Mitochondrial DNA variation and population divergence in the pupfishes of Death Valley

Authors: Duvernell, D.D., Turner, B.J.

Year: 1997 (xxix)

Abstract

The pupfishes of Death Valley ( Cyprinodon nevadensis complex) are a classic example of rapid (post Pleistocene) allopatric differentiation; several populations exhibit striking morphological, physiological, and

(* indicates author who presented paper at symposium) behavioral divergence. However, genetic changes accompanying or causing this differentiation have been poorly resolved and/or difficult to detect. In order to investigate the historical phylogeography of the system and infer genetically effective population sizes, mtDNA control region sequence variation was assessed within and among populations. In total, eleven haplotypes were identified among 278 individuals from sixteen populations; pair-wise sequence divergences ranged from 0.23 to 2.14%. Genetic diversity within populations was generally low (1-3 haplotypes per population) suggesting relatively small effective population sizes. Most variation occurred among populations, resulting in extensive population structure and differentiation, much of which has previously not been detected. However, there are no examples of reciprocal monophyly among the populations. Phylogenetic analyses revealed that several populations retain relatively divergent but inter-related haplotypes. This suggests historical secondary contact between forms which are now quite divergent by conventional criteria. The data also indicate that the remaining differentiation has primarily been a consequence of stochastic sorting of ancestral variation among effectively small populations. Supported by grants from Sigma-Xi and the Endangered Species Program of the California Department of Fish and Game. Variación del ADN mitocondrial y divergencia de poblaciones en cachorrito de Death Valley

Resumen

Los cachorritos de Death Valley ( Cyprinodon nevadensis complex) son un ejemplo clásico de diferenciación alopátrica rápida (post Pleistoceno), varias poblaciones muestran divergencias morfológicas, fisiológicas, y conductuales sorprendentes. Sin embargo, los cambios genéticos que acompañan o causan esta diferenciación no han sido aun resueltas y/o son difíciles de ser detectadas. Para investigar la filogeografia histórica del sistema e inferir al tamaño de la población genéticamente efectiva, se determinaron la variación de la secuencia de la región control del ADNmt dentro y entre poblaciones. Se identificaron un total de once haplotipos entre 278 individuos de dieciséis poblaciones, las divergencias apareadas variaron de 0.23 a 2.14%. La diversidad genética dentro de poblaciones fue generalmente baja (1-3 haplotipos por población) sugiriendo tamaños de poblaciones efectivas relativamente pequeñas. La mayor parte de variación ocurrió entre poblaciones, resultando en una estructura de población extensa y diferenciada, mucha de la cual no había sido detectada antes. Sin embargo, no existen ejemplos de monofilia recíproca entre las poblaciones. Los análisis filogenéticos revelan que varias poblaciones retienen haplotipos interrelacionados pero relativamente divergentes. Esto sugiere que en el pasado existían contactos secundarios entre las formas, las cuales son ahora, por criterio convencional, íntegramente divergentes. Los datos también indican que la diferenciación restante ha sido fundamentalmente una consecuencia de variación ancestral de tipo estocástica entre poblaciones efectivamente pequeñas. Este estudio fue apoyado por Sigma Xi y el Programa de Especies en Peligro de Extinción del Departamento de Pesca y Caza de California.