Ophelia bicornis

Biol. Mar. Medit. (2003), 10 (2): 58-66
G. Vargiu, M. Marras, M. Casu, F. Maltagliati*, A. Castelli*
Dipartimento di Zoologia ed Antropologia Biologica, Università di Sassari,
Corso Margherita di Savoia, 15 - 07100 Sassari, Italia.
*Dip. Sci. Uomo e Amb., Univ. di Pisa, Pisa, Italia.
ELEVATI LIVELLI DI DIVERGENZA TRA POPOLAZIONI DEL
POLICHETE OPHELIA BICORNIS. ISOLAMENTO O CONFUSIONE
TASSONOMICA?
UNEXPECTEDLY HIGH LEVELS OF DIVERGENCE AMONG POPULATIONS
OF THE POLYCHAETE OPHELIA BICORNIS. ISOLATION OR TAXONOMIC
CONFUSION?
Abstract
Morphological and genetic investigations have been carried out over samples of the marine polychaete
Ophelia bicornis Savigny (Opheliidae) collected from eight beaches located along the coasts of Sardinia (Italy)
and Corsica (France). Results showed high levels of morphological and genetic variation at both within- and
between-population level. A strong connection between the No. of nephridiopores and genetic differentiation
led to the characterization of two valid species (Ophelia bicornis and O. barquii), in some cases occurring in
sympatry, with possible cases of hybridisation. In addition, genetic data revealed a degree of isolation between
Sardinian and Corsican populations due to the current regime of the Strait of Bonifacio constituting a barrier
to gene flow.
Key-words: morphology, genetic variation, allozymes, taxonomy, Ophelia.
Introduzione
Ophelia bicornis Savigny 1818 (Polychaeta, Opheliidae) è un organismo fossorio
che occupa generalmente la porzione superficiale del piano mesolitorale costituito
da sabbie fini ad alto regime idrodinamico di tutto il Mediterraneo e dell’Atlantico
orientale (Harris, 1991). O. bicornis possiede una fase larvale pelagica che può durare
diverse settimane (Wilson, 1948) e perciò si può ipotizzare che essa abbia un alto
potenziale di dispersione.
Le specie appartenenti al genere Ophelia Savigny hanno da sempre presentato problemi di classificazione in relazione alla difficoltà di individuare caratteri diagnostici
validi per una loro sicura definizione. Le diverse specie presenti all’interno del genere
sono state in un primo tempo classificate considerando il numero e la disposizione
dei filamenti branchiali e il numero totale di segmenti. In particolare, Fauvel (1927)
distingue O. bicornis, con 15 paia di branchie, da O. radiata, con 14 paia di branchie, e
introduce il taxon O. radiata var. barquii per esemplari dotati di 13-12 paia di branchie.
Bellan (1961), ritenendo il numero di branchie un carattere non significativo, propone
di considerare O. bicornis, O. radiata e O. radiata var. barquii appartenenti ad una
singola specie polimorfica (O. bicornis sensu stricto). L’importanza dei vari caratteri
distintivi proposti è stata ampiamente discussa da vari Autori che sono giunti a diverse
conclusioni sullo status degli individui appartenenti al genere Ophelia (Giordani-Soika
e Sandrini, 1958; Cabioch et al., 1968). Più recentemente, per saggiare il valore sistematico da attribuire al numero di branchie, Cantone e Costa (1975) prendono parallelamente in esame il numero di papille rettali e perianali; non riscontrando alcuna
Elevati livelli di divergenza tra popolazioni del polichete Ophelia bicornis. Isolamento o confusione tassonomica?
59
correlazione tra questi caratteri essi attribuiscono gli esemplari esaminati ad un’unica
specie (O. bicornis) con un alto grado di polimorfismo. Pilato et al. (1978) mettono
in risalto l’importanza di un altro carattere, il numero di nefridiopori, che permette di
raggruppare O. bicornis e O. radiata, caratterizzate da sei paia di nefridiopori, in una
singola specie (O. bicornis sensu stricto), e di elevare O. radiata var. barquii, caratterizzata da cinque paia di nefridiopori, al rango di specie (O. barquii). Fassari (1998)
nel censimento dei policheti dei mari italiani, sostiene quest’ultima ipotesi.
In un recente studio su individui del genere Ophelia provenienti da diverse aree del
Mediterraneo occidentale era emersa una notevole eterogeneità genetica tra i campioni
analizzati (Fresu et al., 2000). Tuttavia non era stato possibile stabilire con chiarezza la
posizione tassonomica degli individui, in quanto non era stato parallelamente approfondito l’aspetto morfologico. Lo scopo del presente lavoro è stato dunque quello di applicare analisi morfologiche e genetiche a campioni raccolti lungo le coste della Sardegna
e della Corsica per 1) verificare la posizione sistematica degli individui analizzati e 2)
studiare la struttura genetica e le sue eventuali relazioni con i dati morfologici.
