Multiple Sources, Admixture, and Genetic Variation in Introduced Anolis Lizard Populations

Abstract: Invasive species are classically thought to suffer from reduced within-population genetic variation compared to their native-range sources due to founder effects and population bottlenecks during introduction. Reduction in genetic variation in introduced species may limit population growth, increase the risk of extinction, and constrain adaptation, hindering the successful establishment and spread of an alien species. Results of recent empirical studies, however, show higher than expected genetic variation, rapid evolution, and multiple native-range sources in introduced populations, which challenge the classical scenario of invasive-species genetics. With mitochondrial DNA (mtDNA) sequence data, we examined the molecular genetics of 10 replicate introductions of 8 species of Anolis lizards. Eighty percent of introductions to Florida and the Dominican Republic were from multiple native-range source populations. MtDNA haplotypes restricted to different geographically distinct populations in the native range of a species commonly occurred as intrapopulation polymorphisms in introduced populations. Two-thirds of introduced populations had two or more sources, and admixture elevated genetic variation in half of the introduced populations above levels typical of native-range populations. The mean pairwise sequence divergence among haplotypes sampled within introduced populations was nearly twice that within native-range populations (2.6% vs. 1.4%). The dynamics of introductions from multiple sources and admixture explained the observed genetic contrasts between native and introduced Anolis populations better than the classical scenario for most introduced populations. Elevated genetic variation through admixture occurred regardless of the mode or circumstances of an introduction. Little insight into the number of sources or amount of genetic variation in introduced populations was gained by knowing the number of physical introductions, the size of a species' non-native range, or whether it was a deliberate or accidental introduction. We hypothesize that elevated genetic variation through admixture of multiple sources is more common in biological invasions than previously thought. We propose that introductions follow a sequential, two-step process involving a reduction in genetic variation due to founder effects and population bottlenecks followed by an increase in genetic variation if admixture of individuals from multiple native-range sources occurs.

Resumen: La reducción en la variación genética en especies introducidas puede limitar el crecimiento poblacional, incrementar el riesgo de extinción y limitar la adaptación, lo que dificulta el establecimiento exitoso y dispersión de una especie exótica. Sin embargo, los resultados de estudios empíricos recientes muestran mayor variación genética que la esperada, evolución rápida y múltiples fuentes nativas en poblaciones introducidas, lo que cuestiona el escenario clásico de la genética de especies invasoras. Con datos de secuencia de ADN mitocondrial (ADNmt) examinamos la genética molecular de 10 introducciones replicadas de 8 especies de lagartijas Anolis. Ochenta por ciento de las introducciones en Florida y la República Dominicana partieron de poblaciones fuente con múltiples rangos de distribución. Los haplotipos de ADNmt restringidos a poblaciones geográficamente distintas en el rango de una especie nativa a menudo ocurrieron como polimorfismos intrapoblacionales en poblaciones introducidas. Dos tercios de las poblaciones introducidas tenían dos o más fuentes, y la mezcla incrementó la variación genética en la mitad de las poblaciones introducidas por arriba de niveles típicos de poblaciones nativas. La divergencia en la secuencia pareada promedio entre haplotipos muestreados en poblaciones introducidas fue casi el doble que en las poblaciones nativas (2.6% vs. 1.4%). La dinámica de las introducciones desde fuentes múltiples explicó los contrastes genéticos observados entre las poblaciones nativas e introducidas de Anolis mejor que el escenario clásico para la mayoría de las poblaciones introducidas. La variación genética elevada por la mezcla ocurrió independientemente del modo o circunstancias de la introducción. Se obtuvo poco entendimiento del número de fuentes o de la cantidad de variación genética en las poblaciones introducidas al conocer el número de introducciones físicas, el tamaño del rango de distribución no nativa de la especie o si fue una introducción deliberada o accidental. Proponemos la hipótesis que la elevada variación genética por mezcla de fuentes múltiples es más común en las invasiones biológicas que lo que se pensaba anteriormente. Proponemos que las introducciones siguen un proceso secuencial de dos etapas que implica la reducción de la variación genética debido a efectos de fundador y cuello de botella poblacionales seguida por un incremento en la variación genética si ocurre una mezcla de individuos provenientes de fuentes múltiples.