Dynamic gastropods: stable shell polymorphism despite gene flow in the land snail Arianta arbustorum

Authors


Authors' addresses: Martin Haase (for correspondence), Vogelwarte der Universität Greifswald, Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, Soldmannstraße 23, D-17489 Greifswald, Germany. E-mail: martin.haase@uni-greifswald.de; B. Misof, Biozentrum Grindel und Zoologisches Museum, Martin-Luther-King-Platz 3, D-20146 Hamburg, Germany. E-mail: martin.haase@uni-greifswald.de, bernhard.misof@uni-hamburg.de

Abstract

Based on a sequence fragment of mtDNA we analysed the genetic differentiation of the land snail Arianta arbustorum in the Alpine massif Gesäuse, where four morphotypes occur in close vicinity. We aimed at understanding actual and historical evolutionary processes among the morphotypes. With 135 haplotypes diverging up to 12.5%, genetic diversity was extremely high. Phylogenetic analyses indicated that A. arbustorum has colonized the Gesäuse several times in consecutive waves and that introgression of neutral markers across morphotypes and selection on shell shape have played an important role. Gene flow was more likely between locally close, different morphotypes than among distant populations of the same morphotype again indicating that cohesion of morphotypes was mainly due to selection. The actual distribution of morphotypes and haplotypes as well as the high genetic diversity also suggested that the area provided refugia during the Pleistocene glaciations.

Zusammenfassung

Wir analysierten die gentische Differenzierung der Landschnecke A. arbustorum in den Gesäusebergen der Alpen, wo vier Morphotypen in unmittelbarer Nachbarschaft vorkommen, basierend auf einem Fragment mitochondrieller DNS. Ziel war die Aufklärung der aktuellen und historischen evolutiven Prozesse zwischen den Morphotypen. Mit 135 Haplotypen, die um bis zu 12.5% divergierten, war die genetische Diversität extrem hoch. Phylogenetische Analysen zeigten, dass A. arbustorum das Gesäuse mehrfach in aufeinanderfolgenden Wellen besiedelt hat und dass Introgression neutraler Marker in andere Morphotypen und Selektion der Schalenform eine wichtige Rolle gespielt haben. Genfluss zwischen verschiedenen aber benachbarten Morphotypen war wahrscheinlicher als zwischen entfernten Populationen des selben Morphotyps, was ebenfalls auf die wichtige Rolle von Selektion für die Kohäsion der Morphotypen hinwies. Die aktuelle Verbreitung der Morphotypen und Haplotypen sowie die hohe genetische Diversität legten nahe, dass sich in dieser Region Eiszeitrefugien befunden haben.

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