Materiali e metodi
Campionamenti
Sono stati analizzati campioni di individui appartenenti al genere Ophelia provenienti da quattro località della Sardegna: Platamona, (PLA, 40° 53’N, 8° 38’E; data di
campionamento 2/5/2001), Pineta Mugoni (MUG, 40°37’N, 8° 11’E; 25/5/2001), Costa
Rei (REI, 39° 12’N, 9° 34’E; 15/10/2001), San Giovanni di Posada (SGP, 40° 37’N,
9° 44’E; 16/9/2001) e da altrettante località della Corsica: Pinarello (PIN, 41° 38’N,
9°E, 18’E; 26/9/2001), Riccantu (RIC, 41° 55’N, 8° 47’E; 2/10/2001), Sagone (SAG,
40° 07’N, 8° 41’E; 2/10/2001) (Fig. 1). Il campionamento è stato effettuato secondo la
tecnica descritta da Bellan (1961). Gli esemplari raccolti (60 individui per ciascun sito
di campionamento) sono stati portati in laboratorio, sottoposti all’analisi morfologica
ancora vivi e conservati a –80°C fino al momento delle analisi genetiche.
Fig. 1 – O. bicornis. Stazioni di campionamento: Moriani (MOR); Pianeta Mugoni (MUG); Pinarello
(PIN); Platamona (PLA); Costa Rei (REI); Riccantu (RIC); Sagone (SAG); San Giovanni
di Posada (SGP).
O. bicornis. Location of sampling sites: Moriani (MOR); Pineta Mugoni (MUG); Pinarello (PIN);
Platamona (PLA); costa Rei (REI); Riccantu (RIC); Sagone (SAG); San Giovanni di Posada (SGP).
60
G. Vargiu, M. Marras, M. Casu, F. Maltagliati, A. Castelli
Indagine morfologica
L’indagine morfologica è stata condotta attraverso uno stereomicroscopio da
dissezione, considerando i seguenti caratteri: numero filamenti branchiali su ciascun
lato dell’animale; numero papille perianali; numero nefridiopori su ciascun lato. Gli
individui sono stati anestetizzati con una soluzione di cloruro di magnesio (0.4 M) per
agevolare l’osservazione dei caratteri.
Elettroforesi degli alloenzimi
Gli esemplari sono stati omogeneizzati in quantità di soluzione tampone estraente
(Tris 0.05 M, EDTA 0.01 M, Mercaptoetanolo 0.2%, Triton X 100 0.1%, corretto a pH
8 con HCl) comprese tra 60 e 100 µl a seconda delle loro dimensioni e centrifugati per
10 min a 6000 rpm. È stata applicata l’elettroforesi su acetato di cellulosa per saggiare
otto sistemi enzimatici usando la soluzione tampone di migrazione TEM (Tris 0.1 M,
EDTA 0.01 M, MgCl2 0.001 M, corretto a pH 7.8 con acido maleico) e seguendo le
procedure di colorazione di Pasteur et al. (1987) leggermente modificate. La calibrazione degli alleli è stata effettuata facendo migrare sullo stesso foglio di acetato individui di diverse località.
Analisi dei dati
La dissimilarità morfologica tra gli 8 campioni è stata calcolata considerando i
caratteri morfologici come caratteri multistato mediante la seguente formula:
D = 1 - S,
S = (a+d) / (a+2b+2c+d), (Rogers e Tanimoto, 1960),
dove a è il numero di caratteri in comune, d è il numero di elementi assenti in
entrambi e b e c il numero di caratteri presenti nell’uno o nell’altro individuo.
Sono state calcolate le eterozigosità osservata (Ho) e attesa (He) di ciascuna popolazione. Per valutare le deviazioni delle frequenze genotipiche rispetto alle proporzioni
di Hardy-Weinberg è stato utilizzato un test esatto basato su procedure di permutazione
(Guo e Thompson, 1992). I livelli di strutturazione delle popolazioni e la divergenza
genetica sono stati quantificati attraverso il coefficiente di inincrocio FIS e la varianza
standardizzata delle frequenze alleliche FST secondo Weir e Cockerham (1984). La
significatività di questi due parametri è stata valutata con test di permutazione (Goudet,
2001). I campioni sono stati ordinati attraverso il multidimensional scaling (MDS)
(Guiller et al., 1998) utilizzando la matrice di dissimilarità di Rogers e Tanimoto
(1960) per i dati morfologici e quella di distanza genetica di Nei (1978) per i dati genetici. L’elaborazione dei dati è stata effettuata utilizzando i programmi FSTAT (Goudet,
2001), GENEPOP (Raymond e Rousset, 1995) e STATISTICA (STATSOFT, 1995).
Risultati
Analisi morfologica
Bellan (1961) e Cantone e Costa (1975) tendono ad escludere la valenza sistematica
del numero e disposizione dei filamenti branchiali e del numero di papille perianali.
Anche nel presente lavoro la notevole variabilità del numero di filamenti branchiali e
di papille perianali (Tab. 1A e 1B) ha indirizzato l’attenzione sul numero dei nefridiopori come possibile carattere discriminante (vedi anche Pilato et al., 1978). Inoltre,
per questo carattere, a differenza di quanto osservato da Pilato et al. (1978), è stata
riscontrata asimmetria, seppur poco frequente (Tab. 1C).
