Our purpose was to identify an experimental procedure using PCR that provides a reliable genotype at a microsatellite locus using only a few picograms of template DNA. Under these circumstances, it is possible (i) that one allele of a heterozygous individual will not be detected and (ii) that PCR-generated alleles or ‘false alleles’ will arise. A mathematical model has been developed to account for stochastic events when pipetting template DNA in a very dilute DNA extract and computer simulations have been performed. Laboratory experiments were also carried out using DNA extracted from a bear feces sample to determine if experimental results correlate with the mathematical model. The results of 150 typing experiments are consistent with the proposed model. Based on this model and the level of observed false alleles, an experimental procedure using the multiple tubes approach is proposed to obtain reliable genotypes with a confidence level of 99%. This multiple tubes procedure should be systematically used when genotyping nuclear loci of ancient or forensic samples, museum specimens and hair or feces of free ranging animals.

Six extant species of non-human great apes are currently recognized: Sumatran and Bornean orangutans, eastern and western gorillas, and chimpanzees and bonobos [1]. However, large gaps remain in our knowledge of fine-scale variation in hominoid morphology, behavior, and genetics, and aspects of great ape taxonomy remain in flux. This is particularly true for orangutans (genus: Pongo), the only Asian great apes and phylogenetically our most distant relatives among extant hominids [1]. Designation of Bornean and Sumatran orangutans, P. pygmaeus (Linnaeus 1760) and P. abelii (Lesson 1827), as distinct species occurred in 2001 [1, 2]. Here, we show that an isolated population from Batang Toru, at the southernmost range limit of extant Sumatran orangutans south of Lake Toba, is distinct from other northern Sumatran and Bornean populations. By comparing cranio-mandibular and dental characters of an orangutan killed in a human-animal conflict to those of 33 adult male orangutans of a similar developmental stage, we found consistent differences between the Batang Toru individual and other extant Ponginae. Our analyses of 37 orangutan genomes provided a second line of evidence. Model-based approaches revealed that the deepest split in the evolutionary history of extant orangutans occurred ∼3.38 mya between the Batang Toru population and those to the north of Lake Toba, whereas both currently recognized species separated much later, about 674 kya. Our combined analyses support a new classification of orangutans into three extant species. The new species, Pongo tapanuliensis, encompasses the Batang Toru population, of which fewer than 800 individuals survive. VIDEO ABSTRACT.

Great ape populations are undergoing a dramatic decline, which is predicted to result in their extinction in the wild from entire regions in the near future. Recent findings have particularly focused on African apes, and have implicated multiple factors contributing to this decline, such as deforestation, hunting, and disease. Less well-publicised, but equally dramatic, has been the decline in orang-utans, whose distribution is limited to parts of Sumatra and Borneo. Using the largest-ever genetic sample from wild orang-utan populations, we show strong evidence for a recent demographic collapse in North Eastern Borneo and demonstrate that this signature is independent of the mutation and demographic models used. This is the first demonstration that genetic data can detect and quantify the effect of recent, human-induced deforestation and habitat fragmentation on an endangered species. Because current demographic collapses are usually confounded by ancient events, this suggests a much more dramatic decline than demographic data alone and emphasises the need for major conservation efforts.

Abstract The idea that molecular data should contain information on the recent evolutionary history of populations is rather old. However, much of the work carried out today owes to the work of the statisticians and theoreticians who demonstrated that it was possible to detect departures from equilibrium conditions (e.g., panmictic population/mutation–drift equilibrium) and interpret them in terms of deviations from neutrality or stationarity. During the last 20 years the detection of population size changes has usually been carried out under the assumption that samples were obtained from populations that can be approximated by a Wright–Fisher model (i.e., assuming panmixia, demographic stationarity, etc.). However, natural populations are usually part of spatial networks and are interconnected through gene flow. Here we simulated genetic data at mutation and migration–drift equilibrium under an n-island and a stepping-stone model. The simulated populations were thus stationary and not subject to any population size change. We varied the level of gene flow between populations and the scaled mutation rate. We also used several sampling schemes. We then analyzed the simulated samples using the Bayesian method implemented in MSVAR, the Markov Chain Monte Carlo simulation program, to detect and quantify putative population size changes using microsatellite data. Our results show that all three factors (genetic differentiation/gene flow, genetic diversity, and the sampling scheme) play a role in generating false bottleneck signals. We also suggest an ad hoc method to counter this effect. The confounding effect of population structure and of the sampling scheme has practical implications for many conservation studies. Indeed, if population structure is creating “spurious” bottleneck signals, the interpretation of bottleneck signals from genetic data might be less straightforward than it would seem, and several studies may have overestimated or incorrectly detected bottlenecks in endangered species.

