Hybridization and gene introgression between European and Siberian roe deer

Abstract

Specjacja jest procesem ewolucyjnym prowadzącym do powstania gatunków. Młode gatunki często nie mają w pełni wykształconych barier reprodukcyjnych, a ich kontakt może prowadzić do hybrydyzacji. Historia hybrydyzacji może być bardzo złożona, włączając w to liczne okresy przepływu genów a także asymetrię w kierunku ich przepływu. Głównym celem rozprawy było określenie ewolucyjnych aspektów hybrydyzacji oraz introgresji genów sarny syberyjskiej Capreolus pygargus do genomu sarny europejskiej C. capreolus. Przeprowadzono analizy zmienności sekwencji markerów mtDNA oraz związanych z chromosomami płci na próbie 452 osobników sarny europejskiej pochodzących z 21 populacji z Polski, a także analizy porównawcze 16 mitogenomów należących do C. capreolus, C. pygargus oraz hybrydów. Badania potwierdziły obecność mtDNA C. pygargus na terenie Polski i wykazały powszechną introgresję we wschodniej oraz południowo-wschodniej części kraju. Markery związane z chromosomami płci nie wykazały śladów introgresji. Naturalna hybrydyzacja miała miejsce na terenie Europy Środkowej i była związana z ekspansją sarny europejskiej na wschód po okresie młodszego dryasu. Przejęte warianty mtDNA rozprzestrzeniły się na czole fali ekspansji wskutek surfingu genetycznego, doprowadzając do obserwowanej asymetrii introgresji. Analizy mitogenomów wykazały, iż linia C. capreolus jest podatna na introgresję mało zmiennego i prawie ancestralnego typu mtDNA C. pygargus. Brak istotnych śladów pozytywnej selekcji w linii sarny syberyjskiej wskazuje, iż powszechna introgresja mtDNA jest neutralna ewolucyjnie.

Speciation is a fundamental evolutionary process of species origin. Secondary contact of young species without fully established reproductive barriers can lead to interbreeding. History of hybridization can be complex, involving multiple angielskim (max 1400 znaków periods of gene flow and asymmetry in its direction. The main aim of the thesis was to infer evolutionary aspects of hybridization and gene introgression between Siberian roe deer Capreolus pygargus and European roe deer C. capreolus. In order to reach this purpose I performed analyses of genetic variation of mitochondrial and sex-linked markers in 452 European roe deer individuals from 21 populations in Poland. Comparative analysis of 16 mitogenomes of European and Siberian roe deer, and introgressed individuals was also performed. Population genetic structure analysis confirmed the presence of C. pygargus mtDNA, and revealed a widespread mtDNA introgression in eastern and southeastern Poland. Sex-specific markers did not show signs of introgression. Natural interspecific hybridization event took place in Central Europe after Younger Dryas period and coincided with eastward expansion of C. capreolus. MtDNA variants acquired by introgressive hybridization spread out on the wave of expansion through the mechanism of gene surfing, leading to observed asymmetrical gene flow. Comparative analysis of mitogenomes revealed that C. capreolus lineage is susceptible to incorporation of almost ancestral type of C. pygargus mtDNA. No significant signs of positive selection for Siberian roe deer mtDNA suggested that the present widespread introgression is evolutionary neutral.