The phenotypic and genomic legacy of a range expansion
Author(s)
Spadavecchia, Giada
Date Issued
July 5, 2022
Type
Doctoral Thesis
Abstract
A range expansion is the colonisation of previously unoccupied geographic areas, driven by the dispersal of individuals from their site of origin. Examples of range expansion are represented by human-driven biological invasions, range shifts induced by climate changes and those naturally occurred in the history of most species due to of paleoclimatic changes. Regardless of the temporal context, range expansions have long been a theme of inquiry in ecology and evolution. However, only recent findings on contemporary range expansions have revealed that dispersal processes have a role in determining the geographic patterns of genetic and phenotypic variation within species. This thesis deals with characterising the outcomes of a range expansion, investigating the genomic and phenotypic consequences of the Late Pleistocene range expansion of the Tyrrhenian tree frog, Hyla sarda. Firstly, genetic data were used to reconstruct the Late Pleistocene range expansion of this species, inferring the source, route, and timing of the colonisation. Secondly, we explore the phenotypic consequences of this range expansion event, characterising the spatial structure of background matching variation along the colonization route of H.sarda. Finally, RAD-seq data were used to investigate the genomic structure of the Tyrrhenian tree frog populations, to search for signatures of natural selection across the genome of H. sarda, and explore the genomic basis of background matching, evaluating whether variation of this phenotypic trait owes to genetic variants.
The multidisciplinary approach proposed in this research allowed to evaluate the phenotypic and genomic consequences of a range expansion, thus investigating the evolutionary processes at play during colonisation and raising a fascinating new perspective on the importance of integrating a phenotypic approach in phylogeographic investigations.
Per espansione dell'areale di distribuzione si intende la colonizzazione di aree geografiche precedentemente non occupate da parte di gruppi o popolazioni di individui che si disperdono. Esempi di espansione dell'areale sono rappresentati dalle invasioni biologiche indotte dai cambiamenti climatici e eventi di espansione avvenuti naturalmente nella storia della maggior parte delle specie a causa dei cambiamenti paleoclimatici. Indipendentemente dal contesto temporale, queste dinamiche sono state a lungo un tema di indagine in ecologia ed evoluzione. Tuttavia, solo recenti scoperte sulle espansioni contemporanee dell'areale hanno rivelato che i processi di dispersione hanno un ruolo nel determinare i pattern geografici della variazione genetica e fenotipica all'interno delle specie. Questa tesi si occupa di caratterizzare gli esiti di un'espansione dell'areale, indagando le conseguenze genomiche e fenotipiche dell'espansione avvenuta durante il tardo Pleistocene della raganella tirrenica, Hyla sarda. In primo luogo, i dati genetici sono stati utilizzati per ricostruire l'espansione dell'areale del tardo Pleistocene di questa specie, inferendo l'origine, il percorso e i tempi della colonizzazione. In secondo luogo, le conseguenze sul fenotipo delle popolazioni di H.sarda di questo evento di espansione sono state esplorate, caratterizzando la struttura spaziale della variazione del background matching lungo il percorso di colonizzazione di H.sarda. Infine, i dati RAD-seq sono stati utilizzati per studiare la struttura genomica delle popolazioni di raganella tirrenica, per cercare tracce della selezione naturale lungo il genoma di questa specie ed esplorare le basi genomiche del background matching, valutando se la variazione di questo tratto fenotipico complesso sia dovuto a varianti genetiche.
Additional information
Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione sostenibile delle risorse ambientali
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