Multiple variants of the mitochondrial COI DNA barcode region are prevalent in North European sawflies
Notice bibliographique
Résumé
Abstract DNA barcoding, the use of standard segments of DNA to assign specimens to a species, has emerged as a major field of biodiversity research over the last 20 years. Large-scale global initiatives are building DNA barcode reference libraries for animals, fungi, and plants, while pipelines are being developed for metabarcoding-based biomonitoring. The effectiveness of these approaches rests on the premise that much less variation exists within species than between them. While exceptions occur, this principle has been demonstrated to apply in the many animal taxa where the barcode region of the COI gene is effective in species discrimination. Sawflies are an exception to this general pattern because DNA barcodes often fail to distinguish congeneric species, an observation which prompted us to search for an explanation. Using high-throughput single-molecule DNA sequencing to recover COI sequences from thousands of sawflies, we found that single individuals often possess multiple, seemingly functional, full-length DNA barcodes – a phenomenon not documented at similar prevalence in any animal taxon. While the evolutionary causes of multiple variants require further investigation, our observation is remarkable as it violates the one-barcode-one-specimen assumption. The presence of multiple variants of barcodes within individuals does not jeopardize the concept, but its occurrence does introduce a complexity for species inventories based on metabarcoding. They will overestimate the species count when barcode-based operational species units are used as species proxies. Similarly, reference libraries must consider how best to deal with the high frequency of multiple variants in sawflies and any other groups of organisms. Significance Statement DNA barcoding is revolutionizing biodiversity science by enabling the accurate identification of organisms, accelerating taxonomic workflows, and permitting DNA-based biomonitoring. The DNA barcode region for the animal kingdom, mitochondrial COI, is highly effective in discriminating species in almost all studied animal groups. However, the use DNA barcoding is sometimes complicated by the presence of nuclear pseudogenes (NUMTs) or by variants of the mitogenome itself (heteroplasmy) within individuals. By using high-throughput sequencing (HTS) to analyze thou-sands of specimens, we demonstrate that multiple, seemingly functional, full-length variants of the COI barcode region are frequent in North European sawflies. Since these variants are sometimes very divergent, it is important to consider the impact of this within-individual variability on studies based on DNA barcodes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».