The Southeast Asian Sunda archipelago harbors a rich biodiversity with a substantial proportion of endemic species. The evolutionary history of these species has been drastically influenced by environmental forces, such as fluctuating sea levels, climatic changes, and severe volcanic activities. Orangutans (genus: Pongo), the only Asian great apes, are well suited to study the relative impact of these forces due to their well-documented behavioral ecology, strict habitat requirements, and exceptionally slow life history. We investigated the phylogeographic patterns and evolutionary history of orangutans in the light of the complex geological and climatic history of the Sunda archipelago. Our study is based on the most extensive genetic sampling to date, covering the entire range of extant orangutan populations. Using data from three mitochondrial DNA (mtDNA) genes from 112 wild orangutans, we show that Sumatran orangutans, Pongo abelii, are paraphyletic with respect to Bornean orangutans (P. pygmaeus), the only other currently recognized species within this genus. The deepest split in the mtDNA phylogeny of orangutans occurs across the Toba caldera in northern Sumatra and, not as expected, between both islands. Until the recent past, the Toba region has experienced extensive volcanic activity, which has shaped the current phylogeographic patterns. Like their Bornean counterparts, Sumatran orangutans exhibit a strong, yet previously undocumented structuring into four geographical clusters. However, with 3.50 Ma, the Sumatran haplotypes have a much older coalescence than their Bornean counterparts (178 kya). In sharp contrast to the mtDNA data, 18 Y-chromosomal polymorphisms show a much more recent coalescence within Sumatra compared with Borneo. Moreover, the deep geographic structure evident in mtDNA is not reflected in the male population history, strongly suggesting male-biased dispersal. We conclude that volcanic activities have played an important role in the evolutionary history of orangutans and potentially of many other forest-dwelling Sundaland species. Furthermore, we demonstrate that a strong sex bias in dispersal can lead to conflicting patterns in uniparentally inherited markers even at a genus-wide scale, highlighting the need for a combined usage of maternally and paternally inherited marker systems in phylogenetic studies.

The orangutan is the world's largest arboreal mammal, and images of the red ape moving through the tropical forest canopy symbolise its typical arboreal behaviour. Records of terrestrial behaviour are scarce and often associated with habitat disturbance. We conducted a large-scale species-level analysis of ground-based camera-trapping data to evaluate the extent to which Bornean orangutans Pongo pygmaeus come down from the trees to travel terrestrially, and whether they are indeed forced to the ground primarily by anthropogenic forest disturbances. Although the degree of forest disturbance and canopy gap size influenced terrestriality, orangutans were recorded on the ground as frequently in heavily degraded habitats as in primary forests. Furthermore, all age-sex classes were recorded on the ground (flanged males more often). This suggests that terrestrial locomotion is part of the Bornean orangutan's natural behavioural repertoire to a much greater extent than previously thought, and is only modified by habitat disturbance. The capacity of orangutans to come down from the trees may increase their ability to cope with at least smaller-scale forest fragmentation, and to cross moderately open spaces in mosaic landscapes, although the extent of this versatility remains to be investigated.

The geographic distribution of Bornean orang-utans and its overlap with existing land-use categories (protected areas, logging and plantation concessions) is a necessary foundation to prioritize conservation planning. Based on an extensive orang-utan survey dataset and a number of environmental variables, we modelled an orang-utan distribution map. The modelled orang-utan distribution map covers 155,106 km(2) (21% of Borneo's landmass) and reveals four distinct distribution areas. The most important environmental predictors are annual rainfall and land cover. The overlap of the orang-utan distribution with land-use categories reveals that only 22% of the distribution lies in protected areas, but that 29% lies in natural forest concessions. A further 19% and 6% occurs in largely undeveloped oil palm and tree plantation concessions, respectively. The remaining 24% of the orang-utan distribution range occurs outside of protected areas and outside of concessions. An estimated 49% of the orang-utan distribution will be lost if all forest outside of protected areas and logging concessions is lost. To avoid this potential decline plantation development in orang-utan habitats must be halted because it infringes on national laws of species protection. Further growth of the plantation sector should be achieved through increasing yields in existing plantations and expansion of new plantations into areas that have already been deforested. To reach this goal a large scale island-wide land-use masterplan is needed that clarifies which possible land uses and managements are allowed in the landscape and provides new standardized strategic conservation policies. Such a process should make much better use of non-market values of ecosystem services of forests such as water provision, flood control, carbon sequestration, and sources of livelihood for rural communities. Presently land use planning is more driven by vested interests and direct and immediate economic gains, rather than by approaches that take into consideration social equity and environmental sustainability.

