Spatio-temporal genetic patterns in Mediterranean bluefin tuna : population structuring and retention of genetic diversity

Abstract

We assessed spatio-temporal genetic patterns in Mediterranean samples of bluefin tuna (BFT) to look for signs of population structuring and genetic erosion, which might be related to stock overexploitation and depletion. We analyzed microsatellite variation at seven neutral loci on seven contemporary bluefin tuna samples collected from the Alboran Sea to the Levant Sea (N=316) and in two historical samples (N=99) collected from 1911 to 1926 in the southern Tyrrhenian and Adriatic Seas. We found signs of widespread and deep spatial genetic structuring in both contemporary (mean FST =0.014, P < 0.0001) and historical bluefin tunas (FST=0.020, P < 0.0001). These findings coherently confirm previous data obtained on a limited number of samples and reinforce the possibility that the Mediterranean is inhabited by reproductively isolated sub-populations. Temporal genetic analyses did not find evidence of genetic bottlenecks in Mediterranean bluefin tuna samples. However, since samples displayed heterogeneity of population demographic parameters, Mediterranean bluefin tuna subpopulations might have partially independent dynamics. Our results illustrate that in Mediterranean, structured bluefin tuna populations retain a high level of genetic diversity across space and time, despite possible demographic declines and population changes.

Nous avons évalué les schémas génétiques spatio-temporels dans des échantillons méditerranéens de thon rouge (BFT) en vue de rechercher des indices de structuration de la population et d’érosion génétique, lesquels pourraient être liés à la surexploitation et à la raréfaction du stock. Nous avons analysé la variation micro-satellitaire chez sept locus neutres de sept échantillons contemporains de thon rouge prélevés de la mer d’Alboran à la mer Levantine (N=316) et dans deux échantillons historiques (N=99) prélevés de 1911 à 1926 dans la mer Tyrrhénienne méridionale et la mer Adriatique. Nous avons trouvé des indices de structuration génétique spatiale très marquée et étendue dans les deux échantillons de thon rouge, contemporains (moyenne FST =0,014, P < 0,0001) et historiques (FST=0,020, P < 0,0001). Ces découvertes confirment de façon cohérente les données antérieures obtenues sur un nombre limité d’échantillons et renforcent la possibilité selon laquelle la Méditerranée est habitée par des sous-populations isolées sur le plan de la reproduction. Les analyses génétiques temporelles n’ont trouvé aucune preuve de goulets d’étranglement génétiques dans les échantillons de thon rouge de la Méditerranée. Toutefois, comme les échantillons ont fait apparaître une hétérogénéité dans les paramètres démographiques de la population, les souspopulations de thon rouge de la Méditerranée pourraient avoir des dynamiques partiellement indépendantes. Nos résultats illustrent le fait qu'en Méditerranée, les populations structurées de thon rouge font apparaître un niveau élevé de diversité génétique dans le temps et dans l’espace, malgré d’éventuelles chutes démographiques et de possibles changements de population.

Se han evaluado los patrones genéticos espaciotemporales en las muestras mediterráneas de atún rojo (BFT) para hallar indicios de estructuración de la población y de erosión genética, que podrían estar relacionados con la sobreexplotación y agotamiento del stock. Se analizó la variación microsatélite en siete loci neutrales de siete muestras de atún rojo contemporáneas recogidas desde el mar de Alborán hasta el mar de Levante (N=316) y en dos muestras históricas (N=99), recopiladas desde 1911 hasta 1926 en el mar Adriático y Tirreno meridional. Se hallaron signos de estructuración genética espacial muy marcada y extendida en ambas muestras de atún rojo, contemporáneas (media FST =0,014; P < 0,0001) e histórica (FST=0,020; P < 0,0001). Estos hallazgos confirman con coherencia los datos anteriores obtenidos para un número limitado de muestras y refuerzan la posibilidad de que el Mediterráneo esté habitado por subpoblaciones aisladas desde el punto de vista reproductivo. Los análisis genéticos temporales no evidenciaron embudos genéticos en las muestras de atún rojo del Mediterráneo. Sin embargo, dado que las muestras presentaban cierta heterogeneidad en los parámetros demográficos de población, las subpoblaciones de atún rojo del Mediterráneo podrían tener dinámicas parcialmente independientes. Nuestros resultados ilustran el hecho de que, en el Mediterráneo, las poblaciones estructuradas de atún rojo muestran un algo grado de diversidad genética en el tiempo y en el espacio, a pesar de los posibles descensos demográficos y cambios en la población.