NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Reproductive isolation in relation to population differentiation and local adaptation to environmental unpredictability

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Reproductive isolation in relation to population differentiation and local adaptation to environmental unpredictability

dc.contributor.advisor	Serra Galindo, Manuel
dc.contributor.advisor	Montero Pau, Javier
dc.contributor.author	Jezkova, Ivana
dc.contributor.other	Departament de Microbiologia i Ecologia	es_ES
dc.date.accessioned	2023-10-16T09:31:29Z
dc.date.available	2023-10-17T04:45:08Z
dc.date.issued	2023	es_ES
dc.date.submitted	16-10-2023	es_ES
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10550/90340
dc.description.abstract	Reproductive isolation is one of the crucial phenomena that allow the maintenance of within species variability and species richness, and has strong implications for the evolutionary dynamics of populations, including speciation. Reproductive isolation implies intrinsic and extrinsic factors that reduce or prevent gene flow between populations. The barriers to reproduction can act at different stages of the reproductive process, from male-female encounter probability and mate recognition in animals, through zygote development, to viability and fertility of the offspring. Populations of the zooplankter Brachionus plicatilis, a cyclically parthenogenetic rotifer, have been intensively studied in the Iberian Peninsula. They present a high degree of population differentiation even at small geographical scale, and three main phylogeographic clades has been described in the region. Additionally, these populations inhabit ponds with different environmental conditions (e.g., the predictability of the flooding regime) and local adaptation has been found for such conditions. In this thesis, after sampling natural populations, we took advantage of these features to investigate factors involved in the evolution of reproductive isolation. With this aim, three approaches were used in laboratory studies: (1) Behavioural reproductive isolation via mate recognition; (2) Reproductive isolation assessed by the production of diapausing eggs (sexually produced) of laboratory cultures; and (3) Genetic differentiation of the Mating Recognition Protein (MRP), a surface glycoprotein that drives male-female recognition in B. plicatilis. Signatures for ongoing reproductive isolation between natural populations diverging phylogeographically and ecologically have been found, the latter divergence having a stronger effect. The behavioural study, as well as the diapausing eggs approach, showed similar tendencies, namely a lower propensity for between population crosses in population with higher adaptive divergence between them. This result is consistent with the finding of significant correlation between the divergence in the MRP gene and adaptive divergence. This correlation, together with the lack of correlation between genetic divergence in neutral markers and adaptive divergence, supports the hypothesis that the adaptive divergence, and not genetic drift, drives the evolution of reproductive isolation in the studied populations. Cues for stabilizing selection acting on the MRP gene were also found. Thus, the observed divergence seems to have evolved despite the differentiation in the mating system tends to be eroded by its expected evolutionary stabilization. Exceptions for within-population reproductive preferences were also observed. Although not studied mechanism of isolation might be at work in the wild, these cases may account for an actual lack of reproductive isolation. Occurrence of exceptions was not unexpected, as populations belongs to the same species. In this thesis, we shed light on the incipient reproductive isolation in the zooplankter B. plicatilis. As reproductive isolation is a rare historical event in nature, finding partial isolation within some of the populations studied seems to us biologically significant. Our results suggest that intrinsic isolation may arise associated with population differentiation and might play a role in the diversification of rotifers.	en_US
dc.description.abstract	El aislamiento reproductivo es uno de los fenómenos cruciales que permite el mantenimiento de la variabilidad intraespecífica y la riqueza de especies, y posee implicaciones importantes para la dinámica evolutiva de las poblaciones, incluida la especiación. El aislamiento reproductivo implica factores intrínsecos y extrínsecos que reducen o evitan el flujo génico entre poblaciones. Las barreras reproductivas pueden actuar en diferentes estadios del proceso reproductivo, desde la probabilidad de encuentro macho-hembra y el reconocimiento de pareja en animales, al desarrollo del cigoto, y a la viabilidad y fertilidad de la descendencia. Las poblaciones del rotífero partenogenético cíclico Brachionus plicatilis, que forma parte del zooplancton, han sido estudiadas intensamente en la península ibérica. Presentan un alto grado de diferenciación incluso a pequeña escala geográfica, y se han descrito tres clados filogeográficos en la región. Además, estas poblaciones habitan lagunas que difieren en sus condiciones ambientales (por ejemplo, en la predictibilidad de sus periodos de inundación), y se conoce que existe adaptación local para tales condiciones. En esta tesis, a partir muestras de poblaciones naturales, se explotan estas propiedades para investigar los factores implicados en la evolución del aislamiento reproductivo. Para ello se han utilizado tres aproximaciones en estudios de laboratorio: (1) aislamiento reproductivo etológico a través del reconocimiento de pareja; (2) aislamiento reproductivo evaluado en la producción de huevos diapáusicos, que son los producidos sexualmente; y (3) diferenciación genética en la Mating Recognition Protein (MRP; proteína de reconocimiento en el apareamiento), una glicoproteína que condiciona el reconocimiento macho-hembra en B. plicatilis. En esta tesis se han encontrado indicios de aislamiento reproductivo entre poblaciones naturales que divergen filogeográficamente o ecológicamente, con un efecto más notable en el caso de la divergencia ecológica. El estudio etológico y el centrado en la producción de huevos diapáusicos muestran tendencias semejantes, consistentes en una menor propensión a los cruces entre poblaciones con mayor divergencia adaptativa entre ellas. Este patrón está de acuerdo con la observación de que la divergencia genética en MRP se incrementa con la divergencia adaptativa. Esta correlación, junto a la falta de correlación entre la divergencia genética en marcadores neutros y la divergencia genética adaptativa, apoya la hipótesis de que la divergencia adaptativa —y no la deriva genética— es la responsable más importante de la evolución del aislamiento reproductivo en las poblaciones estudiadas. Además, se han encontrado indicios de selección estabilizante para el gen codificante de MRP. Así, la divergencia en el gen parece haber evolucionado a pesar de que la diferenciación en el sistema de apareamiento tiende a ser erosionada por selección estabilizante, selección que, por otro lado, es esperable que actúe sobre un sistema de reconocimiento. Las regularidades señaladas tienen algunas excepciones. Ello no excluye concluyentemente el aislamiento, pues no todos los mecanismos potenciales han sido estudiados aquí. No obstante, cabe señalar que estas excepciones al aislamiento, de ser reales, no serían sorprendentes si se considera la pertenencia a una misma especie de las poblaciones estudiadas. Globalmente esta tesis contribuye a la comprensión de un aislamiento reproductivo incipiente en el invertebrado planctónico B. plicatilis. Dado que el aislamiento reproductivo es un fenómeno histórico infrecuente en la naturaleza, haber encontrado aislamiento reproductivo parcial posee relevancia biológica. Los resultados de la tesis apoyan la idea de que el aislamiento reproductivo por factores intrínsecos puede estar asociado a la diferenciación de las poblaciones y tener implicaciones en la diversificación de los rotíferos.	es_ES
dc.format.extent	231 p.	es_ES
dc.language.iso	en	es_ES
dc.subject	population differentiation	es_ES
dc.subject	zooplankton	es_ES
dc.subject	local adaptation	es_ES
dc.subject	reproductive barriers	es_ES
dc.subject	brachionus plicatilis	es_ES
dc.title	Reproductive isolation in relation to population differentiation and local adaptation to environmental unpredictability	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS DE LA VIDA	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES
dc.rights.accessRights	open access	es_ES