Tabella 1. O. bicornis. Dati morfologici. Il numero degli individui è ripartito secondo le classi ind
Elevati livelli di sito
divergenza
tra popolazioni
polichete
bicornis.
Isolamento
o confusione
tassonomica?
61 di secondo
di provenienza.
numero
diOphelia
branchie
su ciascun
lato
dell’animale;
B: numero
papille peri
Tabella A:
1.del
O.
bicornis.
Dati morfologici.
Il numero
degli individui
è ripartito
le c
nefridiopori
ciascun
lato morfologici.
dell’animale.
la Fig.
perciascun
le abbreviazioni
delle popolazioni.
sito
di provenienza.
A: numero
di branchie
dell’animale;
numero
di pa
Tabella 1. O.su
bicornis.
Dati
Il Vedi
numero
degli1 su
individui
è lato
ripartito
secondo
leB:classi
individu
nefridiopori
su ciascun
lato dell’animale.
la Fig. 1 per leB:abbreviazioni
delle popolazio
sito di provenienza.
A: numero
di branchie
su ciascun Vedi
lato dell’animale;
numero di papille
perianali
Tab. 1 – O. bicornis.
morfologici.
Il numero degli
individui
è ripartito
secondo is
le sorted
classi indiviTable 1. Dati
O. bicornis.
Morphological
data.
The
number
individuals
according to morph
susito
ciascun
lato dell’animale.
Vedi
ladiFig.
1 perofle
popolazioni.
duatenefridiopori
e in base al
di provenienza.
A: numero
branchie
suabbreviazioni
ciascun lato delle
dell’animale;
Table
1.
O.
bicornis.
Morphological
data.
The
number
of
individuals
sorted according
sampling
localities.
A:
No.
of
gills
on
each
side
of
the
animal.
B:
No.
of
perianal
papillae;
C: No. ot
B: numero di papille perianali; C: numero di nefridiopori su ciascun lato dell’animale.isVedi
sampling
localities.
A:
No.
of The
gillsnumber
on each
side
of theabbreviations.
animal.
B: according
No. of perianal
papillae;
Table
1. O.
bicornis.
Morphological
data.
individuals
is sorted
to morphologi
each
side
the
animal.
See
Fig.
1 for
explanation
of of
population
la Fig.
1 per
leofabbreviazioni
delle
stazioni.
each side
of the
animal.
1 for
explanation
population
abbreviations.
sampling
localities.
A:data.
No.
of
gills
onSee
each
side
of the
B:ofNo.
of perianal
papillae; C: No. of nep
O. bicornis.
Morphological
The
number
ofFig.
individuals
isanimal.
sorted according
to morphological
each
side
of the animal.
SeeA:Fig.
for gills
explanation
population
abbreviations.
classes
and
sampling
localities.
No.1 of
on eachofside
of the animal.
B: No. of perianal
papillae; C: No. of nephridiopores on each side of the animal. See Fig. 1 for explanation of popuA abbreviations.
lation
A
A
PIN
SAG
PIN
RIC
SAG
MOR
RIC
PLA
MOR
MUG
PLA
REI
MUG
SGP
REI
NUMERO BRANCHIE
NUMERO BRANCHIE
14/13 13/12 12/12 15/14 13/11 15/15 12/11 11/11
NUMERO
13/13 14/14
14/13 BRANCHIE
13/12 12/12 15/14 13/11 15/15 12/11 11/11
33
7
10
8
2
13/13 14/14
13/12
12/12
13/11
15/15
12/11
11/11
PIN 14/13
33
7
10 15/14
8
2
9
35
16
33
7
10
8
2
-----SAG
9
35
16
2
47
3
7
1 - - - 9
35
16
-3
---7
RIC
2
47
1
41
8
5
4
2
2
47
3
-8
-5
74
-2
1- -- - -- - MOR
41
20
41
828
512
42 -- -- -- -- - -- - PLA
20
28
12
28 MUG
20
2812
--17
-5 6
- -6 2
-- -2 1 -- 1 1
285
17
1
42
7
8
2
1
28
5
17
68
-2
2-11 - 1- - REI
42
7
13/13
14/14
22
42
SGP
Tot
22
197
726
SGP
26
158
Tot
Tot
197
158
811
22
11
70
197
70
21
26
1
32
158
- 11
-7010
32
10
-1 -32 7
7
1- - 3
10
-- -1 1
1
-
-
1
1
NUMERO
PAPILLE PERIANALI
NUMERO PAPILLE
PERIANALI
NUMERO
PAPILLE
PERIANALI
8
9
10
11
12
13
11 12 13 14 15 16 1417 1518 1619 1720 18 2119
11- 12- 131 14- 152 16
13 178 1812 1910 207 214
1
20
3
-- -7 1
1
-- -3 1
1
B
B
B
5
8
5
