Genetic structure of mussel population in NE Atlantic and Mediterranean: connectivity between deep-sea habitats

Abstract

Species persist over time, due to exchange of individuals between subpopulations. In the marine environment, most benthic organisms have complex life cycles including pelagic larvae that are transported by ocean currents promoting species dispersal. Larval dispersal connects geographically distant populations and determines population structure. The knowledge about this biologic process provides relevant information for conservation of marine populations. This study investigates the genetic structure and connectivity of deep-sea mussel populations between fragmented habitats in the NE Atlantic and Mediterranean. The mitochondrial Cytochrome Oxidase I (mtCOI) gene was used to analyze site-specific genetic diversity and the population structure of two mussel species, Idas modiolaeformis and “Idas” simpsoni. Populations of each species are not geographically isolated. The presence of one dominant haplotype for each species suggests shared ancestral polymorphisms between Mediterranean and NE Atlantic populations. The overall high genetic differentiation observed in I. modiolaeformis indicates that the metapopulation is structured. Distant populations, located in Atlantic and E Mediterranean, revealed low genetic distances, suggesting gene flow between the two regions. Genetic and geographical distances support an island model of I. modiolaeformis population structure. A major drawback of this study is concerned with the discrepant number of individuals among populations. Further research will be needed, using more specimens and other gene markers, to investigate connectivity patterns at different spatial scales.

As espécies persistem ao longo do tempo devido à troca de indivíduos entre subpopulações. No ambiente marinho, a maioria dos organismos bentónicos têm ciclos de vida complexos, envolvendo larvas pelágicas que são transportadas por correntes oceânicas contribuindo para dispersão das espécies. A dispersão larvar estabelece conectividade entre populações geograficamente separadas e afeta a estrutura da população. O conhecimento deste processo biológico promove informações importantes para a conservação de populações marinhas. Este estudo investiga a estrutura genética e conectividade de populações de mexilhão de profundidade entre habitats fragmentados no NE Atlântico e Mediterrânico. O gene mitocondrial, Citocromo Oxidase I (mtCOI), foi utilizado para analisar diversidade genética por local e a estrutura populacional de duas espécies de mexilhão, Idas modiolaeformis e "Idas" simpsoni. As populações de cada uma das espécies não se encontram geograficamente isoladas. A presença de um haplótipo dominante para cada espécie sugere a partilha de polimorfismos ancestrais entre populações do Mediterrâneo e do NE Atlântico. As populações de I. modiolaeformis demonstraram uma elevada diferenciação genética, indicando estruturação da metapopulação. Populações distantes umas das outras, localizadas no Atlântico e E Mediterrâneo, revelaram baixas distâncias genéticas, sugerindo fluxo genético entre as duas regiões. Distâncias genéticas e geográficas suportam o modelo de ilha como o modelo para a estrutura populacional de I. modiolaeformis. Uma grande desvantagem deste estudo está relacionada com o número discrepante de indivíduos entre populações. Para investigar os padrões de conectividade em diferentes escalas espaciais serão necessários mais estudos, utilizando mais espécimes e outros marcadores genéticos.