Maria Paula Rodriguez 

2024 Recipient of the Don and Judy Legerski UW Teton Graduate Scholars in Biodiversity Fellowship

Graduate Advisor: Catherine Wagner

Department of Botany

Project summary and goals:

Different anthropogenic activities are causing the decline of populations of numerous species. In freshwater aquatic systems, two main disturbances have been the introduction of non-native species and the construction of artificial barriers, which have reduced population sizes. Small populations are more susceptible to the loss of genetic variation, which makes them more vulnerable to local extinction. Because countless wild populations are currently experiencing diverse human pressures, estimating recent fluctuations in population sizes (demographic change) is of great relevance. 

Although tracking demographic changes can be done with direct monitoring, prolonged and systematic fieldwork is often constrained by available funding. A promising alternative is to track population demography from genomic data, which is possible because population expansions and declines leave characteristic genomic signatures that can be detected. However, there are a wide diversity of analytical methods to do this but it is not clear which is better suited to examine recent population size changes. Likewise, different genomic data types are produced by the different available sequencing technologies, and they may produce dissimilar demographic inferences. Thus, evaluating which is the most appropriate analytical method and genomic data type to study recent population size changes is needed for this genomic-based approach to become applicable in the conservation field.

The objectives of my research are to test the potential of different genomic analytical methods in scenarios of recent population change and to evaluate the tradeoffs of different genomic data types for demographic inference. To do this, I am studying two populations of Yellowstone cutthroat trout that face anthropogenic pressures: the Yellowstone Lake population where lake trout (Salvelinus namaycush) were introduced in the 1990s and the Teton River population where a recently constructed dam fragmented the river. The well-monitored lake population represents an opportunity to assess how demographic inferences drawn from genomic data compare with field-collected data, which in turn will guide the use of these genomics-based analyses to understand the demographic consequences caused by the dam on the Teton River population. 

Versión en Español

Diversas actividades antropogénicas están provocando el declive poblacional de numerosas especies. En los sistemas acuáticos de agua dulce, la introducción de especies alóctonas y la construcción de barreras artificiales han sido dos perturbaciones comunes que han reducido el tamaño de las poblaciones. Las poblaciones pequeñas son más susceptibles a la pérdida de variación genética, lo que las hace más vulnerables a la extinción local. Dado que en la actualidad innumerables poblaciones silvestres están experimentando diversas presiones humanas, es de gran relevancia estimar las fluctuaciones recientes en los tamaños poblacionales (cambio demográfico).

Aunque el seguimiento de los cambios demográficos puede hacerse mediante monitoreo directa, el trabajo de campo prolongado y sistemático suele estar limitado por la financiación disponible. Una alternativa prometedora es rastrear la demografía de las poblaciones a partir de datos genómicos, lo cual es posible porque las expansiones y disminuciones poblacionales dejan señales específicas en el ADN que pueden detectarse. Aunque existe una gran diversidad de métodos analíticos para lo anterior, no es claro cuál es el más adecuado para examinar cambios poblacionales recientes. Por otro lado, las diferentes tecnologías de secuenciación existentes producen distintos tipos de datos genómicos, lo cual puede producir inferencias demográficas contrastantes. Para que este enfoque basado en genómica sea aplicable en el campo de la conservación es necesario evaluar cuál es el método analítico y el tipo de dato genómico más apropiado para estudiar los cambios recientes en los tamaños poblacionales.

Los objetivos de mi investigación son poner a prueba el potencial de distintos métodos analíticos en escenarios de cambios poblacionales recientes, y evaluar las ventajas y desventajas de distintos tipos de datos genómicos para la inferencia demográfica. Para ello, estoy estudiando dos poblaciones de la trucha degollada de Yellowstone que experimentan distintas presiones antropogénicas: la población del lago Yellowstone, donde se introdujeron truchas lacustres (Salvelinus namaycush) en la década de 1990, y la población del río Teton, donde una presa recientemente construida fragmentó el río. La bien monitoreada población del lago Yellowstone representa una oportunidad para evaluar cómo las inferencias demográficas extraídas de los datos genómicos se comparan con los datos recolectados en campo, y esto a su vez guiará el uso de estos análisis genómicos para comprender las consecuencias demográficas causadas por la presa en la población del río Teton.