Are we related? / Somos parientes?
In an ideal situation, we would like to have a pool of candidate parents and all their offspring to study relatedness. But this would require trapping both adult falcons at each nest site, in addition to climbing into the nest to sample the young. In a few cases we were able to do this to achieve other study objectives, such as placing vhf telemetry on the adults. But we have largely relied on just sampling the young falcons in the nest. Then, in the absence of candidate parents we can still identify groups of full and half-sibling groups and if these groups are relative large, then we can genetically reconstruct the genotypes of the parents. If we only have small family groups then it still may be possible to look for evidence of multiple mating within family groups. Finally, if we have offspring from the same nest from different years we can still test whether they form a full-sib group. All these different sampling schemes can help to learn something about the mating patterns of breeders, including the adults that could not be sampled.
We want to emphasize that the most difficult part (and the most important) of this type of study is the sampling of specimens. In our case, we’re confident that our sampling is adequate and we can infer mate replacement and survivorship as well as overall relatedness in our three populations.
The end justifies the means
We will use microsatellites to identify genetically identify birds and infer relatedness
What are microsatellites?
Microsatellites are simple sequence tandem repeats (SSTRs) found in non-coding regions of the DNA. The repeat units are generally di-, tri-, tetra- or pentanucleotides. For example, a common repeat motif in birds is CA
What uses do microsatellites serve?
Microsatellites are useful in a wide range of analysis. They were the most important tool in mapping genomes and they serve in biomedical diagnosis for certain disease conditions. They are used in DNA forensics because of their high specificity. Match identities for microsatellite profiles can be very high (probability that the evidence from the crime scene is not a match with that of the suspect is < one in many millions in some cases). In a biological/evolutionary context, they are useful as markers for parentage analysis and assessing the degree of relatedness of individuals or groups (our study). For captive or endangered species, microsatellites can serve to evaluate inbreeding levels (F
Advantages of microsatellites as genetic markers:
Locus-specific (in contrast to multi-locus markers such as minisatellites or RAPDs)
Codominant (heterozygotes can be distinguished from homozygotes, see figure).
PCR-based (means we need only tiny amounts of tissue; works on highly degraded or "ancient" DNA)
Highly polymorphic ("hypervariable") : provides considerable pattern
(In Spanish)
Somos parientes?
Tener un grupo completo de supuestos padres y su cría sería ideal para estudiar relaciones de parentesco. Esto requeriría atrapar a los halcones adultos en el nido además de trepar al nido para obtener muestras de las crías. In pocos casos, pudimos obtener las muestras adultos para un estudio de telemetría pero en la mayoría de los casos tenemos solo muestras de las crías. En estos casos, cuando no se han obtenido muestras de los padres podemos todavía identificar grupos de hermanos y medio-hermanos, y si estos grupos son grandes, entonces reconstruir el perfil genético de los padres. Si solo tenemos grupos familiares pequeños todavía es posible buscar evidencia de reproducción múltiple (recambios de padres) en esas familias. Finalmente, se tenemos muestras de crías del mismo nido de años diferentes podríamos testear si son hermanos. Estos esquemas distintos de obtener muestras pueden dar pistas acerca patrones de reproducción, incluyendo de los adultos de los cuales no se pudieron obtener muestras. Queremos destacar que la parte más difícil (y la más importante) en este tipo de estudio es la toma de muestras. In nuestro caso, sabemos que nuestras muestras son adecuadas y que podremos inferir el reemplazo de adultos y supervivencia así como inferir relaciones de parentesco in nuestras tres poblaciones.
El fin justifica los medios
Los microsatélites son secuencias repetidas en tándem que se encuentran en regiones no codificantes del ADN. Estas repeticiones en tándem son, en general, de di-, tri-, tetra- o pentanucleotidos. Por ejemplo, un tándem que se repite comúnmente en las aves is Can donde A y C están repetidos varias veces (n puede ser de 8 a 50, mirar figura). Los microsatélites son marcadores moleculares útiles porque son polimórficos (el número de repeticiones en tándem es variable). Por qué son variables? La razón parece ser que durante la replicación del ADN ocurre un error de deslizamiento. Cuando el ADN es copiado las dos hebras de ADN pueden deslizarse cambiando sus posiciones relativas. Una u otra hebra de ADN pueden ser c opiadas de manera de ser más larga (o corta) debido a que se agrega (o se quita) nucleótidos. El resultado es una mutación nueva en la forma de una repetición en tándem más larga (o corta) que la original.
Cuáles son los usos de los microsatélites?
Los microsatélites son útiles in varios tipos de análisis. Han sido herramientas muy útiles en el mapeo de genomas y sirven en el diagnostico medico de ciertas enfermedades. Se usan en investigaciones forenses debido a su alta especificad. Matches en la identidad basados en perfiles con microsatélites pueden ser muy altos (la probabilidad que la evidencia en una escena de un crimen no sea un match con la del sospechoso/a es menor a 1 en varios millones in algunos casos). En un contexto biológico o evolucionario, los microsatélites son útiles en análisis de paternidad y para inferir las relaciones de parentesco entre individuales y grupos (nuestro estudio). En el caso de especies en cautiverio o en peligro de extinción los microsatélites pueden servir para evaluar niveles de endogamia (Fis).
Ventajas de usar microsatélites como marcadores genéticos:
Locus-especifico (en contraste con otros marcadores multialélicos como minisatelites o RAPDs)
Codominantes (heterozigotas puedes ser distinguidos de homozigotas, ver figura)
Basados en PCR (significa que se necesitan muestras pequeñas para los análisis; funciona en ADN degradado o ADN ‘antiguo’)
Altamente polimórficos (“hipervariables”): proveen un patrón considerable.
Literature
Ashley, M.V. et al. (2009) Full Sibling Reconstruction in Wild Populations from Microsatellite Genetic Markers. In Computational Biology: New Research (Russe, A.S. ed), pp. 231-258, Nova Science Publishers.
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