Selection on a single locus drives plumage differentiation in the Rufous-collared Sparrow (Zonotrichia capensis)

• Autores: Lavinia Oblanca, Pablo Damián; Campagna, Leonardo; Carboni, Martin; Barreira, Ana S; Lougheed, Stepheen C; Tubaro, Pablo L; Lijtmaer, Dario A.
• Año de publicación: 2025
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Ciencias Exactas y Naturales; coloration; DENND2B/ST5; glacial cycles; Gloger’s rule; melanin; subspecies; Ciencias Exactas y Naturales
• Institución: Universidad Nacional de Río Negro

Fil: Lavinia Oblanca, Pablo Damián. Universidad Nacional de Río Negro, Laboratorio de Investigación y Conservación de la Biodiversidad (UNRN–InCoBIO), Sede Atlántica, Viedma, Río Negro, Argentina
Fil: Lavinia Oblanca, Pablo Damián. Universidad Nacional de Río Negro, CIT Río Negro (UNRN–CONICET), Sede Atlántica, Viedma, Río Negro, Argentina. Campagna, Leonardo. Fuller Evolutionary Biology Program, Cornell Lab of Ornithology, Cornell University, Ithaca, NY, United States. Carboni, Martin. División Ornitología, Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia" (MACN-CONICET), Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina. Barreira, Ana S. Lavinia, Pablo Damian. Universidad Nacional de Río Negro, Laboratorio de Investigación y Conservación de la Biodiversidad (UNRN–InCoBIO), Sede Atlántica, Viedma, Río Negro, Argentina; Universidad Nacional de Río Negro, CIT Río Negro (UNRN–CONICET), Sede Atlántica, Viedma, Río Negro, Argentina.
Fil: Campagna, Leonardo. Fuller Evolutionary Biology Program, Cornell Lab of Ornithology, Cornell University, Ithaca, NY, United S
Fil: Carboni, Martin. División Ornitología, Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia", Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
Fil: Lougheed Stephen C. Department of Biology, Queen’s University, Kingston, Ontario, Canada
Fil: Tubaro Pablo L. División Ornitología, Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia", Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
Fil: Litmaer, Dario A. División Ornitología, Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia", Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
The Rufous-collared Sparrow (Zonotrichia capensis) shows phenotypic variation throughout its distribution. In particular, the Patagonian subspecies Z. c. australis is strikingly distinct from all other subspecies, lacking the black crown stripes that characterize the species, with a uniformly grey head and overall paler plumage. We sequenced whole genomes of 18 individuals (9 Z. c. australis and 9 from other subspecies from northern Argentina) to explore the genomic basis of these color differences and to investigate how they may have evolved. We detected a single ~465-kb divergence peak on chromosome 5 that contrasted with a background of low genomic differentiation and contains the suppression of tumorigenicity 5 (ST5) gene. ST5 regulates RAB9A, which is required for melanosome biogenesis and melanocyte pigmentation in mammals, making it a strong candidate gene for the melanic plumage polymorphism within Z. capensis. This genomic island of differentiation may have emerged because of selection acting on allopatric populations or against gene flow on populations in physical and genetic contact. Mitochondrial DNA indicated that Z. c. australis diverged from other subspecies ~400,000 years ago, suggesting a putative role of Pleistocene glaciations. Phenotypic differences are consistent with Gloger’s rule, which predicts lighter-colored individuals in colder and drier climates like that of Patagonia.
El chingolo (Zonotrichia capensis) posee variación fenotípica a lo largo de su distribución. En particular, la subespecie patagónica Z. c. australis es notoriamente diferente de todas las otras subespecies por carecer de las características franjas negras de la corona que distinguen a la especie, evidenciando una cabeza gris uniforme y un plumaje más pálido en general. En este estudio secuenciamos los genomas completos de 18 ejemplares (nueve Z. c. australis y nueve representantes de otras subespecies del norte de Argentina) para explorar las bases genómicas de estas diferencias en la coloración e investigar cómo podrían haber evolucionado. Detectamos un único pico de divergencia de ~465 mil pares de bases en el cromosoma 5 que contrastó con un fondo de baja diferenciación genómica global entre los dos fenotipos. Esta región de alta divergencia contiene al gen ST5, el cual regula RAB9A, un gen necesario para la biogénesis de los melanosomas y la producción de pigmentación melánica en mamíferos. Esto convierte a ST5 en un gen candidato para explicar el polimorfismo del plumaje melánico dentro de Z. capensis. Esta isla de diferenciación genómica habría surgido como resultado de la selección actuando en poblaciones aisladas o en contra del flujo génico en poblaciones en contacto. El ADN mitocondrial indicó que Z. c. australis divergió de las otras subespecies hace aproximadamente 400 mil años, sugiriendo un posible rol de las glaciaciones del Pleistoceno. Por último, las diferencias fenotípicas son consistentes con la regla de Gloger, la cual predice ejemplares con colores más claros en regiones con climas fríos y secos como los de la Patagonia.