8
PIN
-
-
SAG
-
-
RIC
-
-
MOR
-
-
PLA
-
-
1
2
PIN
SAG
RIC
MOR
PLA
MUG
MUG
REI
REI
SGP
SGP
Tot
Tot
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
2
--
--
--
--
11
22
9
9
PIN
SAG
RIC
MOR
PLA
MUG
1
1
REI
-SGP
-Tot
11
5
10
101
1----1
11
11- --1
12
12
-
2
--
13
8
12
10
7
4
1
--
-
--
-
4
11
-2 41 11
11
12 17 9
12- 17- 9 11
- -- -- - 11 1 1
2
1 12
13 2929 4848
13
21
14
6
3
1
-
6/6
6/6
PIN
PIN
SAG
SAG
30
30
57
57
RIC
RIC
60
MOR
MOR
53
PLA
53
57
MUG
2
PLA
MUG
REI
REI
60
57
2
57
57
SGP
57
Tot
373
SGP
Tot
57
373
NUMERO NEFRIDIOPORI
NUMERO
NEFRIDIOPORI
NUMERO
6/6 NEFRIDIOPORI
5/5 6/5 5/4 7/6 3/3 6/4
5/5
6/5 5/4 7/6 3/3 6/4 5/3
5/5
PIN 6/530 5/421 7/6 6 3/33 6/4- 5/321
6
3
21
SAG 6 57 3 - - 2 - - - 1 - -2
1
RIC 2 60 - - 1 - - - - - - - 53 - 6 - - - 1 - - - MOR
6
1
PLA
6
- 57 1 - - 1 - - - 2 - 1
2
MUG
2
1 2 - 45 2 2 - 5 - - - 3
45
2
5
3
2
1
REI 2 57 5 - - 3 3 - 2 - 1 45
3
SGP
3 57 - - - 3 - - - - - 3
2
-Tot 3373 - 72 - 17 - 9 - 3 - 3
72
17
9
3
3
2
1
72
17
9
3
-
21
12 14
17 69 37 1 - - - - - - 7
71 - - - - - 1 - 9 -13 -14 - 7
1 -1 919 1311314314 7 9 71015104 5 41 9
3 3 9 9 15 15 5 5 9 9 3 3 3 31
13 29 48 75 88 80 52 36
7575 8888 80 8052 5236 3617 1713 133
C
C
C
2
2- 13- 8 - 12- 10- 7 6 412 114 211 10 3
6 12 14 11 10 3
3
1
- - - - 6 - 123 147 1113 1013 312 3 7 1 4
3
7 13 13 12 7
4
1
- 3- 7 - 13- 132 127 716 419 -10 1 5 - 1
2
7 16 19 10 5
1
2 - 7 - 16- 194 1011 521 114 - 6 - 3 - 1
-
--
3
2
1
5/3
1
1
-
1
1
3
-
21
2
3
1
1
-
-
-
-
-
-
-
10
4
1
3
3
1
17
13
3
G. Vargiu, M. Marras, M. Casu, F. Maltagliati, A. Castelli
62
Inoltre è emerso che la quasi totalità degli individui nei campioni di SAG, RIC,
PLA, REI e SGP è composta da individui con 6 paia di nefridiopori (in seguito denominati morfotipo A) mentre i campioni di MUG, PIN e MOR possiedono individui
con 5 paia di nefridiopori (morfotipo B), trovati in condizioni di simpatria con l’altro
morfotipo. In queste località, le proporzioni relative ai due morfotipi sono risultate
differenti: MUG è composto quasi totalmente dal morfotipo B, in PIN le frequenze dei
due morfotipi si equivalgono, in MOR il morfotipo A è nettamente preponderante. La
rappresentazione grafica MDS, basata sulle dissimilarità di Rogers e Tanimoto (1960)
ed elaborata considerando tutti i caratteri morfologici rilevati, conferma una netta separazione delle popolazioni di PIN e MUG rispetto alle altre (Fig. 2). Sembra evidente
quindi che la separazione di MUG e PIN rispetto agli altri campioni sia dovuta alla
presenza al loro interno dell’elevata frazione di individui appartenenti al morfotipo
B. Alla luce dei risultati ottenuti con l’analisi morfologica, i dati genetici sono stati
trattati considerando nell’ambito dei campioni il numero di nefridiopori come carattere
discriminante, cioè i campioni in cui sono stati rilevati entrambi i morfotipi sono stati
separati in due subcampioni. Tutti gli individui non riconducibili a questi due morfotipi (un’esigua frazione) sono stati esclusi dalle analisi. Le popolazioni ottenute sono
state così nuovamente denominate: PIN-A, MOR-A, SAG-A, RIC-A, PLA-A, REI-A,
SGP-A composte da individui con morfotipo A, PIN-B, MOR-B, MUG-B, composte
da individui con morfotipo B.
stress < 0.001
PIN
SGP
REI
MOR
SAG
RIC
PLA
MUG
Fig. 2 – O. bicornis. Ordinamento effettuato con il multidimensional scaling basato sulle distanze di
Rogers e Tanimoto (1960) calcolate su base morfologica. Vedi la Fig. 1 per le abbreviazioni
delle stazioni.
