Unveiling extraordinary diversity - DNA Barcoding of Socotra reptiles

Abstract

[EN] DNA barcoding is based on the idea of using a short genetic sequence from a standard marker (cytochrome c oxidase 1 gene, COI) for species identification. It has the advantage of facilitating species identification and accelerating discovery of candidate/cryptic species in a largely reliably and cost‐efficient way, with many implications in conservation and management. However, it presents some technical problems in amplification, especially with reptiles; and methodological problems, such as difficulty in threshold delimitation for barcode gaps and minimum number of sequences per species, scale‐dependency, and limitations in phylogenetic inference. Recent barcoding campaigns of reptiles have been successful and so we urged to apply it to Socotra due to the significance of this region, classified as Natural World Heritage, and the conservation interest of their unique reptile fauna, presently with 29 endemic species. After several campaigns of extensive sampling in the archipelago with stations each 10 x 10 km, more than 1300 tissues were collected. We have successfully sequenced, using three sets of primers, 380 individuals of all presently recognised species with a best match success of 99%, and with all species barcode success of about 72% of specimen identification. We detected one case of paraphyly and also high levels of instraspecific genetic variability, sometimes higher than values of interspecific genetic variability. The result of GMYC species delimitation analysis at different levels, as well as a barcode gap analysis using different thresholds, unveiled relatively high levels of cryptic diversity, suggesting that between 4 and 37 more entities than those presently recognised should be taken into account for conservation planning. Published and preliminary results using both mitochondrial and nuclear markers and the high levels of genetic variability in COI detected in this study, especially within Hemidactylus and Pristurus, including one case of paraphyly, suggest that the taxonomy of some Socotra reptiles should be revised using an integrative approach combining molecular and morphological data.

[PT] O barcoding de ADN é baseado na ideia de usar uma sequência genética curta de um marcador padrão (gene citocromo c oxidase 1, COI) para a identificação de espécies. Tem a vantagem de facilitar a identificação das espécies e acelerar a descoberta de espécies candidatas/ crípticas de uma forma bastante fiável e economicamente eficiente, com várias implicações na conservação e gestão. No entanto, apresenta alguns problemas técnicos na amplificação, especialmente de répteis; e problemas metodológicos, como a dificuldade na delimitação dos limiares do intervalo do barcode e do número mínimo de sequências de cada espécie, a dependência da escala e limitações nas inferências filogenéticas. Campanhas recentes de barcoding de répteis foram bem‐sucedidas e por isso apressámo‐nos para aplicá‐lo em Socotra, devido à importância desta região, classificada como Património Mundial Natural, e a importância da conservação da sua herpetofauna única, actualmente com 29 espécies endémicas. Depois de várias campanhas de amostragem intensas no arquipélago, com estações a cada 10 x 10 km, mais de 1300 tecidos foram recolhidos. Sequenciámos com sucesso, utilizandose três conjuntos de primers, 380 indivíduos de todas as espécies actualmente reconhecidas, com um sucesso óptimo de reconhecimento de 99%, e com um sucesso de barcoding de todas as espécies de cerca de 72% na identificação dos espécimes. Detectámos um caso de parafilia e também elevados níveis de variabilidade genética intra‐específica, por vezes maiores que os valores de variabilidade genética interespecífica. O resultado da análise de delimitação de espécies GMYC a diferentes níveis, bem como a análise de intervalos de barcoding usando diferentes limiares, revelou níveis relativamente altos de diversidade críptica, sugerindo que devem ser tidos em conta para a gestão da conservação entre mais 4 a 37 entidades do que aquelas que são actualmente reconhecidas. Os resultados previamente publicados e preliminares, utilizando dois marcadores mitocondriais e nucleares, e os altos níveis de variabilidade genética em COI detectados neste estudo, especialmente dentro de Hemidactylus e Pristurus, incluindo um caso de parafilia, sugerem que a taxonomia de alguns répteis de Socotra deveria ser revista através de uma aproximação integrativa combinando dados moleculares e morfológicos.