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Genetics of the Shimokita macaque population suggest an ancient bottleneck

Yoshi Kawamoto, Ken-ichiro Tomari, Shizuka Kawai, Sakie Kawamoto

The macaque population of the Shimokita Peninsula represents the northernmost distribution of this species and is isolated from other populations in the Tohoku region of Japan. A previous protein-based study revealed a high level of genetic variability in this population and considerable differentiation from other populations. In order to reassess the genetic features of the Shimokita macaques, we examined 11 autosomal microsatellite loci and three Y chromosomal microsatellite loci. We observed considerable differentiation from other Japanese populations of macaques, but in contrast to the previous results, we observed significantly lower genetic variability in this population. There was a weak indication of a population bottleneck, suggesting a decay over time from an excess of heterozygotes that might be expected in the initial stages of a bottleneck. This may indicate that an ancient bottleneck occurred during the warm period after the last glacial period rather than a recent bottleneck due to hunting in modern times. The frequencies of private alleles were exceptionally high in the Shimokita population, suggesting that the difference in variability as determined in various studies was due to accidental sampling of marker loci with low power to resolve genetic variations in the protein based studies. The assessments of interpopulation differentiation as determined using autosomal and Y chromosomal markers were highly correlated, and using both types of markers the Shimokita population was found to be the most differentiated of the study populations, probably due to infrequent gene flow with surrounding populations.

Primates (2008) 49(1): 32–40

以前の血液タンパク質遺伝子の分析で下北のニホンザルはもっとも他所から分化し、遺伝的多様性が高いと推定されていた。本研究では、マイクロサテライトDNA(常染色体 11座位とY染色体 3座位)を標識に、東北地方の4地域集団(下北、白神、五葉山、南東北)の遺伝的多様性と集団間分化をくらべ、下北集団の特徴を再評価した。この結果では、下北のニホンザルは他地域からの分化が大きく、以前の結果に反し多様性は有意に低かった。ボトルネック効果(祖先の集団サイズの減少に起因する遺伝子構成変化の影響)があるか、ボトルネックの初期相に期待される遺伝子の観察数に対するヘテロ接合体過剰の有無を検定したところ、有意と判定されなかった。近年の狩猟圧で集団サイズが激減したことは歴史的に明らかであるにもかかわらず、ボトルネック初期相では説明できない多様性の低さを示すことから、下北のニホンザルは古くに孤立しサイズ縮小の影響をその遺伝子構成に残している可能性が考えられる。ミトコンドリアDNAの研究では東日本地域のニホンザル成立が最終氷期以降と予想されていることから、おそらく最終氷期につづく後氷期の温暖化(縄文海進)による地理的隔離が原因で、特徴的な遺伝子構成をもつに至ったと予想した。下北集団では固有対立遺伝子(private allele)の頻度が高いため、変異検出効力が劣るタンパク質遺伝子で多様性が高いとされたのは、遺伝子座サンプリングで偶然生じた推定の偏りが原因と考えられる。常染色体とY染色体の標識遺伝子には集団間分化で強い相関が認められ、Y染色体ハプロタイプの構成にちがいが大きいので、北限地の下北と周辺地域の集団間では現在もオスを介した遺伝的交流が少ないと考えられる。

JAN/07/2008

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