Abstract

New study systems and tools are needed to understand how divergence and speciation occur between lineages with gene flow. Migratory birds often exhibit divergence despite seasonal migration, which brings populations into contact with one another. We studied divergence between 2 subspecies of Northern Saw-whet Owl (Aegolius acadicus), in which a sedentary population on the islands of Haida Gwaii, British Columbia (A. a. brooksi), exists in the presence of the other form (A. a. acadicus) during migration but not during the breeding season. Prior research showed fixed mtDNA divergence but left open the question of nuclear gene flow. We used 2,517 ultraconserved element loci to examine the demographic history of this young taxon pair. Although we did not observe fixed single nucleotide polymorphism differences between populations among our genotyped individuals, 100% of the birds were diagnosable and δaδI analyses suggested the demographic model best fitting the data was one of split-bidirectional-migration (i.e. speciation with gene flow). We dated the split between brooksi and acadicus to ~278 Kya, and our analyses suggested gene flow between groups was skewed, with ~0.7 individuals per generation coming from acadicus into brooksi and ~4.4 going the opposite direction. Coupled with an absence of evidence of phenotypic hybrids and the birds’ natural history, these data suggest brooksi may be a young biological species arising despite historic gene flow.

RESUMEN

Se necesitan nuevos sistemas de estudio y herramientas para entender cómo la divergencia y la especiación se producen entre linajes con la presencia de flujo génico. Las aves migratorias usualmente muestran divergencia a pesar de la migración estacional, lo que genera que las poblaciones entren en contacto unas con otras. Estudiamos la divergencia entre dos subespecies de Aegolius acadicus, en la cual una población sedentaria en las islas de Haida Gwaii, Columbia Británica (A. a. brooksi), existe en presencia de la otra forma (A. a. acadicus) durante la migración, pero no durante la estación reproductiva. Investigaciones previas mostraron divergencia fija en el ADNmt pero dejaron abierta la pregunta sobre flujo génico nuclear. Usamos 2517 loci con elementos ultra-conservados para examinar la historia demográfica de este joven par de taxones. Aunque no observamos diferencias fijas de polimorfismo de nucleótido único (PNU) en las poblaciones entre nuestros individuos caracterizados genéticamente, 100% de las aves fueron diagnosticables y los análisis de δaδi sugirieron que el modelo demográfico que mejor se ajustó a los datos fue uno de migración bidireccional dividida (i.e. especiación con flujo génico). Fechamos la division entre brooksi y acadicus en ~278 mil años atrás, y nuestros análisis sugieren que el flujo génico entre grupos estuvo sesgado, con ~0.7 individuos por generación proviniendo de acadicus hacia brooksi y ~4.4 yendo en la dirección contraria. En conjunto con la ausencia de evidencia de híbridos fenotípicos y con la historia natural de las aves, estos datos sugieren que brooksi puede ser una especie biológica joven que emergió a pesar del flujo génico histórico.

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