Introgression of MHC genes through Podarcis lizard hybrid zones

Główny kompleks zgodności tkankowej (MHC) to grupa wysoce polimorficznych genów uczestniczących w adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej kręgowców szczękowych. Wiele czynników, takich jak koewolucja żywiciel-patogen, selekcja zależna od negatywnych częstotliwości i naddominacja przyczynia się do generowania i utrzymywania różnorodności MHC. Jedną z możliwych sił wpływających na różnorodność MHC jest introgresja, która może utrzymywać się w przypadku MHC nawet przy silnej izolacji reprodukcyjnej. W niniejszej analizie zbadano grupę gatunków jaszczurek Podarcis zamieszkujących Półwysep Iberyjski. Pobrano próbki od ponad 600 osobników, po czym wyekstrahowano DNA, amplifikowano i zsekwencjonowano, identyfikując allele MHC klasy I i II. System badawczy scharakteryzowano pod kątem różnorodności alleli MHC, a dwie strefy hybrydowe zostały przetestowane pod kątem introgresji MHC. Analiza wykazała niezwykle wysoką ogólną liczbę alleli, znaczące różnice między gatunkami i populacjami w obrębie gatunku oraz wysoką, ale podobną średnią liczbę alleli na osobnika. Sekwencjonowanie całego genomu osobników ujawniło bardzo niskie przypadki hybrydyzacji i introgresji całego genomu. Analiza stref hybrydowych wykazała silne, znaczące statystycznie różnice w procentach wspólnych alleli MHC pomiędzy strefami bliskiego kontaktu a strefami braku kontaktu, co wskazuję na introgresję. Wyniki te są zgodne z hipotezą, że geny MHC są jednymi z ostatnich, które przestają podlegać introgresji w ostatnich stadiach specjacji.

Major Histocompatibility Complex (MHC) is a group of highly polymorphic genes involved in the adaptive immune response of jawed vertebrates. Multiple factors, such as host-pathogen co-evolution, negative frequency dependent selection, and heterozygote advantage contribute to the generation and maintenance of MHC diversity. One possible force affecting MHC diversity is introgression, which could persist for MHC even under strong reproductive isolation. In this analysis, a group of Podarcis lizard species inhabiting the Iberian peninsula was studied. 600 individuals were sampled, after which DNA was extracted, amplified, and sequenced, identifying MHC class I and II alleles. The study system was characterized in terms of its MHC allele diversity, and two hybrid zones were tested for MHC introgression. Analysis showed an extremely high overall number of alleles, significant differences between species and populations within species, and high but similar mean numbers of alleles per individual. Whole genome sequencing of individuals revealed very low instances of hybridization and genome-wide introgression. Hybrid zone analysis showed strongly statistically significant differences in MHC allele sharing between zones of close contact compared to zones of no contact, indicating introgression. These results are in line with the hypothesis that MHC genes are among the last to stop introgressing in the last stages of speciation.