Understanding why some species have more genetic diversity than others is central to the study of ecology and evolution, and carries potentially important implications for conservation biology. Yet not only does this question remain unresolved, it has largely fallen into disregard. With the rapid decrease in sequencing costs, we argue that it is time to revive it.

Paracoccidioides brasiliensis is the etiologic agent of paracoccidioidomycosis, a disease confined to Latin America and of marked importance in the endemic areas due to its frequency and severity. This species is considered to be clonal according to mycological criteria and has been shown to vary in virulence. To characterize natural genetic variation and reproductive mode in this fungus, we analyzed P. brasiliensis phylogenetically in search of cryptic species and possible recombination using concordance and nondiscordance of gene genealogies with respect to phylogenies of eight regions in five nuclear loci. Our data indicate that this fungus consists of at least three distinct, previously unrecognized species: S1 (species 1 with 38 isolates), PS2 (phylogenetic species 2 with six isolates), and PS3 (phylogenetic species 3 with 21 isolates). Genealogies of four of the regions studied strongly supported the PS2 clade, composed of five Brazilian and one Venezuelan isolate. The second clade, PS3, composed solely of 21 Colombian isolates, was strongly supported by the alpha-tubulin genealogy. The remaining 38 individuals formed S1. Two of the three lineages of P. brasiliensis, S1 and PS2, are sympatric across their range, suggesting barriers to gene flow other than geographic isolation. Our study provides the first evidence for possible sexual reproduction in P. brasiliensis S1, but does not rule it out in the other two species.

The use of molecular taxonomy for identifying recently diverged species has transformed the study of speciation in fungi. The pathogenic fungus Paracoccidioides spp has been hypothesized to be composed of five phylogenetic species, four of which compose the brasiliensis species complex. Nuclear gene genealogies support this divergence scenario, but mitochondrial loci do not; while all species from the brasiliensis complex are differentiated at nuclear coding loci, they are not at mitochondrial loci. We addressed the source of this incongruity using 11 previously published gene fragments, 10 newly-sequenced nuclear non-coding loci, and 10 microsatellites. We hypothesized and further demonstrated that the mito-nuclear incongruence in the brasiliensis species complex results from interspecific hybridization and mitochondrial introgression, a common phenomenon in eukaryotes. Additional population genetic analyses revealed possible nuclear introgression but much less than that seen in the mitochondrion. Our results are consistent with a divergence scenario of secondary contact and subsequent mitochondrial introgression despite the continued persistence of species boundaries. We also suggest that yeast morphology slightly-but significantly-differs across all five Paracoccidioides species and propose to elevate four of these phylogenetic species to formally described taxonomic species.

ABSTRACT Genome-scale sequence data have invigorated the study of hybridization and introgression, particularly in animals. However, outside of a few notable cases, we lack systematic tests for introgression at a larger phylogenetic scale across entire clades. Here we leverage 155 genome assemblies, from 149 species, to generate a fossil-calibrated phylogeny and conduct multilocus tests for introgression across nine monophyletic radiations within the genus Drosophila . Using complementary phylogenomic approaches, we identify widespread introgression across the evolutionary history of Drosophila . Mapping gene-tree discordance onto the phylogeny revealed that both ancient and recent introgression has occurred across most of the nine clades that we examined. Our results provide the first evidence of introgression occurring across the evolutionary history of Drosophila and highlight the need to continue to study the evolutionary consequences of hybridization and introgression in this genus and across the Tree of Life.

Over 100 years of studies in Drosophila melanogaster and related species in the genus Drosophila have facilitated key discoveries in genetics, genomics, and evolution. While high-quality genome assemblies exist for several species in this group, they only encompass a small fraction of the genus. Recent advances in long read sequencing allow high quality genome assemblies for tens or even hundreds of species to be generated. Here, we utilize Oxford Nanopore sequencing to build an open community resource of high-quality assemblies for 101 lines of 95 drosophilid species encompassing 14 species groups and 35 sub-groups with an average contig N50 of 10.5 Mb and greater than 97% BUSCO completeness in 97/101 assemblies. These assemblies, along with detailed wet lab protocol and assembly pipelines, are released as a public resource and will serve as a starting point for addressing broad questions of genetics, ecology, and evolution within this key group.

