Genomic analysis of wild and captive chimpanzee populations from non-invasive samples using target capture methods

Abstract

Wild chimpanzee populations are considered to be under threat of extinction due to the damaging consequences of human impact into their natural habitat and illegal trade. Conservation genomics is an emerging field that has the potential to guide conservation efforts not only in the wild (in situ) but also outside their natural range (ex situ). In this thesis, we have explored to which extent target capture methods on specific genomic regions can provide insights into chimpanzee genetic diversity in captive and wild populations. Specifically, we have characterized the ancestry and inbreeding of 136 European captive chimpanzees to aid their management in captivity and inferred the origin of 31 confiscated individuals from illegal trade by sequencing ancestry informative SNPs. Also, we have examined molecular strategies to maximize the library complexity in target capture methods from fecal samples so they can be applied in large-scale genomic studies. Finally, we have captured the chromosome 21 from 828 fecal samples collected across the entire extant chimpanzee range. As a result of our high density sampling scheme, we have found strong evidence of population stratification in chimpanzee populations and we have discovered new local genetic diversity that is linked to its geographic origin. Finally, with this newly generated dataset and fine-grained geogenetic map, we have implemented a strategy for the geolocalization of chimpanzees which has a direct conservation application

Les poblacions salvatges de ximpanzés estan en perill d'extinció a causa de les dramàtiques conseqüències associades a l’impacte humà en el seu hàbitat natural i al tràfic il·legal. La genòmica de la conservació és un camp emergent que té el potencial de guiar esforços de conservació d’espècies en perill d’extinció no només en el seu hàbitat natural (in situ) sinó també en captivitat (ex situ). En aquesta tesi, hem analitzat fins a quin punt els mètodes de captura de regions específiques del genoma són una bona eina per explorar la diversitat genètica dels ximpanzés tant en poblacions captives com salvatges. Concretament, hem caracteritzat la subespècie i els nivells de consanguinitat de 136 ximpanzés de zoos europeus amb l'objectiu de guiar-ne la seva gestió en captivitat, i hem inferit l'origen de 31 individus confiscats del tràfic il·legal a través de la seqüenciació de SNPs informatius de llinatge. També hem posat en pràctica estratègies moleculars per maximitzat la complexitat de les llibreries en la captura de regions específiques a partir de mostres fecals i així poder ser aplicades en estudis genòmics a gran escala. Finalment, hem capturat el cromosoma 21 de 828 mostres fecals recollides per tota la distribució geogràfica dels ximpanzé. Arran de l’alta densitat de mostreig, hem trobat evidències que apunten a una alta estratificació poblacional en els ximpanzés i hem desxifrat nova diversitat genètica vinculada a l’origen geogràfic dels individus. Finalment, amb el conjunt de dades generat i el mapa geogenètic obtingut, hem implementat una estratègia per la geolocalització de ximpanzés amb aplicació directe per a la conservació.