Abstract The mitochondrial genome (mtDNA) is of interest for a range of fields including evolutionary, forensic, and medical genetics. Human mitogenomes can be classified into evolutionary related haplogroups that provide ancestral information and pedigree relationships. Because of this and the advent of high-throughput sequencing (HTS) technology, there is a diversity of bioinformatic tools for haplogroup classification. We present a benchmarking of the 11 most salient tools for human mtDNA classification using empirical whole-genome (WGS) and whole-exome (WES) short-read sequencing data from 36 unrelated donors. Besides, because of its relevance, we also assess the best performing tool in third-generation long noisy read WGS data obtained with nanopore technology for a subset of the donors. We found that, for short-read WGS, most of the tools exhibit high accuracy for haplogroup classification irrespective of the input file used for the analysis. However, for short-read WES, Haplocheck and MixEmt were the most accurate tools. Based on the performance shown for WGS and WES, and the accompanying qualitative assessment, Haplocheck stands out as the most complete tool. For third-generation HTS data, we also showed that Haplocheck was able to accurately retrieve mtDNA haplogroups for all samples assessed, although only after following assembly-based approaches (either based on a referenced-based assembly or a hybrid de novo assembly). Taken together, our results provide guidance for researchers to select the most suitable tool to conduct the mtDNA analyses from HTS data.

Abstract The non-recombinant region of the Y chromosome (NRY) contains a great number of polymorphic markers that allows to accurately reconstruct pedigree relationships and retrieve ancestral information from study samples. The analysis of NRY is typically implemented in anthropological, medical, and forensic studies. High-throughput sequencing (HTS) has profoundly increased the identification of genetic markers in the NRY genealogy and has prompted the development of automated NRY haplogroup classification tools. Here, we present a benchmarking study of five command-line tools for NRY haplogroup classification. The evaluation was done using empirical short-read HTS data from 50 unrelated donors using paired data from whole-genome sequencing (WGS) and whole-exome sequencing (WES) experiments. Besides, we evaluate the performance of the top-ranked tool in the classification of data of third generation HTS obtained from a subset of donors. Our findings demonstrate that WES can be an efficient approach to infer the NRY haplogroup, albeit generally providing a lower level of genealogical resolution than that recovered by WGS. Among the tools evaluated, YLeaf offers the best performance for both WGS and WES applications. Finally, we demonstrate that YLeaf is able to correctly classify all samples sequenced with nanopore technology from long noisy reads.

Abstract Catastrophic flank collapses are recognised as important drivers of insular biodiversity dynamics, through the disruption of species ranges and subsequent allopatric divergence. However, little empirical data supports this conjecture, with their evolutionary consequences remaining poorly understood. Using genome-wide data within a population genomics and phylogenomics framework, we evaluate how mega-landslides have impacted evolutionary and demographic history within a species complex of weevils (Curculionidae) within the Canary island of Tenerife. We reveal a complex genomic landscape, within which individuals of single ancestry were sampled in areas characterised by long-term geological stability, relative to the timing of flank collapses. In contrast, individuals of admixed ancestry were almost exclusively sampled within the boundaries of flank collapses. Estimated divergence times among ancestral populations aligned with the timings of mega-landslide events. Our results provide first evidence for a cyclical dynamic of range fragmentation and secondary contact across flank collapse landscapes, with support for a model where this dynamic is mediated by Quaternary climate oscillations. The context within which we reveal climate and topography to interact cyclically through time to shape the geographic structure of genetic variation, together with related recent work, highlights the importance of topoclimatic phenomena as an agent of diversification within insular invertebrates.