Abstract Heteroplasmy is the presence of two or more organellar genomes (mitochondrial or plastid DNA) in an organism, tissue, cell or organelle. Heteroplasmy can be detected by visual inspection of Sanger sequencing chromatograms, where it appears as multiple peaks of fluorescence at a single nucleotide position. Visual inspection of chromatograms is both consuming and highly subjective, as heteroplasmy is difficult to differentiate from background noise. Few software solutions are available to automate the detection of point heteroplasmies, and those that are available are typically proprietary, lack customization or are unsuitable for automated heteroplasmy assessment in large datasets. Here, we present PHFinder, a Python-based, open source tool to assist in the detection of point heteroplasmies in large numbers of Sanger chromatograms. PHFinder automatically identifies point heteroplasmies directly from the chromatogram trace data. The program was tested with Sanger sequencing data from 100 humpback whale ( Megaptera novaeangliae ) tissue samples with known heteroplasmies. PHFinder detected most (90%) of the known heteroplasmies thereby greatly reducing the amount of visual inspection required. PHFinder is flexible, enabling explicit specification of key parameters to infer double peaks (i.e., heteroplasmies).

Abstract Current low germline mutation rate ( μ ) estimates in baleen whales have greatly influenced research ranging from assessments of whaling impacts to evolutionary cancer biology. However, the reported rates were subject to methodological errors and uncertainty. We estimated μ directly from pedigrees in natural populations of four baleen whale species and the results were similar to primates. The implications of revised μ values include pre-exploitation population sizes at 14% of previous genetic diversity-based estimates and the conclusion that μ in itself is insufficient to explain low cancer rates in gigantic mammals (i.e., Peto’s Paradox). We demonstrate the feasibility of estimating μ from whole genome pedigree data in natural populations, which has wide-ranging implications for the many ecological and evolutionary inferences that rely on μ.

The advent of massive parallel sequencing technologies has resulted in an increase of studies based upon complete mitochondrial genome DNA sequences that revisit the taxonomic status within and among species. Spatially distinct monophyly in mitogenomic genealogies, i.e., the sharing of a recent common ancestor among con-specific samples collected in the same region has been viewed as evidence for subspecies. Several recent studies in cetaceans have employed this criterion to suggest subsequent intraspecific taxonomic revisions. We reason that employing intra-specific, spatially distinct monophyly at non-recombining, clonally inherited genomes is an unsatisfactory criterion for defining subspecies based upon theoretical (genetic drift) and practical (sampling effort) arguments. This point is illustrated by a re-analysis of a global mitogenomic assessment of fin whales, Balaenoptera physalus spp., published by Archer et al. (2013) which proposed to further subdivide the Northern Hemisphere fin whale subspecies, B. p. physalus. The proposed revision was based upon the detection of spatially distinct monophyly among North Atlantic and North Pacific fin whales in a genealogy based upon complete mitochondrial genome DNA sequences. The extended analysis conducted in this study (1,676 mitochondrial control region, 162 complete mitochondrial genome DNA sequences and 20 microsatellite loci genotyped in 358 samples) revealed that the apparent monophyly among North Atlantic fin whales reported by Archer et al. (2013) to be due to low sample sizes. In conclusion, defining sub-species from monophyly (i.e., the absence of para- or polyphyly) can lead to erroneous conclusions due to relatively 'trivial' aspects, such as sampling. Basic population genetic processes (i.e., genetic drift and migration) also affect the time to most recent common ancestor and hence the probability that individuals in a sample are monophyletic.