo sobre el valor de los híbridos para la conservación de la biodiversidad.