Nghi ngờ về tính đặc hữu của đỉnh núi biển thông qua sự phân bố địa lý và cấu trúc di truyền quần thể của động vật không xương sống biển

Marine Biology - Tập 149 - Trang 1463-1475 - 2006
Sarah Samadi1, Lionel Bottan1, Enrique Macpherson2, Bertrand Richer De Forges1,2,3, Marie-Catherine Boisselier1
1“Systématique, Adaptation et Evolution”, UR IRD 148 /UMR 7138 UPMC; IRD; MNHN; CNRS, Service de systématique moléculaire (CNRS, IFR101), Département Systématique et Evolution, Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris Cedex 05, France
2Centro de Estudios Avanzados de Blanes, CSIC, Blanes, Girona, Spain
3“Systématique, Adaptation et Evolution”, UMR 7138 UPMC-IRD-MNHN-CNRS (UR IRD 148), Institut de Recherche pour le Développement, Nouvelle-Calédonie, France

Tóm tắt

Các nghiên cứu trước đây đã gợi ý rằng sự đa dạng cao liên quan đến các đỉnh núi biển Norfolk (Thái Bình Dương phía tây nam) có thể phản ánh tính đặc hữu do sự phân tán hạn chế do các hiện tượng thủy văn. Nhóm động vật giáp xác thuộc họ Galatheidae đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trong vùng kinh tế New Caledonia, cho phép phân tích mẫu phân bố loài giữa độ dốc New Caledonia và các đỉnh núi biển Norfolk. Phân tích này cho thấy, về mặt định tính, các loài giống nhau được thu thập trên các đỉnh núi biển và trên độ dốc New Caledonia. Tính đặc hữu địa phương không bao giờ được phát hiện. Tuy nhiên, trên mỗi đỉnh núi biển, và do đó trên một bề mặt nhỏ, số lượng loài được thu thập thường rất cao, cho thấy rằng các đỉnh núi biển là những điểm nóng về sự đa dạng sinh học. Sau đó, để đánh giá liệu các đỉnh núi biển có tạo thành các vùng sống sinh thái bị cô lập hay không, chúng tôi khám phá mô hình đa dạng di truyền trong một số loài động vật giáp xác và động vật thân mềm. Phân tích cấu trúc di truyền nội loài bằng cách sử dụng dấu hiệu ti thể COI tiết lộ rằng các quần thể của hai loài Galatheidae (Munida thoe và Munida zebra), đa hình cho dấu hiệu này, không được cấu trúc về mặt di truyền, cả giữa các đỉnh núi biển và giữa các đỉnh núi và độ dốc của hòn đảo. Cấu trúc di truyền qua một sơ đồ lấy mẫu tương tự của hai loài Eumunida (Chirostylidae, họ chị em của Galatheidae) và một động vật thân mềm sống ấu trùng (Sassia remensa) cho thấy mô hình tương tự. Cấu trúc quần thể chỉ được quan sát ở Nassaria problematica, một động vật thân mềm không sống ấu trùng với chuyển động ấu trùng hạn chế. Do đó, việc giới hạn dòng gen giữa các đỉnh núi biển dường như chỉ được quan sát đối với các loài có khả năng phân tán hạn chế. Kết quả của chúng tôi gợi ý rằng các đỉnh núi biển Norfolk không hoạt động như những khu vực của tính đặc hữu, mà thay vào đó, có thể là những khu vực sản xuất cao có thể hỗ trợ nhiều loài trong các khu vực nhỏ.

Từ khóa

#đỉnh núi biển #tính đặc hữu #động vật không xương sống biển #di truyền #đa dạng sinh học

