Published January 4, 2016
| Version v1
Publication
Open
The Antarctic Circumpolar Current as a diversification trigger for deep-sea octocorals
Creators
- 1. Universidad de Los Andes
- 2. University of Giessen
- 3. National Institute of Water and Atmospheric Research
- 4. Smithsonian Tropical Research Institute
- 5. CSIRO Oceans and Atmosphere
Description
Background: Antarctica is surrounded by the Antarctic Circumpolar Current (ACC), the largest and strongest current in the world.Despite its potential importance for shaping biogeographical patterns, the distribution and connectivity of deep-sea populations across the ACC remain poorly understood.In this study we conducted the first assessment of phylogeographical patterns in deep-sea octocorals in the South Pacific and Southern Ocean, specifically a group of closely related bottlebrush octocorals (Primnoidae: Tokoprymno and Thourella), as a test case to study the effect of the ACC on the population structure of brooding species.We assessed the degree to which the ACC constitutes a barrier to gene flow between northern and southern populations and whether the onset of diversification of these corals coincides with the origin of the ACC (Oligocene-Miocene boundary).Results: Based on DNA sequences of two nuclear genes from 80 individuals and a combination of phylogeographic model-testing approaches we found a phylogenetic break corresponding to the spatial occurrence of the ACC.We also found significant genetic structure among our four regional populations.However, we uncovered shared haplotypes among certain population pairs, suggesting long-distance, asymmetrical migration.Our divergence time analyses indicated that the separation of amphi-ACC populations took place during the Middle Miocene around 12.6 million years ago, i.e., after the formation of the ACC. Conclusion:We suggest that the ACC constitutes a semi-permeable barrier to these deep-sea octocorals capable of separating and structuring populations, while allowing short periods of gene flow.The fluctuations in latitudinal positioning of the ACC during the Miocene likely contributed to the diversification of these octocorals.Additionally, we provide evidence that the populations from each of our four sampling regions could actually constitute different species.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية: القارة القطبية الجنوبية محاطة بالتيار حول القطبي الجنوبي (ACC)، وهو أكبر وأقوى تيار في العالم. على الرغم من أهميته المحتملة لتشكيل الأنماط الجغرافية الحيوية، لا يزال توزيع وتواصل سكان أعماق البحار عبر ACC غير مفهوم بشكل جيد. في هذه الدراسة، أجرينا أول تقييم للأنماط الجغرافية النباتية في الشعاب المرجانية الثمانية في أعماق البحار في جنوب المحيط الهادئ والمحيط الجنوبي، وتحديداً مجموعة من الشعاب الثمانية لفرشاة الزجاجة وثيقة الصلة (Primnoidae: Tokoprymno و Thourella)، كحالة اختبار لدراسة تأثير القشرة الحزامية الأمامية على البنية السكانية للأنواع الحاضنة. لقد قمنا بتقييم الدرجة التي تشكل بها القشرة الحزامية الأمامية حاجزًا أمام تدفق الجينات بين السكان الشماليين والجنوبيين وما إذا كانت بداية تنويع هذه الشعاب المرجانية تتزامن مع أصل القشرة الحزمية الأمامية (حدود الأوليجوسين- الميوسين). النتائج: استنادًا إلى تسلسل الحمض النووي لجينينين نوويين من 80 فردًا ومزيج من مناهج اختبار النموذج الجغرافي النباتي، وجدنا كسرًا تطوريًا يتوافق مع الحدوث المكاني للقشرة الحزامية الأمامية. وجدنا أيضًا بنية وراثية مهمة بين سكاننا الإقليميين الأربعة. ومع ذلك، كشفنا عن الأنماط الفردية المشتركة بين بعض أزواج السكان، مما يشير إلى الهجرة لمسافات طويلة وغير المتماثلة. أشارت تحليلات وقت التباعد لدينا إلى أن انفصال مجموعات amphi - ACC حدث خلال العصر الميوسيني الأوسط منذ حوالي 12.6 مليون سنة، أي بعد تشكيل ACC. الاستنتاج:نقترح أن القشرة الحزامية الأمامية تشكل حاجزًا شبه منفذ لهذه الثمانيات في أعماق البحار القادرة على فصل وهيكلة التجمعات، مع السماح بفترات قصيرة من تدفق الجينات. من المحتمل أن تكون التقلبات في تحديد المواقع العرضية للقشرة الحزامية الأمامية خلال العصر الميوسيني قد ساهمت في تنويع هذه الثمانيات. بالإضافة إلى ذلك، نقدم دليلًا على أن التجمعات من كل منطقة من مناطق أخذ العينات الأربع لدينا يمكن أن تشكل في الواقع أنواعًا مختلفة.Translated Description (French)
