Γενετική διαφοροποίηση των κυρίαρχων βενθικών πολυχαίτων σε λιμνοθάλασσες του Αμβρακικού Κόλπου

Abstract

Investigating the role of the environmental variables on population distribution, as well as on the gene flow patterns are the main aims of this study. Initially, the abiotic parameters and the heavy metal concentrations from five lagoons of Amvrakikos Gulf, during four sampling seasons, were measured in order to describe the present environmental status of the lagoons. Subsequently, the genetic diversity of a COI fragment was estimated, from the populations of two of the most abundant polychaete species with different dispersal ability: the species Hediste diversicolor with limited dispersal ability and Nephtys hombergii with great dispersal ability. The results of the analysis on the environmental variables, showed that their ranges, can be attributed to natural causes and not to any severe human induced disturbance. The genetic analysis of H. diversicolor, proved that the species populations from Amvrakikos Gulf, were sharing unique haplotypes which were distinct from the rest of the haplotypes from Eastern Mediterenean, suggesting high degree of isolation for the Amvrakikos populations. Moreover, the genetic differentiation between these populations was associated with the limited -and for some periods even complete- isolation of the Gulf from the Ionian Sea, in combination with the hypoxic events, during the formation history of the Gulf. Τhe results obtained from the analysis on the species N. hombergii showed high intraspecific diversity in all the lagoons under study, with the variations of the haplotypic frequencies to follow a seasonal pattern. The analysis, indicated a correlation of the water pH and the sediment Eh and PO4 concentration with the observed patterns.

Σκοπός της μελέτης είναι η διερεύνηση των περιβαλλοντικών παραγόντων που παίζουν σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό των προτύπων της γενετικής ποικιλότητας και της γονιδιακής ροής στους πληθυσμούς δύο ειδών βενθικών πολυχαίτων. Αρχικά, εκτιμήθηκαν οι περιβαλλοντικές μεταβλητές και οι συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων, πέντε λιμνοθαλασσών του Αμβρακικού κόλπου από μετρήσεις σε δείγματα που συλλέχθηκαν σε τέσσερεις, εποχικές δειγματοληψίες ώστε να περιγραφεί η οικολογική κατάσταση των λιμνοθαλασσών. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η γενετική ποικιλότητα τμήματος του γονιδίου COI (mtDNA) πληθυσμών δύο από τα πλέον άφθονα είδη πολυχαίτων με διαφορετική ικανότητα διασποράς. Πρόκειται για το είδος Hediste diversicolor το οποίο έχει περιορισμένη ικανότητα διασποράς, και το είδος Nephtys hombergii, με μεγάλη ικανότητα διασποράς. Από τα αποτελέσματα της ανάλυσης των περιβαλλοντικών μεταβλητών προέκυψε ότι οι διακυμάνσεις τους, οφείλονταν σε φυσικά αίτια και δεν εντοπίστηκαν πηγές εντατικής επιβάρυνσης. Η γενετική ανάλυση του είδους H. diversicolor, έδειξε ότι οι πληθυσμοί του στον Αμβρακικό μοιράζονται μοναδικούς απλότυπους, οι οποίοι ξεχωρίζουν σε μεγάλο βαθμό από αυτούς της ανατολικής Μεσογείου, υποδηλώνοντας ότι οι πληθυσμοί της περιοχής ήταν απομονωμένοι σε μεγάλο βαθμό. Επιπλέον, υπάρχουν σαφείς ενδείξεις ότι η γενετική διαφοροποίηση των πληθυσμών της περιοχής μελέτης, οφείλεται στην πλήρη απομόνωση του Αμβρακικού Κόλπου από το Ιόνιο Πέλαγος και φαίνεται να σχετίζεται με τις συνθήκες υποξίας που διαπιστώθηκαν στον Κόλπο κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του. Η γενετική ανάλυση για το είδος N. hombergii έδειξε υψηλή ενδοειδική ποικιλότητα σε όλες τις λιμνοθάλασσες, με τις διακυμάνσεις στις συχνότητες των απλοτύπων να τείνουν να ακολουθούν εποχικό πρότυπο. Τα αποτελέσματα έδειξαν συσχέτιση του pH της στήλης του νερού, του δυναμικού οξειδοαναγωγής (Eh) και της συγκέντρωσης των φωσφορικών (PO4) του ιζήματος, με τα παρατηρούμενα πρότυπα κατανομής της γενετικής ποικιλότητας.