O. bicornis. Multidimensional scaling plot based on the matrix of Rogers and Tanimoto's (1960)
distance (calculated on the basis of morphological data). See Fig. 1 for explanation of population
abbreviations.
Analisi genetica
Le analisi elettroforetiche hanno permesso l’individuazione di 10 loci polimorfici
(Apk, Gapdh, Gpi-1, Gpi-2, Idh-1, Idh-2, Ldh, Mdh, Pgdh, Pgm). I valori medi delle
eterozigosità osservata e attesa, riportati in Tab. 2, risultano lievemente maggiori
rispetto a quelli ottenuti da Fresu et al. (2000). Ciò è probabilmente dovuto al differente
set di enzimi usati nei due lavori. Per il morfotipo A, su 48 test esatti effettuati per la
valutazione dell’equilibrio di Hardy-Weinberg sono stati riscontrati 16 deviazioni signi-
Elevati livelli di divergenza tra popolazioni del polichete Ophelia bicornis. Isolamento o confusione tassonomica?
63
ficative, mentre per il morfotipo B ne sono state riscontrate 5 su 15. In entrambi i casi
le deviazioni sono dovute a deficit di individui eterozigoti. Ciò è confermato dai valori
positivi e significativi del coefficiente di inincrocio (rispettivamente FIS = 0.239 ± 0.035,
P < 0.001 e FIS = 0.383 ± 0.035, P < 0.001).
Tabella 2. O. bicornis. Eterozigosità osservata e attesa (rispettivamente Ho and He) nelle sette popolazion
A
e nelle
trebicornis.
del morfotipo
B. Vedi
la Fig.e 1attesa
per le(rispettivamente
abbreviazioniHdelle
Tab. 2 – O.
Eterozigosità
osservata
and popolazioni.
H ) nelle sette popolao
e
zione 2.
delO.
morfotipo
e nelle tre delosservata
morfotipoe B.
Vedi(rispettivamente
la Fig. 1 per le abbreviazioni
dellesette popolazio
Tabella
bicornis.AEterozigosità
attesa
Ho and He) nelle
and
H
,
respectively)
of
seven populatio
Table A
2. popolazioni.
O.
bicornis.
Observed
and
expected
heterozygosity
(H
o
e
e nelle tre del morfotipo B. Vedi la Fig. 1 per le abbreviazioni delle popolazioni.
O. bicornis.
Observed
and expected
and Fig.
He, respectively)
of seven populations
morphotype
A and three
populations
of heterozygosity
morphotype (H
B.o See
1 for explanation
of population abbrevia
of morphotype A and three populations of morphotype B. See Fig. 1 for explanation of population
and
H
,
respectively)
of seven populat
Table
2.
O.
bicornis.
Observed
and
expected
heterozygosity
(H
o
e
abbreviations.
morphotype A and three populations of morphotype B. See Fig. 1 for explanation of population abbrev
PIN-A
Ho
PIN-B
MOR-A MOR-B MUG-B SAG-A
RIC-A
PLA-A
REI-A
SGP-A
0.182
0.149
0.136
0.090
0.095
0.103
0.121
0.191
0.130
0.154
MOR-A
MOR-B
MUG-B
SAG-A
RIC-A(0.062)
PLA-A(0.053)
REI-A (0.043)
SGP-A
(0.049) PIN-A
(0.023)PIN-B
(0.044)
(0.042)
(0.046)
(0.036)
(0.043)
Ho
0.182
0.149
0.136
0.090
0.095
0.103
0.121
0.191
0.130
0.154
0.249 (0.049)
0.239 (0.023)
0.197(0.044)
0.128(0.042)
0.153(0.046)0.136
(0.036)0.152
(0.043)0.220
(0.062) 0.182
(0.053) 0.203
(0.043)
(0.071) (0.041) (0.063) (0.062) (0.071) (0.052) (0.055) (0.070) (0.055) (0.064)
He
0.249
0.239
0.197
0.128
0.153
0.136
0.152
0.220
0.182
0.203
(0.071) (0.041) (0.063) (0.062) (0.071) (0.052) (0.055) (0.070) (0.055) (0.064)
He
Il significativo valore medio della varianza standardizzata delle frequenze alleliche
calcolato su tutti i campioni (FST = 0.362 ± 0.086, P < 0.001) mostra gli elevati livelli
di eterogeneità genetica. Anche i valori di FST calcolati considerando singolarmente
la forma A e la B sono altamente significativi (FST(A) = 0.136 ± 0.091, P < 0.001 e
FST(B) = 0.083 ± 0.023, P < 0.001), suggerendo la presenza di una marcata divergenza
genetica anche tra le popolazioni nell’ambito di ciascun morfotipo.
Le distanze genetiche più elevate sono state rilevate tra le popolazioni del morfotipo
A e quelle del morfotipo B (Tab. 3) con valori che superano abbondantemente D = 0.22,
definito da Thorpe e Solè-Cava (1994) come valore al di sopra del quale le popolazioni
Tabella 3.