Unsustainable exploitation of natural resources is increasingly affecting the highly biodiverse tropics [1Gibson L. Lee T.M. Koh L.P. Brook B.W. Gardner T.A. Barlow J. Peres C.A. Bradshaw C.J.A. Laurance W.F. Lovejoy T.E. Sodhi N.S. Primary forests are irreplaceable for sustaining tropical biodiversity.Nature. 2011; 478: 378-381Crossref PubMed Scopus (1338) Google Scholar, 2Harrison R.D. Sreekar R. Brodie J.F. Brook S. Luskin M. O’Kelly H. Rao M. Scheffers B. Velho N. Impacts of hunting on tropical forests in Southeast Asia.Conserv. Biol. 2016; 30: 972-981Crossref PubMed Scopus (143) Google Scholar]. Although rapid developments in remote sensing technology have permitted more precise estimates of land-cover change over large spatial scales [3Hansen M.C. Potapov P.V. Moore R. Hancher M. Turubanova S.A. Tyukavina A. Thau D. Stehman S.V. Goetz S.J. Loveland T.R. et al.High-resolution global maps of 21st-century forest cover change.Science. 2013; 342: 850-853Crossref PubMed Scopus (6301) Google Scholar, 4Gaveau D.L.A. Sloan S. Molidena E. Yaen H. Sheil D. Abram N.K. Ancrenaz M. Nasi R. Quinones M. Wielaard N. Meijaard E. Four decades of forest persistence, clearance and logging on Borneo.PLoS ONE. 2014; 9: e101654Crossref PubMed Scopus (310) Google Scholar, 5Tyukavina A. Hansen M.C. Potapov P.V. Krylov A.M. Goetz S.J. Pan-tropical hinterland forests: mapping minimally disturbed forests.Glob. Ecol. Biogeogr. 2016; 25: 151-163Crossref Scopus (40) Google Scholar], our knowledge about the effects of these changes on wildlife is much more sparse [6Dirzo R. Young H.S. Galetti M. Ceballos G. Isaac N.J.B. Collen B. Defaunation in the Anthropocene.Science. 2014; 345: 401-406Crossref PubMed Scopus (2180) Google Scholar, 7Peres C.A. Barlow J. Laurance W.F. Detecting anthropogenic disturbance in tropical forests.Trends Ecol. Evol. 2006; 21: 227-229Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (170) Google Scholar]. Here we use field survey data, predictive density distribution modeling, and remote sensing to investigate the impact of resource use and land-use changes on the density distribution of Bornean orangutans (Pongo pygmaeus). Our models indicate that between 1999 and 2015, half of the orangutan population was affected by logging, deforestation, or industrialized plantations. Although land clearance caused the most dramatic rates of decline, it accounted for only a small proportion of the total loss. A much larger number of orangutans were lost in selectively logged and primary forests, where rates of decline were less precipitous, but where far more orangutans are found. This suggests that further drivers, independent of land-use change, contribute to orangutan loss. This finding is consistent with studies reporting hunting as a major cause in orangutan decline [8Meijaard E. Buchori D. Hadiprakarsa Y. Utami-Atmoko S.S. Nurcahyo A. Tjiu A. Prasetyo D. Nardiyono Christie L. Ancrenaz M. et al.Quantifying killing of orangutans and human-orangutan conflict in Kalimantan, Indonesia.PLoS ONE. 2011; 6: e27491Crossref PubMed Scopus (107) Google Scholar, 9Davis J.T. Mengersen K. Abram N.K. Ancrenaz M. Wells J.A. Meijaard E. It’s not just conflict that motivates killing of orangutans.PLoS ONE. 2013; 8: e75373Crossref PubMed Scopus (49) Google Scholar, 10Abram N.K. Meijaard E. Wells J.A. Ancrenaz M. Pellier A.-S. Runting R.K. Gaveau D. Wich S. Nardiyono Tjiu A. et al.Mapping perceptions of species’ threats and population trends to inform conservation efforts: the Bornean orangutan case study.Divers. Distrib. 2015; 21: 487-499Crossref Scopus (32) Google Scholar]. Our predictions of orangutan abundance loss across Borneo suggest that the population decreased by more than 100,000 individuals, corroborating recent estimates of decline [11Santika T. Ancrenaz M. Wilson K.A. Spehar S. Abram N. Banes G.L. Campbell-Smith G. Curran L. d’Arcy L. Delgado R.A. et al.First integrative trend analysis for a great ape species in Borneo.Sci. Rep. 2017; 7: 4839Crossref PubMed Scopus (42) Google Scholar]. Practical solutions to prevent future orangutan decline can only be realized by addressing its complex causes in a holistic manner across political and societal sectors, such as in land-use planning, resource exploitation, infrastructure development, and education, and by increasing long-term sustainability [12Meijaard E. Wich S. Ancrenaz M. Marshall A.J. Not by science alone: why orangutan conservationists must think outside the box.Ann. N Y Acad. Sci. 2012; 1249: 29-44Crossref PubMed Scopus (62) Google Scholar].Video AbstracteyJraWQiOiI4ZjUxYWNhY2IzYjhiNjNlNzFlYmIzYWFmYTU5NmZmYyIsImFsZyI6IlJTMjU2In0.eyJzdWIiOiI3NzVlYzU2MTRjYjE4ODA4MjVhMDA4YWJmYWYyNDFhNCIsImtpZCI6IjhmNTFhY2FjYjNiOGI2M2U3MWViYjNhYWZhNTk2ZmZjIiwiZXhwIjoxNjc5NDU5NDc0fQ.DEdrG_57cF2PVxBVL7RCtHsBb34aDZwKkCWA2ONCYwmMex4IeydL84VKN4SlSZtNubJ2oa5mkhGjwUWAVhcBGK88nGsWQESZt_couVkgn4BGMiIDaIZ_fw3dXRO1mh4vukubXw02PSJemxUf8I-5GmdlbrlyPoCIUfW5cMlCojOE29xvPLh9zm-Hadsbt-Eh4ICHu9lc2Q_TAf2Ox8Xb8hmHqSpKZyWUHYHVGLXoWj5ZRFaa2-KxNBaRLqfsuJWzIe_LB6VCed_XDRUUgQaOeyQTi16QSmouceYD-rs3FADDiH8WFxaDFhdH-NnYUngUuz0Oefv7UjpctrSfxBhXyg(mp4, (42.59 MB) Download video