Tài liệu tham khảo

Aboim MA (2005) Population genetics and evolutionary history of some deep-sea demersal fishes from the Azores - North Atlantic. University of Southampton, Faculty of Enginering Science and Mathematics, School of Ocean and Earth Science, PhD Thesis, 167 pp Aboim MA, Menezes GM, Schlitt T, Rogers AD (2005) Genetic structure and history of populations of the deep-sea fish Helicolenus dactylopterus (Delaroche, 1809) inferred from mtDNA sequence analysis. Mol Ecol 14:1343–1354 Baba K (2004) Uroptychodes, new genus of Chirostylidae (Crustacea: Decapoda: Anomura), with description of three new species. Sci Mar 68:97–116 Baba K (2005) Deep-sea chirostylid and galatheid crustaceans (Decapoda: Anomura) from the Indo-Pacific, with a list of species. Galathea Rep 20:1–317 Baba K, Saint-Laurent M de (1996) Crustacea Decapoda: rev on of the genus Bathymunida Balss, 1914, and description of six new related genera (Galatheidae). Mém Mus Nat Hist Nat 168:433–502 Barton NH (1998) Natural selection and random genetic drift as causes of evolution on islands. In: Grant PR (ed) Evolution on islands. Oxford University Press, Oxford, pp 102–123 Boehlert GW, Mundy BC (1993) Ichtyoplancton assemblages at seamounts and oceanic islands. Bull Mar Sci 53:336–361 Boisselier-Dubayle MC, Gofas S (1999) Genetic relationships between marine and marginal-marine populations of Cerithium species from the Mediterranean Sea. Mar Biol 135:671–682 Collin R (2001) The effects of mode of development on phylogeography and population structure of North Atlantic Crepidula (Gastropoda: Calyptraeidae). Mol Ecol 10:2249–2262 Colwell RK (2005) EstimateS: Statistical estimation of species richness and shared species from samples. Version 7.5. User’s guide and application published at: http://www.purl.oclc.org/estimates Colwell RK, Coddington JA (1994) Estimating terrestrial biodiversity through extrapolation. Phil Trans Roy Soc (B) 345:101–118 Creasey S, Rogers AD (1999) Population genetics of bathyal and abyssal organisms. Adv Mar Biol 35:3–151 Dijkstra HH, Gofas S (2004) Pectinoidea (Bivalvia: Propeamussiidae and Pectinidae) from some northeastern Atlantic seamounts. Sarsia 89(1):33–78 Excoffier L, Smouse PE, Quattro JM (1992) Analysis of molecular variance inferred from metric distances among DNA haplotypes: application to human mitochondrial DNA restriction data. Genetics 131:479–491 Flowers JM, Schroeter SC, Burton RS (2002) The recruitment sweepstakes has many winners: genetic evidence from the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. Evolution 56:1445–1453 Fock H, Uiblein F, Koester F, von Westernhagen H (2002) Biodiversity and species-environment relationships of the demersal fish assemblage at the Great Meteor Seamount (subtropical NE Atlantic), sampled by different trawls. Mar Biol 141:185–199 Folmer O, Black M, Hoen W, Lutz R, Vrijenhoek R (1994) DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates. Mol Mar Biol Biotechnol 3:294–299 Fratini S, Vannini M (2002) Genetic differentiation in the mud crab Scylla serrata (Decapoda: Portunidae) within the Indian Ocean. J Exp Mar Biol Ecol 272:103–116 Genin A (2004) Bio-physical coupling in the formation of zooplankton and fish aggregations over abrupt topographies. J Mar Syst 50:3–20 Gofas S (2000) Four species of the family Fasciolariidae (Gastropoda) from the North Atlantic seamounts. J Conchol 37:7–16 Gofas S, Beu A (2002) Tonnoidean gastropods of the North Atlantic seamounts and the Azores. Amer Malacol Bull 17:91–108 Hassanin A, Lecointre G, Tillier S (1998) The ‘evolutionary signal’ of homoplasy in protein-coding gene sequences and its consequences for a priori weighting in phylogeny. Evolution 321:611–620 Hedgecock D (1994) Does variance in reproductive success limit effective population sizes of marine organisms? In: Beaumont AR (ed) Genetics and evolution of aquatic organisms. Chapman and Hall, London, pp 122–134 Heinz P, Ruepp D, Hemleben C (2004) Benthic foraminifera assemblages at Great Meteor Seamount. Mar Biol 144:985–998 Koslow JA, Gowlett-Holmes K, Lowry J, O’Hara T, Poore G, Williams A (2001) The seamount benthic macrofauna off southern Tasmania: community structure and impacts of trawling. Mar Ecol Progr Ser 213:111–125 Kyle CJ, Boulding EG (2000) Comparative population genetic structure of marine gastropods (Littorina spp.) with and without pelagic larval dispersal. Mar