The Genetic Connectivity of the Deep-sea Snail Phymorhynchus sp. Along the Hydrothermal Vents in Central Indian Ridge

Abstract

Hydrothermal vent fields are unique environments where inhabitants show various population structure patterns influenced by numerous factors. Geographical and chemical characteristics of the vent field such as spreading rates, the distance between vents, temperature, abundant minerals, or biological factors such as the dispersal ability of vent animals are well-discussed factors. To understand the population genetic structure of the vent snail Phymorhynchus sp. in the Central Indian Ridge (CIR) and its genetic connectivity between vent fields, we investigated samples of Kairei, Onnuri, Onnare, and Onbada vent fields. Two mitochondrial genes and four nuclear genes were used as molecular markers. The classification of the microbiome community of gill tissues was conducted to test whether patterns attributed by sites or clades would be shown. Genetically distinct 7 clades were observed only based on the COⅠ gene while no distinct groups were shown based on the rest of the markers. Two clades were endemic to Onnuri, another two were endemic to Kairei, and the other three clades were distributed widely among the vents. The Kairei endemic clades were closer to Phymorhynchus from the North Atlantic Ridge and Australia than nearby sites. Also, the bacterial community of Phymorhynchus sp. were separated as its host taxonomic identity. Notably, despite the longer geological distance between Onnare, Onbada, and Kairei, the genetic distance between Onnuri and Kairei was farther. Gene flow direction from north to south was confirmed through migration analysis and the relatively restricted gene flow of Onnuri was detected. With results from migration analysis and genetic distance estimation, I suggest that the geochemical environment of Onnuri may act as a dispersal barrier. To conclude, northern CIR (Onnuri, Onnare and Onbada) Phymorhynchus sp. population are distinct from the Kairei population. Larger sample size and more samples from the known vent fields of Indian Ridge, with the studies of the Phymorhynchus sp. dispersal pattern will be needed.;심해 열수분출공에서 서식하는 생물들은 그 곳의 특이한 여러가지 환경 요소에 의해 다양한 유전적 개체군 구조를 보인다. 중앙 해령대의 확산 속도, 열수 지역 간 거리, 열수의 온도, 풍부한 금속 농도 같은 열수 지역의 지리적 및 화학적 특성이나 생물학적 요인, 예를 들어 유생 시기의 분산 능력 등이 주요 원인으로 논의되고 있다. 인도양 중앙 해령(CIR)에 있는 심해 달팽이인 Phymorhynchus sp.의 유전적 개체군 구조와 열수 지역 간의 연관성을 이해하기 위해 Kairei, Onnuri, Onnare 그리고 Onbada 열수 지역을 조사했다. 두 개의 미토콘드리아 유전자 마커와 네 개의 핵 유전자 마커를 사용하였다. 아가미 조직에서 추출된 미생물 군집 분석은 열수 지역 또는 유전적 연관성에 의한 패턴이 나타나는지 확인하기 위해 수행되었다. 유전적으로 구별되는 7개의 집단이 미토콘드리아 COⅠ 유전자 서열에서만 관찰되었다. 두 개의 집단은 Onnuri에 고유하게, 다른 두 집단은 Kairei에 고유하게, 나머지 세 개의 집단은 여러 열수 지역에 널리 분포했다. Kairei에 고유한 분류군은 조사한 다른 가까운 열수 지역들보다 북대서양과 오스트레일리아의 Phymorhynchus 와 더 가까웠다. 또한, Phymorhynchus sp.의 미생물 군집이 유전적으로 구별된 집단에 의해 분리되었다. 다른 주목할 만한 결과로 Onnare, Onbada와 Kairei 사이의 지질학적 거리가 길었음에도 불구하고 Onnuri와 Kairei 사이의 유전적 거리가 더 먼 것을 발견하였다. 이주 분석을 통해 북쪽에서 남쪽으로의 유전자 흐름 방향을 확인하였고, Onnuri에서 일어나는 제한된 유전자 흐름과 유전적 거리 측정을 통해 온누리의 지질화학적 환경이 분산 장벽으로 작용할 수 있다고 제안하였다. 결론적으로 북부 CIR(Onnuri, Onnare, Onbada)의 Phymorhynchus sp.는 Kairei의 것과 구별된다.