Contexte : L'Antarctique est entouré par le courant circumpolaire antarctique (CAC), le courant le plus important et le plus fort du monde. Malgré son importance potentielle pour la formation des modèles biogéographiques, la distribution et la connectivité des populations d'eau profonde dans le CAC restent mal comprises. Dans cette étude, nous avons effectué la première évaluation des modèles phylogéographiques dans les octocoraux d'eau profonde du Pacifique Sud et de l'océan Austral, en particulier un groupe d'octocoraux de brosse à bouteilles étroitement apparentés (Primnoidae : Tokoprymno et Thourella), comme cas de test pour étudier l'effet de l'ACC sur la structure de la population des espèces couvantes.Nous avons évalué le degré auquel l'ACC constitue une barrière au flux de gènes entre les populations du nord et du sud et si le début de la diversification de ces coraux coïncide avec l'origine de l'ACC (limite oligocène-miocène).Résultats : Sur la base de séquences d'ADN de deux gènes nucléaires de 80 individus et d'une combinaison d'approches de test de modèle phylogéographique, nous avons trouvé une rupture phylogénétique correspondant à l'occurrence spatiale de l'ACC.Nous avons également trouvé une structure génétique significative parmi nos quatre populations régionales.Toutefois, nous avons découvert des haplotypes partagés entre certaines paires de populations, suggérant une migration asymétrique à longue distance. Nos analyses de temps de divergence ont indiqué que la séparation des populations d'amphi-ACC a eu lieu au cours du Miocène moyen il y a environ 12,6 millions d'années, c'est-à-dire après la formation de l'ACC. Conclusion :Nous suggérons que l'ACC constitue une barrière semi-perméable à ces octocoraux profonds capables de séparer et de structurer les populations, tout en permettant de courtes périodes de flux de gènes. Les fluctuations du positionnement latitudinal de l'ACC au cours du Miocène ont probablement contribué à la diversification de ces octocoraux. En outre, nous fournissons des preuves que les populations de chacune de nos quatre régions d'échantillonnage pourraient en fait constituer des espèces différentes.Translated Description (Spanish)
Antecedentes: La Antártida está rodeada por la Corriente Circumpolar Antártica (ACC), la corriente más grande y fuerte del mundo. A pesar de su importancia potencial para dar forma a los patrones biogeográficos, la distribución y conectividad de las poblaciones de aguas profundas a través de la ACC siguen siendo poco conocidas. En este estudio realizamos la primera evaluación de los patrones filogeográficos en octocorales de aguas profundas en el Pacífico Sur y el Océano Austral, específicamente un grupo de octocorales de cepillo de botella estrechamente relacionados (Primnoidae: Tokoprymno y Thourella). como un caso de prueba para estudiar el efecto de la ACC en la estructura poblacional de las especies de cría. Evaluamos el grado en que la ACC constituye una barrera para el flujo de genes entre las poblaciones del norte y del sur y si el inicio de la diversificación de estos corales coincide con el origen de la ACC (límite Oligoceno-Mioceno).Resultados: Con base en las secuencias de ADN de dos genes nucleares de 80 individuos y una combinación de enfoques de pruebas de modelos filogeográficos, encontramos una ruptura filogenética correspondiente a la ocurrencia espacial de la ACC.También encontramos una estructura genética significativa entre nuestras cuatro poblaciones regionales. Sin embargo, descubrimos haplotipos compartidos entre ciertos pares de poblaciones, lo que sugiere una migración asimétrica a larga distancia. Nuestros análisis de tiempo de divergencia indicaron que la separación de las poblaciones de anfi-ACC tuvo lugar durante el Mioceno Medio hace unos 12,6 millones de años, es decir, después de la formación del ACC. Conclusión:Sugerimos que el ACC constituye una barrera semipermeable a estos octocorales de aguas profundas capaz de separar y estructurar poblaciones, al tiempo que permite períodos cortos de flujo genético. Las fluctuaciones en el posicionamiento latitudinal del ACC durante el Mioceno probablemente contribuyeron a la diversificación de estos octocorales. Además, proporcionamos evidencia de que las poblaciones de cada una de nuestras cuatro regiones de muestreo podrían constituir especies diferentes.Files