O. bicornis.
Matrice
delle distanze
genetiche
di Nei (1978). I valori in grassetto corrispondo
possono
essere
considerate
appartenenti
a specie
distinte.
tra popolazioni
Vedidistanze
la Fig. genetiche
1 per le abbreviazioni
popolazioni.
Tabella 3.diO.morfotipi
bicornis. differenti.
Matrice delle
di Nei (1978).delle
I valori
in grassetto corrispon
tra popolazioni di morfotipi differenti. Vedi la Fig. 1 per le abbreviazioni delle popolazioni.
Tab. 3 – O. bicornis. Matrice delle distanze genetiche di Nei (1978). I valori in grassetto corrisponTable 3. dono
O. bicornis.
Matrix
of pairwisediNei's
(1978)
geneticVedi
distances.
in bold are comparisons
ai confronti
tra popolazioni
morfotipi
differenti.
la Fig. 1Values
per le abbreviazioni
populations
of
two
different
morphotypes.
See
Fig.
1
for
explanation
of
population
Table
3.
O.
bicornis.
Matrix
of
pairwise
Nei's
(1978)
genetic
distances.
Values
inabbreviations.
bold are comparisons
delle stazioni.
populations
two of
different
See distances.
Fig. 1 forValues
explanation
ofcomparisons
populationbetween
abbreviations.
O. bicornis. of
Matrix
pairwisemorphotypes.
Nei’s (1978) genetic
in bold are
populations of two different morphotypes. See Fig. 1 for explanation of population abbreviations.
PIN-A
PIN-B MOR-A MOR-B MUG-B SAG-A RIC-A PLA-A REI-A
0.259 PIN-A PIN-B MOR-A MOR-B MUG-B SAG-A RIC-A PLA-A REI-A
MOR-A PIN-B
0.002 0.259
0.302
MOR-A
0.002
0.302
MOR-B
0.010
0.332
0.396
MOR-B
0.010
0.332
0.396
MUG-B
0.020
0.038
0.442
0.483
MUG-B
0.020
0.038
0.442
0.483
SAG-A
0.016
0.015
0.416
0.513
0.628
SAG-A
0.016
0.015
0.416
0.513
0.628
RIC-A
0.014
0.014
0.000
0.405
0.494
0.615
RIC-A
0.014
0.014
0.000
0.405
0.494
0.615
PLA-A
0.044
0.041
0.086
0.079
0.312
0.388
0.483
PLA-A
0.044
0.041
0.086
0.079
0.312
0.388
0.483
REI-A
0.035
0.032
0.080
0.072
0.008
0.287
0.350
0.456
REI-A
0.035
0.032
0.080
0.072
0.008
0.287
0.350
0.456
SGP-A SGP-A
0.015 0.015
0.012 0.012
0.009
0.004
0.299 0.299
0.377 0.3770.4730.4730.0460.046 0.041
0.041
0.009
0.004
PIN-B
G. Vargiu, M. Marras, M. Casu, F. Maltagliati, A. Castelli
64
Nel grafico MDS basato sulle distanze genetiche l’asse orizzontale corrisponde
alla separazione tassonomica delle due forme. Inoltre le popolazioni del morfotipo A
appaiono ulteriormente separate in due chiari raggruppamenti secondo l’asse verticale
(Fig. 3). Il raggruppamento in alto a sinistra corrisponde all’insieme delle popolazioni
sarde, mentre quello in basso a sinistra è il gruppo di quelle corse. Nell’ambito del
morfotipo B, l’MDS non evidenzia apprezzabili separazioni. Per valutare ulteriormente
l’isolamento geografico tra popolazioni sarde e corse è stato calcolato FST considerando
singolarmente i due gruppi di popolazioni sarde e corse. I valori così ottenuti risultano
notevolmente inferiori (FST(Sardegna) = 0.024 ±0.009 e FST(Corsica) = 0.043, ± 0.026), sebbene i
valori risultino ancora significativamente diversi da zero (P < 0.001 per entrambi i casi).
PLA-A
stress = 0.003
REI-A
MOR-B
SGP-A
MOR-A
RIC-A
PIN-A
PIN-B
MUG-B
SAG-A
Fig. 3 – O bicornis. Ordinamento effettuato con il multidimensional scaling basato sulle distanze
genetiche di Nei (1978). Popolazioni appartenenti al morfotipo A: MOR-A, PIN-A, PLA-A,
REI-A, RIC-A, SAG-A, SGP-A. Popolazioni appartenenti al morfotipo B: MOR-B, MUGB, PIN-B. Vedi la Fig. 1 per le abbreviazioni delle popolazioni (i suffissi -A e -B. indicano
i due morfotipi).
O. bicornis. Multidimensional scaling plot of Nei's (1978) genetic distances. Populations of morphotype A: MOR-A, PIN-A, PLA-A, REI-A, RIC-A, SAG-A, SGP-A. Populations of morphotype B:
MOR-B, MUG-B, PIN-B. See Fig. 1 for explanation of population abbreviations (suffixes -A and -B
indicate the two morphotypes.
