Changes through time in genomic diversity of gray wolf (canis lupus) populations

Abstract

Human-driven factors, including habitat fragmentation and direct persecution, have caused a decline in large predator populations for the last two centuries. Demographic declines reduce genetic diversity in wild populations, especially in small and isolated ones. In this thesis, I investigate how past population declines have impacted the genetic diversity of a widely distributed large predator, the gray wolf (Canis lupus). Specifically, I focus on two southern and isolated wolf populations with different population sizes and demographic scenarios: one very small and reintroduced after extinction in the wild, the Mexican wolf (C. l. baileyi), and the other relatively large and stable after partial recovery from population bottleneck, the Iberian wolf (C. l. signatus). Since the combination of non-invasive samples and microsatellite genetic markers has been commonly used to measure genetic variation in wolf populations, I first evaluate the performance of several software tools to genotype microsatellites from wolf feces using high-throughput sequencing approaches. Using whole genome data and museum specimens, I then assess the change in genetic diversity and inbreeding through time in the Mexican and Iberian wolf populations. My results reveal a loss of genetic diversity in both populations, and suggest small-scale fragmentation in the contemporary Iberian wolf population. My findings highlight the importance of genetically monitoring wild populations, even if they have apparently large or stable population sizes. Preserving genetic diversity in large predator populations is crucial to ensure their long-term viability and their key role in ecosystems. Los factores humanos, incluyendo la fragmentación del hábitat y la persecución directa, han causado el declive de las poblaciones de grandes depredadores durante los últimos dos siglos. Los declives demográficos reducen la diversidad genética en las poblaciones silvestres, especialmente en aquellas pequeñas y aisladas. En esta tesis, investigo cómo los declives poblaciones del pasado han impactado la diversidad genética de un gran depredador con una amplia distribución, el lobo gris (Canis lupus). Concretamente, me centro en dos poblaciones de lobos que se encuentran al sur y aisladas, con diferente tamaño poblacional y escenario demográfico: una muy pequeña y reintroducida tras su extinción en estado silvestre, el lobo mexicano (C. l. baileyi), y otra relativamente grande y estable tras su recuperación parcial de un cuello de botella poblacional, el lobo ibérico (C. l. signatus). Dado que la combinación de muestras no invasivas y microsatélites como marcadores genéticos ha sido comúnmente utilizado para medir la variación genética en las poblaciones de lobos, primero evalúo la capacidad de varios programas para proporcionar genotipos consistentes para microsatélites a partir del análisis de excrementos de lobos y utilizando métodos de secuenciación masiva. A continuación, utilizando datos derivados de la secuenciación de genomas completo y especímenes de museo, evalúo el cambio en diversidad genética y endogamia a través del tiempo en las poblaciones de lobos mexicanos e ibéricos. Mis resultados revelan una pérdida de diversidad genética en ambas poblaciones, y sugieren una fragmentación a pequeña escala en la población ibérica contemporánea. Mis hallazgos remarcan la importancia del monitoreo genético de las poblaciones silvestres, incluso aquellas con tamaños poblacionales aparentemente grandes o estables. Preservar la diversidad genética en poblaciones de grandes depredadores es crucial para asegurar su viabilidad a largo plazo y su papel fundamental en los ecosistemas.