s12862-015-0574-z.pdf
Files
(1.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:77a0f1d6f40840b68ae1142f4d8f80ed
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التيار القطبي الجنوبي كمحفز للتنويع في أعماق البحار الثمانية
- Translated title (French)
- Le courant circumpolaire antarctique comme déclencheur de diversification pour les octocoraux des grands fonds
- Translated title (Spanish)
- La Corriente Circumpolar Antártica como disparador de diversificación para octocorales de aguas profundas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2205353295
- DOI
- 10.1186/s12862-015-0574-z
References
- https://openalex.org/W1037382247
- https://openalex.org/W113427216
- https://openalex.org/W1541345983
- https://openalex.org/W1605984840
- https://openalex.org/W1645588572
- https://openalex.org/W1918220085
- https://openalex.org/W1919772617
- https://openalex.org/W1946252112
- https://openalex.org/W1949299610
- https://openalex.org/W1968057617
- https://openalex.org/W1969042907
- https://openalex.org/W1969194381
- https://openalex.org/W1973281449
- https://openalex.org/W1976982504
- https://openalex.org/W1981843572
- https://openalex.org/W1984390786
- https://openalex.org/W1984929440
- https://openalex.org/W1990074132
- https://openalex.org/W1992807272
- https://openalex.org/W1994086074
- https://openalex.org/W1995391607
- https://openalex.org/W2002045792
- https://openalex.org/W2004359105
- https://openalex.org/W2019885508
- https://openalex.org/W2025375994
- https://openalex.org/W2025398100
- https://openalex.org/W2028169893
- https://openalex.org/W2031791610
- https://openalex.org/W2034230022
- https://openalex.org/W2036684592
- https://openalex.org/W2037555054
- https://openalex.org/W2041854849
- https://openalex.org/W2043257260
- https://openalex.org/W2046437868
- https://openalex.org/W2047785914
- https://openalex.org/W2057670361
- https://openalex.org/W2058286752
- https://openalex.org/W2059753010
- https://openalex.org/W2065365987
- https://openalex.org/W2067274696
- https://openalex.org/W2071019107
- https://openalex.org/W2073011425
- https://openalex.org/W2074326551
- https://openalex.org/W2076762096
- https://openalex.org/W2078841510
- https://openalex.org/W2082967637
- https://openalex.org/W2083329052
- https://openalex.org/W2085244424
- https://openalex.org/W2086868265
- https://openalex.org/W2092145305
- https://openalex.org/W2097112601
- https://openalex.org/W2098444481
- https://openalex.org/W2100473357
- https://openalex.org/W2100640985
- https://openalex.org/W2108034499
- https://openalex.org/W2111143149
- https://openalex.org/W2117368100
- https://openalex.org/W2121345053
- https://openalex.org/W2122734909
- https://openalex.org/W2123993634
- https://openalex.org/W2124210918
- https://openalex.org/W2124425431
- https://openalex.org/W2126274743
- https://openalex.org/W2127059425
- https://openalex.org/W2127415197
- https://openalex.org/W2128834042
- https://openalex.org/W2128880918
- https://openalex.org/W2130362098
- https://openalex.org/W2132926880
- https://openalex.org/W2134253128
- https://openalex.org/W2138902064
- https://openalex.org/W2140420256
- https://openalex.org/W2140741714
- https://openalex.org/W2142808282
- https://openalex.org/W2146883154
- https://openalex.org/W2147167478
- https://openalex.org/W2148596378
- https://openalex.org/W2149751012
- https://openalex.org/W2151409320
- https://openalex.org/W2152207030
- https://openalex.org/W2154845780
- https://openalex.org/W2160591691
- https://openalex.org/W2160729066
- https://openalex.org/W2166029367
- https://openalex.org/W2166799016
- https://openalex.org/W2167067351
- https://openalex.org/W2168097886
- https://openalex.org/W2170701013
- https://openalex.org/W2255823304
- https://openalex.org/W2339243953
- https://openalex.org/W4211177544
- https://openalex.org/W4250301469
- https://openalex.org/W4251146770
- https://openalex.org/W4320287894