Evidence of hybridization betweenn genetically distinct Baltic cod stocks during peak population abundance - historical

English. Range expansions can lead to increased contact of divergent populations, thus increasing the potential of hybridization events. Whether viable hybrids are produced will most likely depend on the level of genomic divergence and associated genomic incompatibilities between the different entities as well as environmental conditions. By taking advantage of historical Baltic cod (Gadus morhua) otolith samples combined with genotyping and whole genome sequencing, we here investigate the genetic impact of the increased spawning stock biomass of the eastern Baltic cod stock in the mid 1980s. The eastern Baltic cod is genetically highly differentiated from the adjacent western Baltic cod, and locally adapted to the brackish environmental conditions in the deeper Eastern basins of the Baltic Sea unsuitable for its marine counterparts. Our genotyping results show an increased proportion of eastern Baltic cod in western Baltic areas (Mecklenburg Bay and Arkona Basin) – indicative of a range expansion westwards – during the peak population abundance in the 1980s. Additionally, we detect high frequencies of potential hybrids (including F1, F2 and backcrosses), verified by whole genome sequencing data for a subset of individuals. Analysis of mitochondrial genomes further indicates directional gene flow from eastern Baltic cod males to western Baltic cod females. Our findings unravel that increased overlap in distribution can promote hybridization between highly divergent populations, and that the hybrids can be viable and survive under specific and favourable environmental conditions. However, the observed hybridization had seemingly no long-lasting impact on the continuous separation and genetic differentiation between the unique Baltic cod stocks.

German. Ausdehnungen des Verbreitungsgebiets können zu einem verstärkten Kontakt zwischen unterschiedlichen Populationen führen und damit das Potenzial für Hybridisierungsereignisse erhöhen. Ob lebensfähige Hybriden entstehen, hängt höchstwahrscheinlich vom Grad der genomischen Divergenz und den damit verbundenen genomischen Inkompatibilitäten zwischen den verschiedenen Einheiten sowie von den Umweltbedingungen ab. Anhand historischer Otolithenproben des Ostseedorsches (Gadus morhua) in Kombination mit Genotypisierung und Ganzgenomsequenzierung untersuchen wir hier die genetischen Auswirkungen des Anstiegs der Biomasse des östlichen Ostseedorsches als Laichfisch Mitte der 1980er Jahre. Der östliche Ostseedorsch unterscheidet sich genetisch stark vom benachbarten westlichen Ostseedorsch und ist lokal an die brackigen Umweltbedingungen in den tieferen östlichen Becken der Ostsee angepasst, die für seine marinen Gegenstücke ungeeignet sind. Unsere Genotypisierungsergebnisse zeigen, dass der Anteil des östlichen Ostseedorsches in den westlichen Ostseegebieten (Mecklenburger Bucht und Arkonabecken) während des Höhepunkts der Populationsdichte in den 1980er Jahren gestiegen ist, was auf eine Ausdehnung des Verbreitungsgebiets nach Westen hinweist. Außerdem stellen wir eine hohe Häufigkeit potenzieller Hybriden (einschließlich F1, F2 und Rückkreuzungen) fest, was durch Ganzgenomsequenzierungsdaten für eine Untergruppe von Individuen bestätigt wird. Die Analyse der mitochondrialen Genome zeigt außerdem, dass der Genfluss von männlichen Dorschen der östlichen Ostsee zu weiblichen Dorschen der westlichen Ostsee gerichtet ist. Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine zunehmende Überlappung der Verbreitungsgebiete die Hybridisierung zwischen stark voneinander abweichenden Populationen fördern kann und dass die Hybriden unter bestimmten, günstigen Umweltbedingungen lebensfähig sein und überleben können. Die beobachtete Hybridisierung hatte jedoch scheinbar keine dauerhaften Auswirkungen auf die kontinuierliche Trennung und genetische Differenzierung zwischen den einzelnen Dorschbeständen der Ostsee.