A molecular and morphological guide to the pilose crayfishes of western North America

Authors

Nicole G. Principe, Grice Marine Laboratory, College of Charleston, Charleston, SCFollow
Kurt T. Ash, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Tennessee, Knoxville, TNFollow
Mark A. Davis, Illinois Natural History Survey, Champaign, ILFollow
Rachel M. Egly, Institute of Environmental Sustainability, Loyola University, Chicago, ILFollow
Eric R. Larson, Department of Natural Resources and Environmental Sciences, University of Illinois, Urbana, ILFollow

Abstract

The Snake River pilose crayfish Pacifastacus connectens and pilose crayfish Pacifastacus gambelii are sister species endemic to western North America that require increased conservation attention due to apparent range declines. We report results of molecular analyses that sought to clarify where P. connectens and P. gambelii occur relative to each other as well as morphological analyses that sought to help nonspecialists reliably identify these species in the field. We conducted our analyses on voucher specimens recently collected from across the presumed native ranges of both pilose crayfish species. We sequenced the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I gene of these crayfish specimens and then built Bayesian and maximum likelihood phylogenetic trees on these sequence data. Next, we made a series of morphological measurements on crayfish specimens, which we analyzed as morphological ratios in a principal component analysis. We found that P. connectens represents a diverse polytomy of multiple lineages distributed in the middle Snake River watershed and adjacent Harney Basin, whereas P. gambelii represents a monophyletic lineage of extremely low genetic diversity distributed primarily in the upper Snake River watershed and adjacent Bonneville Basin. We also confirmed that the pilose crayfishes are morphologically distinct relative to each other, with P. connectens reliably possessing a narrow or acute rostrum and P. gambelii reliably possessing a broad or obtuse rostrum. Alternatively, some other morphological characters historically associated with the 2 pilose crayfish species were less reliable in differentiating P. connectens and P. gambelii. Our findings should help natural resource managers, like fisheries biologists, anticipate where the pilose crayfishes occur and identify them under field conditions. Future investigations into the taxonomic status and phylogenetic relationships between these crayfish species would benefit from high-throughput sequencing focused on the nuclear genome.


Los cangrejos de río Pacifastacus connectens y Pacifastacus gambelii en el río Snake son especies endémicas hermanas en el oeste de los Estados Unidos que requieren una mayor atención de conservación debido a la aparente disminución del rango. Presentamos aquí los resultados de los análisis moleculares que buscan aclarar dónde ocurren P. connectens y P. gambelii entre sí, así como análisis morfológicos que buscaban ayudar a los no especialistas a identificar de manera confiable estas especies en el campo. Realizamos nuestros análisis en especímenes muestras recolectados recientemente en los presuntos rangos nativos de ambas especies pilosas de cangrejos de río. Secuenciamos el gen de la subunidad I del citocromo c oxidasa mitocondrial de estos especímenes de cangrejo de río, y luego construimos árboles filogenéticos bayesianos y de máxima verosimilitud a partir de estos datos de secuencia. Posteriormente, realizamos una serie de medidas morfológicas en especímenes de cangrejo de río que analizamos como proporciones morfológicas en un análisis de componentes principales. Encontramos que P. connectens representa una politomía diversa de múltiples linajes distribuidos en la cuenca media del río Snake y la cuenca adyacente de Harney, mientras que P. gambelii representa un linaje monofilético de diversidad genética extremadamente baja distribuida principalmente en la cuenca superior del río Snake y la cuenca adyacente de Bonneville. También confirmamos que los cangrejos de río pilosos son morfológicamente distintos entre sí, P. connectens posee de manera confiable un rostro estrecho o agudo y P. gambelii que posee de manera confiable un rostro ancho u obtuso. Alternativamente, algunos otros caracteres morfológicos históricamente asociados con las 2 especies de cangrejos de río pilosos fueron menos confiables para diferenciar estas dos especies. Nuestros hallazgos deberían ayudar a los administradores de recursos naturales como los biólogos pesqueros a anticipar dónde se encuentran los cangrejos de río pilosos e identificarlos en condiciones de campo. Las investigaciones futuras sobre el estado taxonómico y las relaciones filogenéticas entre estas especies de cangrejos de río se beneficiarían de una secuenciación de alto rendimiento centrada en el genoma nuclear.

Recommended Citation

Principe, Nicole G.; Ash, Kurt T.; Davis, Mark A.; Egly, Rachel M.; and Larson, Eric R. (2021) "A molecular and morphological guide to the pilose crayfishes of western North America," Western North American Naturalist: Vol. 81: No. 3, Article 4.
Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/wnan/vol81/iss3/4