Genetic structure, diversity and gene flow on a threarened population of brown bear (Ursus arctos) in Cantabria, Spain

Abstract

Ao longo de vários séculos, a distribuição geográfica do urso pardo na Península Ibérica tem vindo a diminuir, estando de momento limitada ao norte de Espanha. A população de urso pardo da Cantábria é uma das mais pequenas da Europa e está dividida em duas subpopulações (Ocidental e Oriental), com conectividade limitada entre ambas. Para além disso, a perseguição, por parte das populações humanas, apresenta sérias ameaças à sobrevivência da população de urso pardo na Cantábria. Tendo em consideração a situação atual da população Cantábrica, é essencial ter uma imagem muito clara dos padrões genéticos da população. Foram usados três tipos de marcadores genéticos (ADN mitocondrial, microssatélites nucleares autossómicos e marcadores sexuais) para inferir a origem, estrutura e diversidade genética e fluxo genético da população. Os resultados aqui apresentados sugerem que a população Cantábrica está dividida em duas linhagens matrilineares distintas e que não é monofilética relativamente a outras populações europeias. Esta diferenciação, num eixo oriental-ocidental, poderá estar relacionada com eventos de colonização da cordilheira Cantábrica anteriores e contemporâneos ao último máximo glaciar. A população está estruturada em duas subpopulações com grande diferenciação genética entre as duas. Os resultados mostram fortes evidências de migração de ursos entre as duas subpopulações. Nomeadamente, encontramos evidências da existência de fluxo genético assimétrico e de maior fluxo recente de migrantes da subpopulação Oriental para a Ocidental. Contudo, os resultados sugerem uma maior introgressão recente em sentido contrário. Este estudo ajuda a clarificar as origens da população e fornece novo conhecimento sobre a condição genética e os padrões de migração e fluxo genético da população de urso pardo. Os resultados aqui apresentados irão ajudar na definição e implementação de novas estratégias de conservação relevantes para a subsistência de uma população de urso pardo viável na Cordilheira Cantábrica.

Over the centuries, the brown bear geographical distribution in the Iberian Peninsula has been decreasing, being currently limited to the North of Spain. The Cantabrian brown bear population is one of the smallest populations in Europe as is fragmented in two subpopulations (Western and Eastern), with limited connection between them. Additionally, human persecution represents serious threats to the survival of brown bear in Cantabria. Considering the current status of the Cantabrian population, it is essential to have a clear picture of the genetic patterns of the population. We used three molecular markers (mitochondrial DNA, autossomal and sex linked microsatellites) to assess the genetic origins, structure, diversity and gene flow of the Cantabrian brown bear population. Our results suggest that the Cantabrian population is divided in two distinct matrilineal lineages and is not monophyletic relative to other European populations. This differentiation, in an east-west axis might be related with colonization events of the Cantabrian mountains prior and contemporary to the last glacial maximum. The population is structured in two subpopulations with great genetic differentiation between them. The results also show strong evidences of migration between both subpopulations. Namely, we found evidence of asymmetrical gene flow and greater migrant flow from the Eastern to the Western subpopulation. However, results also suggest greater genetic admixture in the opposite way. This study reveals the origins and provides new insights on the genetic condition and migration patterns of the brown bear population. The results here presented will help in the definition of conservation strategies relevant for the maintenance of a viable brown bear population in the Cantabrian mountains.