Isolation on a remote island: genetic and morphological differentiation of a cosmopolitan odonate

Abstract

Although low levels of genetic structure are expected in highly widespread species, geographical and/or ecological factors can limit species distributions and promote population structure and morphological differentiation. In order to determine the effects of geographical isolation on population genetic structure and wing morphology, 281 individuals of the cosmopolitan odonate Pantala flavescens were collected from four continental (Central and South America) and five insular sites (Polynesian islands and the Maldives). COI sequences and eight microsatellite loci were used to characterize genetic diversity and genetic structure between and within locations. Linear and geometric morphometry were used to evaluate differences in the size and shape of wings. Genetic analysis showed a global genetic difference between the continental and insular sites. American locations did not show genetic structure, even in locations separated by a distance of 5000 km. Easter Island showed the lowest values of genetic diversity (mainly mitochondrial diversity) and the highest values of genetic differences compared to other insular and continental sites. Individuals from Easter Island showed smaller forewings, a different abdomen length to thorax length ratio, and a different configuration of anal loop in the hindwings. Thus, the greater isolation, smaller area, and young geological age seem to have determined the genetic and morphological differences in P. flavescens of Easter Island, where selection could promote a loss of migratory behavior and may improve other life history traits, such as reproduction. This work provides new insight into how microevolutionary processes operate in isolated populations of cosmopolitan speciesAunque se esperan niveles bajos de estructura genética en especies muy extendidas, los factores geográficos y / o ecológicos pueden limitar la distribución de especies y promover la estructura de la población y la diferenciación morfológica. Para determinar los efectos del aislamiento geográfico sobre la estructura genética de la población y la morfología de las alas, se recolectaron 281 individuos del odonato cosmopolita Pantala flavescens de cuatro sitios continentales (América Central y del Sur) y cinco sitios insulares (islas Polinesias y Maldivas). Se utilizaron secuencias COI y ocho loci de microsatélites para caracterizar la diversidad genética y la estructura genética entre ubicaciones y dentro de ellas. Se utilizó morfometría lineal y geométrica para evaluar las diferencias en el tamaño y la forma de las alas. El análisis genético mostró una diferencia genética global entre los sitios continentales e insulares. Las ubicaciones americanas no mostraron estructura genética, incluso en ubicaciones separadas por una distancia de 5000 km. Isla de Pascua mostró los valores más bajos de diversidad genética (principalmente diversidad mitocondrial) y los valores más altos de diferencias genéticas en comparación con otros sitios insulares y continentales. Los individuos de la Isla de Pascua mostraron alas anteriores más pequeñas, una relación entre la longitud del abdomen y la longitud del tórax diferente y una configuración diferente del asa anal en las alas posteriores. Así, el mayor aislamiento, menor área y edad geológica joven parecen haber determinado las diferencias genéticas y morfológicas en P. flavescens de Isla de Pascua, donde la selección podría promover una pérdida del comportamiento migratorio y mejorar otros rasgos del ciclo de vida, como la reproducción. . Este trabajo proporciona una nueva perspectiva sobre cómo operan los procesos microevolutivos en poblaciones aisladas de especies cosmopolitas.