Flagship Project Proyecto Estrella
Open-source computational tools that reconstruct the demographic history of species from their DNA — helping researchers worldwide determine whether populations are viable or heading toward extinction. Herramientas computacionales de codigo abierto que reconstruyen la historia demografica de las especies a partir de su ADN, ayudando a investigadores de todo el mundo a determinar si las poblaciones son viables o se dirigen hacia la extincion.
Thousands of species worldwide face extinction. To assess their conservation status, scientists must understand population history and estimate the current effective population size (Ne) — the number of individuals that contribute genetically to the next generation. Miles de especies en todo el mundo se enfrentan a la extincion. Para evaluar su estado de conservacion, los cientificos deben comprender la historia de la poblacion y estimar el tamano efectivo de la poblacion (Ne) actual, es decir, el numero de individuos que contribuyen geneticamente a la siguiente generacion.
Minimum effective population size needed to prevent genetic extinction Tamano efectivo minimo de poblacion necesario para prevenir la extincion genetica
Many natural populations fall below the critical Ne = 500 threshold Muchas poblaciones naturales caen por debajo del umbral critico de Ne = 500
Previous tools only worked for isolated populations, ignoring migration between subpopulations Las herramientas anteriores solo funcionaban para poblaciones aisladas, ignorando la migracion entre subpoblaciones
The challenge is fundamental: most natural populations are not isolated. They exchange migrants with neighboring groups, forming complex metapopulation structures. Existing tools assumed complete isolation, producing biased estimates that could lead to incorrect conservation decisions — potentially allowing vulnerable species to slip toward extinction undetected. El desafio es fundamental: la mayoria de las poblaciones naturales no estan aisladas. Intercambian migrantes con grupos vecinos, formando estructuras metapoblacionales complejas. Las herramientas existentes asumian aislamiento completo, produciendo estimaciones sesgadas que podrian llevar a decisiones de conservacion incorrectas, permitiendo potencialmente que especies vulnerables se deslicen hacia la extincion sin ser detectadas.
Both tools analyze single nucleotide polymorphism (SNP) data from a single sample of individuals. They accept VCF, PED, or TPED format files. Ambas herramientas analizan datos de polimorfismos de nucleotido unico (SNP) a partir de una sola muestra de individuos. Aceptan archivos en formato VCF, PED o TPED.
GONE2 reconstructs the historical effective population size up to approximately 150 generations into the past. It uses linkage disequilibrium (LD) analysis — measuring non-random associations between genetic variants at different loci — to infer how population size has changed over time. GONE2 reconstruye el tamano efectivo historico de la poblacion hasta aproximadamente 150 generaciones en el pasado. Utiliza analisis de desequilibrio de ligamiento (LD) — midiendo asociaciones no aleatorias entre variantes geneticas en diferentes loci — para inferir como ha cambiado el tamano de la poblacion a lo largo del tiempo.
GONE2 analyzes the pattern of linkage disequilibrium across the genome. When populations shrink, LD increases; when they expand, LD decreases. By examining LD at different genetic distances (which correspond to different time scales due to recombination), GONE2 reconstructs a detailed timeline of population size changes — from recent decades to thousands of years in the past. GONE2 analiza el patron de desequilibrio de ligamiento a lo largo del genoma. Cuando las poblaciones se reducen, el LD aumenta; cuando se expanden, el LD disminuye. Al examinar el LD a diferentes distancias geneticas (que corresponden a diferentes escalas temporales debido a la recombinacion), GONE2 reconstruye una linea temporal detallada de los cambios en el tamano de la poblacion, desde las ultimas decadas hasta miles de anos en el pasado.
currentNe2 estimates the contemporary effective population size — the Ne right now. Crucially, it works even without genetic maps, making it applicable to non-model organisms where map data is unavailable. It also detects and accounts for population structure. currentNe2 estima el tamano efectivo contemporaneo de la poblacion — el Ne actual. De forma crucial, funciona incluso sin mapas geneticos, lo que lo hace aplicable a organismos no modelo donde los datos de mapas no estan disponibles. Tambien detecta y tiene en cuenta la estructura poblacional.
