Genetic Variation and the Immune Response in Natural Populations of Pocket Gophers

It is thought that genetic variation can affect the persistence of a population through its influence on disease susceptibility. We assessed genome-wide genetic variation, variation at a locus involved in the immune system, and acceptance or rejection of skin grafts in three natural populations of the pocket gopher (Thomomys bottae). Multilocus DNA fingerprints confirmed previous allozyme data, revealing high levels of variation among Hastings Reserve pocket gophers and almost complete within-population identity for individuals from the two Patricks Point populations (Patricks J and Patricks F), although Patricks J animals were dissimilar to animals from Patricks F despite their proximity. Individuals from the high-variation population consistently rejected within-population reciprocal skin grafts, whereas Patricks J and Patricks F individuals accepted within-population grafts. Patricks J and Patricks F individuals were found to be immunocompetent, however, as revealed by the ability of all individuals to reject between-population grafts, including those that previously accepted within-population grafts. A DNA heteroduplex analysis was then used to directly characterize variability at DQα, a locus of the immune system’s major histocompatability complex. Both populations low in genetic variation were fixed for unique DQα alleles, whereas observed heterozygosity in the Hastings population was 0.43, ascribable to at least three unique alleles. These data are in accord with previous cheetah skin-graft results and confirm that skin grafts can be used to assess genetic similarity. We suggest that although many animal populations can persist with extremely low levels of genetic variation in the wild, such populations may be at a greater risk of extinction from particular pathogens because of their genetic uniformity. Se piensa que la variacion genetica puede afectar la persistencia de una poblacion por su influencia en la susceptibilidad a enfermedades. Esto punto de vista ha sido presentado en forma prominente a traves de varios estudios interesantes, aunque controvertidos y la aceptacion o rechazo de injertos de piel en tres poblaciones del topo Tomomys bottae. Huellas digitales del ADN multilocus revelaron un alto nivel de variacion entre los topos de la Reserva Hastings, e identidad intrapoblacional casi completa para los individuos de dos poblaciones de Patricks Point (Patricks J y Patricks F) confirmando previos datos de alozimas, aunque, a pesar de su proximidad los animales Patricks J eran diferentes a los Patricks F. Individuos de las poblaciones con alta variacion rechazaron en forma consistente injertos de piel reciprocos dentro de la poblacion mientras que individuos Patricks J y Patricks F aceptaron injertos dentro de la poblacion, se encontro que individuos Patricks J y Patricks F eran inmunocompetentes, a pesar de lo revelado por la habilidad de todos los individuos para rechazar injertos entre poblaciones, incluso aquellos que aceptaban injertos dentro de la poblacion. Analisis de ADN heteroduplex fue usado para caracterizar directamente la variabilidad de el locus DQα del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH). Las poblaciones con baja variacion genetica fueron fijadas como alelos DQαunicos, mientras que la heterocigosidad en la poblacion Hasting fue de 0.43, atribuible al menos a tres alelos unicos. Nuestros datos concuerdan con previos aunque controvertidos resultados de injertos de piel de chita y confirman que los injertos de piel pueden ser usados para evaluar similaridad genetica. Finalmente, sugerimos que aunque muchas poblaciones de animales pueden persistir con niveles bajos extremos de variacion genetica en estado salvaje, esas poblaciones pueden tener un mayor riesgo de extincion por patogenos especificos debido a su uniformidad genetica especialmente en lo referente al sistema immunologico.