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A população de Peixe-Boi marinho no Brasil apresenta baixa variabilidade genética, comparável à da população da Flórida, EUA.
Foi detectada a ocorrência de híbridos entre as duas espécies em amostras coletadas próximas à Foz do Amazonas. Um animal do Amapá é um provável híbrido de primeira geração, mas introgressão pode estar ocorrendo.
Comparando as duas espécies, o amazônico apresenta uma divergência genética recente: gargalo populacional no passado (Pleistoceno?) e posterior expansão.
O marinho possui diversidade distribuída entre três agrupamentos de linhagens divergentes de DNA mitocondrial, as quais podem ser resquício de recuperação populacional desta espécie a partir de distintos refúgios pleistocênicos.