ABSTRACT With the rise of affordable next generation sequencing technology, introgression — or the exchange of genetic materials between taxa — is widely perceived to be a ubiquitous phenomenon in nature. Although this claim is supported by several keystone studies, no thorough assessment on the frequency of introgression in nature has been performed to date. In this manuscript, we aim to address this knowledge gap by providing a meta-analysis of the most comprehensive survey of introgression studies in Eukaryotes to date (724 papers with claims of introgression). We first examined the evidence given to support introgression, and if/how the lines of evidence have changed across time. We then collated a single statistic, Patterson’s D , that quantifies the strength of introgression across 123 studies to further assess how taxonomic group, divergence time, and aspects of life history influence introgression. We find three main results. Studies on introgression are much more frequent in plants and mammals than any other taxonomic group. The study of introgression has shifted from a largely qualitative assessment of whether introgression happens, to a focus on when and how much introgression has occurred across taxa. The most often used introgression statistic, Patterson’s D , shows several intriguing patterns suggesting introgression reports may be biased by both differences in reporting criteria and sequencing technology, but may also differ across taxonomic systems and throughout the process of speciation. Together, these results suggest the need for a unified approach to quantifying introgression in natural communities, and highlight important areas of future research that can be better assessed once this unified approach is met.

ABSTRACT Despite a century of genetic analysis, the evolutionary history underlying patterns of exceptional genetic and phenotypic variation in the model organism Drosophila melanogaster remains poorly understood. How genetic and phenotypic variation is partitioned across the range of D. melanogaster , particularly in its putative ancestral range in Subtropical Africa, remains unresolved. Here, we assess patterns of population genetic structure, admixture, mate preference, and genetic incompatibility across a global sample, including 174 new accessions from remote regions within Subtropical Africa. While almost all Out of Africa genomes correspond to a single genetic ancestry, different geographic regions within Africa contain multiple ancestries, with substantial cryptic diversity in Subtropical Africa. Admixture between distinct lineages is prevalent across the range, but admixture rates vary between lineages. Female mate choice within Subtropical Africa is highly polymorphic and behavioral types are not monophyletic. The genetic architecture of mate choice is highly polygenic, including loci associated with neurological development, behavior, olfactory perception, and learning. Finally, we discovered that many segregating putative incompatibilities likely evolved during or after expansion out of Africa. This work contributes to our understanding of the evolutionary history of a key model system, and provides insight into the distribution of polymorphic reproductive barriers.

ABSTRACT Introgression, the exchange of alleles between species, is a common event in nature. This transfer of alleles between species must happen through fertile hybrids. Characterizing the traits that cause defects in hybrids illuminate how and when gene flow is expected to occur. Inviability and sterility are extreme examples of fitness reductions but are not the only type of defects in hybrids. Some traits specific to hybrids are more subtle but are important to determine their fitness. In this report, we study whether F1 hybrids between two species pairs of Drosophila are as attractive as the parental species. We find that in both species pairs, the sexual attractiveness of the F1 hybrids is reduced and that pure species discriminate strongly against them. We also find that the cuticular hydrocarbon (CHC) profile of the hybrids is intermediate between the parental species. Perfuming experiments show that modifying the CHC profile of the hybrids to resemble pure species improves their chances of mating. Our results show that behavioral discrimination against hybrids might be an important component of the persistence of species that can hybridize.

ABSTRACT Maternally transmitted Wolbachia infect about half of insect species, yet the predominant mode(s) of Wolbachia acquisition remains uncertain. Species-specific associations could be old, with Wolbachia and hosts co-diversifying (i.e., cladogenic acquisition), or relatively young and acquired by horizontal transfer or introgression. The three Drosophila yakuba -clade hosts (( D. santomea, D. yakuba ), D. teissieri ) diverged about three million years ago and currently hybridize on Bioko and São Tomé, west African islands. Each species is polymorphic for nearly identical Wolbachia that cause weak cytoplasmic incompatibility (CI)–reduced egg hatch when uninfected females mate with infected males. D. yakuba -clade Wolbachia are closely related to w Mel, globally polymorphic in D. melanogaster . We use draft Wolbachia and mitochondrial genomes to demonstrate that D. yakuba -clade Wolbachia and mitochondrial phylogenies tend to follow host nuclear phylogenies; however, roughly half of D. santomea individuals, sampled both inside and outside of the São Tomé hybrid zone, have introgressed D. yakuba mitochondria. Both mitochondria and Wolbachia possess far more recent common ancestors than the bulk of the host nuclear genomes, precluding cladogenic Wolbachia acquisition. General concordance of Wolbachia and mitochondrial phylogenies suggests that horizontal transmission is rare, but varying relative rates of molecular divergence complicate time-based statistical tests. Loci that cause CI in w Mel are disrupted in D. yakuba -clade Wolbachia; however, a second set of loci predicted to cause CI are located in the same WO prophage region. These alternative CI loci seem to have been acquired horizontally from distantly related Wolbachia, with transfer mediated by flanking Wolbachia-specific ISWpi1 transposons.