For many threatened species the rate and drivers of population decline are difficult to assess accurately: species' surveys are typically restricted to small geographic areas, are conducted over short time periods, and employ a wide range of survey protocols. We addressed methodological challenges for assessing change in the abundance of an endangered species. We applied novel methods for integrating field and interview survey data for the critically endangered Bornean orangutan (Pongo pygmaeus), allowing a deeper understanding of the species' persistence through time. Our analysis revealed that Bornean orangutan populations have declined at a rate of 25% over the last 10 years. Survival rates of the species are lowest in areas with intermediate rainfall, where complex interrelations between soil fertility, agricultural productivity, and human settlement patterns influence persistence. These areas also have highest threats from human-wildlife conflict. Survival rates are further positively associated with forest extent, but are lower in areas where surrounding forest has been recently converted to industrial agriculture. Our study highlights the urgency of determining specific management interventions needed in different locations to counter the trend of decline and its associated drivers.

Abstract Multilevel societies (MLS), which are characterized by two or more levels of social organization, are among the most complex primate social systems. MLS have only been recorded in a limited number of primates, including humans. The aim of this study was to investigate whether proboscis monkeys ( Nasalis larvatus ) form MLS in Sabah, Malaysia, and to genetically characterize their dispersal patterns. Association data were obtained through direct observation (35 months) and kinship data through genetic analysis, based on feces collected from ∼200 individuals. The results strongly suggest that proboscis monkeys exhibit a form of MLS, with several core reproductive units and a bachelor group woven together into a higher-level band. Genetic analysis revealed that the females migrated randomly over short and long distances; however, the males tended to migrate relatively shorter distances than females. Furthermore, male-male dyads showed a slightly higher average relatedness than female-female dyads. Combined with the results of direct observations, we conclude that proboscis monkeys form a MLS with at least two layers and a patrilineal basis. Since patrilineal MLS have been identified as an important step in the evolution of human societies, their convergent appearance in proboscis monkeys may help us understand of the drivers of human social evolution. Significance Statement The aim of this study was to determine the social organization of proboscis monkeys by direct observation and genetic analysis. The results revealed that their social system exhibited a form of multilevel society with a possible patrilineal basis. Since humans exhibit a similar constellation of social features, proboscis monkeys may offer insightful clues about human social evolution.