Most populations in nature are not isolated — they form metapopulations connected by migration. Previous LD-based methods assumed isolation, producing biased Ne estimates when structure existed. currentNe2 detects this structure automatically, estimates the degree of differentiation (FST), the migration rate between subpopulations, and the number of subpopulations — giving conservation managers a far more accurate and actionable picture. La mayoria de las poblaciones en la naturaleza no estan aisladas: forman metapoblaciones conectadas por migracion. Los metodos anteriores basados en LD asumian aislamiento, produciendo estimaciones de Ne sesgadas cuando existia estructura. currentNe2 detecta esta estructura automaticamente, estima el grado de diferenciacion (FST), la tasa de migracion entre subpoblaciones y el numero de subpoblaciones, proporcionando a los gestores de conservacion una imagen mucho mas precisa y util.
Our software has been tested and validated on a diverse range of species, from wild populations to controlled laboratory environments. Nuestro software ha sido probado y validado en una amplia gama de especies, desde poblaciones salvajes hasta entornos de laboratorio controlados.
Marine & Aquatic Marinas y Acuaticas
Terrestrial Mammals Mamiferos Terrestres
Model Organisms Organismos Modelo
Assess the viability of endangered populations by estimating effective population size and detecting whether populations have declined below critical thresholds. Evaluar la viabilidad de poblaciones en peligro estimando el tamano efectivo de la poblacion y detectando si las poblaciones han disminuido por debajo de umbrales criticos.
Reconstruct demographic histories of ancient populations from degraded DNA samples, revealing bottlenecks, expansions, and migration events in prehistory. Reconstruir historias demograficas de poblaciones antiguas a partir de muestras de ADN degradado, revelando cuellos de botella, expansiones y eventos migratorios en la prehistoria.
Understand the demographic history and genetic diversity of domestic animal breeds, informing breeding programs and genetic resource management. Comprender la historia demografica y la diversidad genetica de razas de animales domesticos, informando los programas de cria y la gestion de recursos geneticos.
Monitor population trends of wild species, detect early warning signs of decline, and evaluate the effectiveness of conservation interventions over time. Monitorear tendencias poblacionales de especies silvestres, detectar signos tempranos de declive y evaluar la efectividad de las intervenciones de conservacion a lo largo del tiempo.
Estimate effective population sizes of commercially important fish species to set sustainable harvesting limits and protect marine biodiversity. Estimar tamanos efectivos de poblacion de especies de peces comercialmente importantes para establecer limites de captura sostenibles y proteger la biodiversidad marina.
Volume 16, Article 6054 (2025) Volumen 16, Articulo 6054 (2025)
Santiago, E., Kopke, C. & Caballero, A. Santiago, E., Kopke, C. y Caballero, A.
This paper introduces a comprehensive framework for estimating both historical and contemporary effective population size from genomic data. The methods account for population structure (subpopulations connected by migration), genotyping errors, and low-coverage sequencing data — issues that previously produced substantial bias in Ne estimation. The tools have been validated across a wide range of species and data types, from high-quality SNP arrays to low-coverage whole-genome sequencing. Este articulo introduce un marco integral para estimar tanto el tamano efectivo de la poblacion historico como el contemporaneo a partir de datos genomicos. Los metodos tienen en cuenta la estructura poblacional (subpoblaciones conectadas por migracion), errores de genotipado y datos de secuenciacion de baja cobertura — problemas que previamente producian un sesgo sustancial en la estimacion de Ne. Las herramientas han sido validadas en una amplia gama de especies y tipos de datos, desde arrays de SNPs de alta calidad hasta secuenciacion de genoma completo de baja cobertura.
Departamento de Biologia Funcional Departamento de Biologia Funcional
Centro de Investigacion Marina (CIM) Centro de Investigacion Marina (CIM)
Marine Sciences Program Programa de Ciencias Marinas
Government of Spain Gobierno de Espana
Regional Government Gobierno Regional
European Union Recovery Fund Fondo de Recuperacion de la Union Europea
European Commission Comision Europea
Both GONE2 and currentNe2 are open source and free to use. Download them from GitHub, or get in touch if you need support for your conservation or genetics project. Tanto GONE2 como currentNe2 son de codigo abierto y de uso gratuito. Descargalos desde GitHub, o contacta con nosotros si necesitas apoyo para tu proyecto de conservacion o genetica.