Biol 137:835–845 Machordom A, Macpherson E (2004) Rapid radiation and cryptic speciation in galatheid crabs of the genus Munida and related genera in the South West Pacific: molecular and morphological evidence. Mol Phyl Evol 33:259–279 Macpherson E (1993) Crustacea Decapoda: Species of the genus Paramunida Baba, 1988 (Galatheidae) from the Philippines, Indonesia and New Caledonia. Mém Mus Nat Hist Nat 156:443–473 Macpherson E (1994) Crustacea Decapoda: Studies on the genus Munida Leach, 1820 (Galatheidae) in New Caledonian and adjacent waters with descriptions of 56 new species. Mém Mus Nat Hist Nat 161:421–569 Macpherson E, Machordom A (2005) Description of three sibling new species of the genus Munida Leach, 1820 (Decapoda, Galatheidae) from New Caledonia using morphological and molecular data. J Nat Hist 39:819–834 Mantel N (1967) The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Res 27:209–220 Miyazaki JI, Shintaku M, Kyuno A, Fujiwara Y, Hashinoto J, Iwasaki H (2004) Phylogenetic relationships of deep-sea mussels of the genus Bathymodiolus (Bivalvia: Mythilidae). Mar Biol 144:527–535 Morrison CL, Harvey AW, Lavery S, Tieu K, Huang Y, Cunningham CW (2002) Mitochondrial gene rearrangement confirm the parallel evolution of the crab-like form. Proc R Soc London B Biol Sci 269:345–350 Mullineaux LS, Mills SW (1996) A test of the larval retention hypothesis in semount-generated flows. Deep Sea Res I 44:745–770 Nei M (1987) Molecular evolutionary genetics. Columbia University Press, New York Parker T, Tunnicliffe V (1994) Dispersal strategies of the biota on an oceanic seamount: implications for ecology and biogeography. Biol Bull 187:336–345 Richer de Forges B, Koslow JA, Poore GC (2000) Diversity and endemism of the benthic seamount fauna in the southwest Pacific. Nature 405:944–947 Richer de Forges B, Chauvin C (2005) Indo-Pacific deep-sea fauna: species richness and vulnerability of seamount fauna. Assises de la Recherche Française dans le Pacifique 24–27 Août 2004, 37–38 (Abstract) Roberts CM (2002) Deep impact: the rising toll of fishing in the deep sea. TREE 17:242–245 Roden GI (1987) Effects of seamounts and seamount chains on oceanic circulation and thermocline structure. In: Keating BH et al. (eds) Seamounts, islands and atolls, Geophysical Monographs Ser 43. AGU, Washington DC pp 335–354 Rogers AD (1994) The biology of seamounts. Adv Mar Biol 30:305–350 Saint Laurent M de, Macpherson E (1990) Crustacea Decapoda: Le genre Eumunida (Chirostylidae) dans les eaux néo-calédoniennes. Mém Mus Nat Hist Nat 145:227–288 Sanger F, Nicklen S, Coulson AR (1977) DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc Natl Acad Sci USA 74:5463–5467 Schneider S, Dueffer JM, Roessli D, Excoffier L (2000) Arlequin ver 2.0: A software for population genetics data analysis. Genetics and Biometry Laboratory, University of Geneva, Switzerland. URL: http://www.anthropologie.unige.ch/arlequin Smith PJ, McVeagh SM, Mingoia JT, France SC (2004) Mitochondrial DNA sequence variation in deep-sea bamboo coral (Keratoisidinae) species in the southwest and northwest Pacific Ocean. Mar Biol 144:253–261 Swofford DL (1993) PAUP: phylogenetic analysis using parsimony. Illinois Natural History Survey, Champaign Tajima F (1983) Evolutionary relationship of DNA sequences in finite populations. Genetics 105:437–460 Tajima F (1989) Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics 123:585–595 Tamura K, Nei M (1993) Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees. Mol Biol Evol 10:512–526 Todd CD, Lambert WJ, Thorpe JP (1998) The genetic structure of intertidal populations of two species of nudibranch molluscs with planktotrophic and pelagic lecithotrophic larval stages: are pelagic larvae “for” dispersal? J Exp Mar Biol Ecol 228:1–28 Turner TF, Richardson LR, Gold JR (1999) Temporal genetic variation of mtDNA and effective female population size of red drum in the northern Gulf of Mexico. Mol Ecol 8:1223–1230 Weir BS, Cockerham CC (1984) Estimating F-statistics for the analysis of population structure. Evolution 38:1358–1370 Won Y, Young CR, Lutz RA, Vrijenhoek RC (2003) Dispersal barriers and isolation among deep-sea mussel populations (Mytilidae: Bathymodiolus) from eastern Pacific hydrothermal vents. Mol Ecol 12:3185–3190 Worm B, Lotze HK, Myers RA (2003) Predators diversity hotspots in the blue ocean. Proc Natl Acad Sci USA 100:9884–9888