Testing Species Boundaries in Biodiversity Studies

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 Biodiversidad Un articulo publicado recientemente por Phillips et al. (1996), reporto un estudio acerca de la genetica molecular en todos las subespecies reconocidos de la tortuga comun ( Chelydra serpentina). Se concluyo, con base en los patrones de variacion geografica en isoenzimas y en fragmentos de restriccion de ADN mitocondrial, que tres especies evolutivas deberian ser reconocidas en este grupo. Nosotros sugerimos que ese articulo esta mal fundamentado porque no presenta un concepto de especie como hipotesis a probar. Por consiguiente, los datos son obtenidos en ausencia de un marco conceptual para diagnosticar limites de especies. Esto es, que no se formula un criterio para la aceptacion o rechazo de una hipotesis adoptada y los limites de especie son determinados de una manera post hoc y no rigurosa. Ademas, la ausencia de criterios especificos para la diagnosis de especies, en este caso, lleva a un inadecuado diseno de muestreo, obtencion de datos y analisis de los mismos. Debido a que estos disenos inadecuados son tipicos en muchos estudios, nosotros damos brevemente los lineamientos de tres diferentes conceptos operacionales de especie basados en linajes ( filogenetico, de concordancia y de cohesion) y presentamos una interpretacion alternativa para los datos de Cheyldra, hasta donde es posible, dadas las limitaciones del diseno. Concluimos lo siguiente: (1) el estatus de especie puede no ser garantizado para los taxa de Centro y Suramerica, (2) un analisis mas detallado es requerido en las poblaciones de U.S. ya que tecnicas deficientes de laboratorio o la introgresion de mtADN pueden dificultar la distincion de linajes, y (3) las poblaciones ecuatorianas podrian recibir el estatus de especie con base en loci fijados de isoemzimas nucleares. Recomendamos lo siguiente para la implementacion de conceptos de especie basados en linajes dentro de un riguroso marco de hipotesis a probar. Primero, si un animal va a ser sacrificado, se debe asegurar el uso de diferentes tejidos para multiples corridas de electroforesis. Esto descubrira heterogeneidad escondida y maximizara el numero de loci resueltos. Segundo, al construir las relaciones filogeneticas con datos de polimorfismos en longitud de fragmentos de restriccion, se deberia de convertir los datos de fragmentos en datos de sitios para evitar dudas en la homologia. Finalmente, se deberia disenar un apropiado esquema de muestreo para abordar la pregunta del estatus de especie en terminos de numero de individuos, loci geneticos, poblaciones y regiones geograficas.