Conclusioni
Uno dei risultati che emerge dal presente lavoro è che il numero di filamenti branchiali e quello di papille perianali non possono essere considerati caratteri tassonomici
validi per la determinazione di specie appartenenti al genere Ophelia, a causa della loro
estrema variabilità. La sistematica del genere Ophelia dovrebbe essere quindi basata
sul numero di nefridiopori, confermando quanto affermato da Pilato et al. (1978).
Questi Autori hanno assegnato gli individui con sei paia di nefridiopori alla specie O.
bicornis ed elevato al rango di specie la varietà barquii di O. radiata (da nominarsi
quindi Ophelia barquii), caratterizzata da individui con cinque paia di nefridiopori. Le
differenze morfologiche riscontrate per tale carattere possiedono infatti una solida base
genetica. Ricerche future mireranno a chiarire la presenza degli individui asimmetrici
non ascrivibili ai due morfotipi. Essi potrebbero essere infatti il prodotto di fenomeni
ibridazione tra le due specie e/o derivare da plasticità fenotipica legata alle condizioni
ambientali locali.
Elevati livelli di divergenza tra popolazioni del polichete Ophelia bicornis. Isolamento o confusione tassonomica?
65
Considerando le popolazioni di O. bicornis, il grado di isolamento rilevato, che si
fa più accentuato fra le popolazioni sarde e quelle corse, suggerisce che il potenziale
di dispersione delle larve non riesca a fornire flusso genico sufficiente per garantire
omogeneità tra le popolazioni del complesso sardo-corso. La divergenza tra popolazioni corse e sarde potrebbe essere dovuta alle condizioni idrografiche dello Stretto di
Bonifacio, che, a causa delle note correnti, potrebbe agire da barriera alla dispersione
in direzione nord-sud. La divergenza più lieve rilevata tra le popolazioni nell’ambito
di ciascuna isola potrebbe essere invece dovuta a diversi fattori, non esclusivi tra loro,
quali la selezione naturale a livello di reclutamento, la presenza di barriere al flusso
genico non evidenti, o fenomeni di filopatria larvale.
Un possibile scenario vede quindi nell’area di studio considerata la presenza di
due specie: O. bicornis sensu stricto, più generalista, caratterizzata da individui con
6 paia di nefridiopori e O. barquii, più specialista, caratterizzata da individui con 5
paia di nefridiopori. La prima specie è stata da noi rilevata in tutti i siti analizzati. Si
ritiene che la seconda, essendo stata rilevata solamente a MUG, PIN e MOR, abbia
esigenze ambientali particolari. Questi siti potrebbero essere caratterizzati da peculiari
condizioni ambientali (il cui studio non rientrava tra gli obiettivi del presente lavoro)
favorevoli alla presenza di O. barquii. Un’altra possibilità per spiegare la diversa frequenza di rilevamento di individui appartenenti alle due specie potrebbe essere legata a
ciclicità stagionale delle densità delle popolazioni. I risultati del presente lavoro aprono
interessanti prospettive per proseguire gli studi sull’ecologia delle popolazioni di queste
specie che si rendono necessari per verificare le ipotesi formulate.
Summary
An investigation on morphological and genetic variability has been carried out on individuals of genus
Ophelia (Poychaeta, Opheliidae). In Summer 2001 sixty individuals from each sample were collected in the
intertidal belt of sandy beaches of Sardinian and Corsican coasts from eight different localities. The morphological characters considered in the present study were the number of gills and nephridiopores on both sides
of the animal and the number of perianal papillae. Gills were 11 to 15; nephridiopores were 5 and 6 (although
some cases of asymmetry were observed, along with few individuals bearing 3, 4 or 7 nephridiopores); perianal
papillae were 10 to 21 (exceptionally, were observed 5, 8 or 9 papillae). The number of gills and the number
of perianal papillae were not considered further due to their great variability. Two different morphotypes were
characterised on the basis of the number of nephridiopores: morphotype A (individuals bearing 6 pairs) and
morphotype B (5 pairs). Thus, mixed samples were divided into subsamples according to these morphotypes.
Genetic diversity analyses were carried out by means of allozyme electrophoresis at 10 loci. Observed and
expected heterozygosity values ranged from: Ho = 0.103 ± 0.036 to 0.191 ± 0.062 and He = 0.136 ± 0.052 to
0.249 ± 0.071, respectively (morphotype A); Ho = 0.090 ± 0.042 to 0.149 ± 0.023 and He = 0.128 ± 0.062 to
0.239 ± 0.041, respectively (morphotype B). Permutation tests and the positive average value of the inbreeding
coefficient showed significant departures from Hardy-Weinberg equilibrium, due to a deficit of heterozygote
individuals. Coancestry coefficient (FST = 0.136 ± 0.091, P < 0.001 by a permutation test, for morphotype A;
FST = 0.083 ± 0.023, P < 0.001 by a permutation test, for morphotype B) showed high levels of genetic divergence among populations. Genetic distance showed very high values when calculated on pairs of populations
belonging to different morphotypes. The multidimensional scaling based on genetic distances showed such a
high separation, and also highlighted a degree of isolation between Sardinian and Corsican populations within
the morphotype A.
