Testing Species Boundaries in Biodiversity Studies
Authors: Sites Jack W. ,   Jr., Crandall Keith A. 
Published: March 2003

A paper recently published by Phillips et al. (1996) reported a molecular genetic study of all recognized subspecies of the common snapping turtle ( Chelydra serpentina) and concluded from patterns of geographic variation in isozyme and mitochondrial DNA restriction fragment pattern data that three evolutionary species should be recognized in this group. We suggest that this paper is fundamentally flawed because it fails to present any species concept as a testable hypothesis. Data are collected in the absence of any conceptual framework for diagnosing species boundaries, so no criteria for acceptance or rejection of a preferred hypothesis are formulated, and species boundaries are determined in a nonrigorous, post hoc manner. Further, the absence of specific criteria for species diagnosis in this case leads to flaws in sampling design, data collection, and data analysis. Because these design flaws are typical of many studies, we briefly outline three different lineage‐based operational species concepts (phylogenetic, concordance, and cohesion) and present an alternative interpretation of the Chelydra data, insofar as this is possible given the design limitations. We conclude the following: (1) species status may not be warranted for the Central and South American taxa, (2) more‐detailed analysis is warranted in the U.S. population because distinct lineage may be obscured by poor lab technique or introgression of mtDNA, and (3) the Ecuadorean population may deserve species status based on fixed nuclear isozyme loci. We recommend the following procedures for implementation of lineage‐based species concepts within a rigorous hypothesis testing framework. First, if an animal is to be sacrificed, proper care should be taken to utilize different tissues for multiple pass electrophoresis. This will unmask hidden heterogeneity and maximize the number of resolved loci. Second, when phylogenetic relationships are reconstructed with restriction fragment length polymorphism data, fragment data should be converted to site data to avoid uncertainties in homology. Finally, a proper sampling scheme should be designed to address the question of species status in terms of numbers of individuals, genetic loci, populations, and geographic regions.Comprobar Demarcaciones de Especies en Investigaciones de BiodiversidadUn artículo publicado recientemente por Phillips et al. (1996), reportó un estudio acerca de la genética molecular en todos las subespecies reconocidos de la tortuga común ( Chelydra serpentina). Se concluyó, con base en los patrones de variación geográfica en isoenzimas y en fragmentos de restricción de ADN mitocondrial, que tres especies evolutivas deberían ser reconocidas en este grupo. Nosotros sugerimos que ese artículo está mal fundamentado porque no presenta un concepto de especie como hipótesis a probar. Por consiguiente, los datos son obtenidos en ausencia de un marco conceptual para diagnosticar límites de especies. Esto es, que no se formula un criterio para la aceptación o rechazo de una hipótesis adoptada y los límites de especie son determinados de una manera post hoc y no rigurosa. Además, la ausencia de criterios específicos para la diagnosis de especies, en este caso, lleva a un inadecuado diseño de muestreo, obtención de datos y análisis de los mismos. Debido a que estos diseños inadecuados son típicos en muchos estudios, nosotros damos brevemente los lineamientos de tres diferentes conceptos operacionales de especie basados en linajes ( filogenético, de concordancia y de cohesión) y presentamos una interpretación alternativa para los datos de Cheyldra, hasta donde es posible, dadas las limitaciones del diseño. Concluimos lo siguiente: (1) el estatus de especie puede no ser garantizado para los taxa de Centro y Suramérica, (2) un análisis más detallado es requerido en las poblaciones de U.S. ya que técnicas deficientes de laboratorio o la introgresión de mtADN pueden dificultar la distinción de linajes, y (3) las poblaciones ecuatorianas podrían recibir el estatus de especie con base en loci fijados de isoemzimas nucleares. Recomendamos lo siguiente para la implementación de conceptos de especie basados en linajes dentro de un riguroso marco de hipótesis a probar. Primero, si un animal va a ser sacrificado, se debe asegurar el uso de diferentes tejidos para múltiples corridas de electroforesis. Esto descubrirá heterogeneidad escondida y maximizará el número de loci resueltos. Segundo, al construir las relaciones filogenéticas con datos de polimorfismos en longitud de fragmentos de restricción, se debería de convertir los datos de fragmentos en datos de sitios para evitar dudas en la homología. Finalmente, se debería diseñar un apropiado esquema de muestreo para abordar la pregunta del estatus de especie en términos de número de individuos, loci genéticos, poblaciones y regiones geográficas.