ハワイの群島全体でのグッピー（Poecilia reticulata）の侵略と迅速な適応

遺伝的ドリフト、混合、および遺伝子の流れとは対照的に、自然選択は、新しい環境の紹介後の侵入種の進化にどの程度寄与しますか？ここでは、約1世紀前にハワイ諸島に導入された非ネイティブグッピー（Poecilia reticulata）の集団ゲノム変動を調べることにより、進化がどのように生物学的侵入を形成できるかを評価します。南アメリカ北部の4つのハワイアン諸島からの18の侵襲的集団と4つの個体群を調べることにより、紹介と評価の歴史を再構築し、人口構造を評価しました。分化のパターンは、グッピーが導入後に集団の間で発生した自然またはヒトを介した遺伝子の流れがほとんどない、グッピーが有意な集団構造を発達させたことを示しています。人口統計モデリングと混合グラフ分析を一緒に分析すると、グッピーが最初にオアフとマウイに導入され、その後ハワイとカウアイに移行されたことが示唆されています。ネイティブの範囲からの1つの導入イベントのみの証拠を検出しました。これは、導入された集団の適応進化が、設立集団に存在する遺伝的変異を利用する可能性が高いことを暗示しています。環境協会は、人口構造の会計をテストし、捕食者と景観特性に関連する適応的な変動の署名を示す遺伝子座を特定しましたが、栄養体制ではありません。有効な人口規模の高い推定値と検出可能な人口構造とペアになると、環境関連の遺伝子座の存在は、ハワイのグッピー集団の現代の進化を形作る上での自然選択の役割をサポートします。私たちの調査結果は、地元の適応が、特に急速な進化を促進する生活史を持つ種で侵略の成功をもたらす可能性があることを示しています。最後に、集団間の遺伝子の流れが低いことの証拠は、除去がハワイの群島全体で侵襲的なグッピーを制御するための効果的なアプローチである可能性があることを示唆しています。

How much does natural selection, as opposed to genetic drift, admixture, and gene flow, contribute to the evolution of invasive species following introduction to a new environment? Here we assess how evolution can shape biological invasions by examining population genomic variation in non-native guppies (Poecilia reticulata) introduced to the Hawaiian Islands approximately a century ago. By examining 18 invasive populations from four Hawaiian islands and four populations from the native range in northern South America, we reconstructed the history of introductions and evaluated population structure as well as the extent of ongoing gene flow across watersheds and among islands. Patterns of differentiation indicate that guppies have developed significant population structure, with little natural or human-mediated gene flow having occurred among populations following introduction. Demographic modeling and admixture graph analyses together suggest that guppies were initially introduced to O'ahu and Maui and then translocated to Hawai'i and Kaua'i. We detected evidence for only one introduction event from the native range, implying that any adaptive evolution in introduced populations likely utilized the genetic variation present in the founding population. Environmental association tests accounting for population structure identified loci exhibiting signatures of adaptive variation related to predators and landscape characteristics but not nutrient regimes. When paired with high estimates of effective population sizes and detectable population structure, the presence of environment-associated loci supports the role of natural selection in shaping contemporary evolution of Hawaiian guppy populations. Our findings indicate that local adaptation may engender invasion success, particularly in species with life histories that facilitate rapid evolution. Finally, evidence of low gene flow between populations suggests that removal could be an effective approach to control invasive guppies across the Hawaiian archipelago.