In conclusion, morphological and genetic data showed a high degree of both within- and between-sample
variability. The degree of differentiation detected has been interpreted on the basis of the presence of different
species in sympatry (Ophelia bicornis and O. barquii), with the possible occurrence of hybrids. Each species
is also characterised by unexpectedly high levels of population differentiation, despite its high potential for
dispersal. The effects of selection related to local features of habitats may account for this. The current regime
of the Strait of Bonifacio may constitute a barrier to gene flow producing further isolation between Sardinian
and Corsican populations.
66
G. Vargiu, M. Marras, M. Casu, F. Maltagliati, A. Castelli
Ringraziamenti
Un ringraziamento speciale va a J. Canas, N. Canas, L. Cubeddu e G. Sanna per la loro ospitalità, il
loro aiuto e consiglio durante la campagna di campionamento; desideriamo ringraziare inoltre G. Calvisi, G.
Dalu, G. Delitala, G. Foddai, A. Pinna, D. Pinna, A. Spada e L. Vargiu per il loro aiuto nel reperimento dei
campioni.
Bibliografia
BELLAN G. (1961) - Contribution a l’ètude de l’Annèlide Polychète Ophelia bicornis Savigny 1820.
Rapp. et P.V. XVI. C.I.E.S.M.M., 2: 533-550.
CABIOCH L., L’HARDY J.P., RULLIER F. (1968) - Inventaire de la faune marine de Roscoff.
Annelides.Trav.Stat. Biol. Roscoff, Nov. Ser., 17: 3-95.
CANTONE G., COSTA G. (1975) - Variabilità nel numero delle branchie, delle papille perianali e
delle papille rettali in una popolazione di Ophelia bicornis Savigny delle coste orientali della Sicilia
(Annelida Polychaeta). Pubbl. Staz. Napoli, 39 (Suppl): 22-36.
FASSARI G. (1998) - Censimento dei policheti dei mari italiani Opheliidae Malmgren, 1867. Atti Soc.
Tosc. Sci. Nat., Mem., Serie B, 105: 45-49.
FAUVEL P. (1927) - Polychètes sèdentaries. Faune de France, 16: 1-494.
FRESU L., CASTELLI A., CASU M., LARDICCI C., MALTAGLIATI F. (2000) - Analisi della
struttura genetica e del flusso genico in Ophelia bicornis (Polychaeta, Opheliidae). Biol. Mar.
Medit., 7: 683-685.
GIORDANI-SOIKA A., SANDRINI R. (1958) – Biogeografia, origine ed evoluzione delle popolazioni
mediterranee di Ophelia radiata D.C. (Annelida: Polychaeta). Rapp. Et P.V. XIV C.I.E.S.M.M.,
14: 461-484.
GOUDET J. (2001) - FSTAT, a program to estimate and test gene diversities and fixation indices
(version 2.9.3). Available from http://www.unil.ch/izea/softwares/fstat.html.
GUILLER A., BELLIDO A., MADEC L. (1998) - Genetic distances and ordination: the land snail
Helix aspersa in north africa as a test case. Syst. Biol., 47: 208-227.
GUO S.W., THOMPSON E.A. (1992) - Performing the exact test of Hardy-Weinberg proportions for
multiple alleles. Biometrics, 48: 361-372.
HARRIS T. (1991) - Some aspects of the specific habitat requirements of Ophelia bicornis (Polychaeta). J. Mar. Biol. Ass. UK, 77: 771-786.
NEI M. (1978) - Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of
individuals. Genetics, 89: 583-590.
PASTEUR N. PASTEUR G., BONHOMME F., CATALAN J., BRITTON-DAVIDIAN J. (1987) Manuel de génétique par électrophorèse des protéines. Paris: Lavoisier.
PILATO G., BELCASTRO G., CASSIGRA R. (1978) - Il valore specifico di Ophelia barquii Fauvel,
1927 (Annelida, Polychaeta). Animalia, 1/3: 395-403.
RAYMOND M., ROUSSET F. (1995) - GENEPOP (version 1.2): population genetics software for
exact tests and ecumenicism. J. Hered., 86: 248-249.
ROGERS D.J., TANIMOTO T.T. (1960) - A computer program for classifying plants. Science,
132: 1115-1118.
STATSOFT (1995) - Statistica for Windows (ver, 5.0) User’s manual, STATSOFT inc., Tulsa, Oklahoma.
THORPE J.P., SOLÈ-CAVA A.M. (1994) - The use of allozyme electrophoresis in invertebrate systematics. Zool. Scr., 23: 3-18.
WEIR B.S., COCKERHAM C.C. (1984) - Estimating F-statistics for the analysis of population structure. Evolution, 38: 1358-1370.
WILSON D.P. (1948) - The relation of the substratum to the metamorphosis of Ophelia larvae. J. Mar.
Biol. Ass. UK, 27: 723-760.