Understanding diversity patterns, speciation, and biogeography of shallow-water marine organisms in the Atlantic realm

Siden Charles Darwins arbeid på 1800-tallet har dannelsen av arter (artsdannelse) i havet vært et tema for kontinuerlig debatt. Marine arters evne til å spre seg, enten gjennom svømming (som sett hos fisk) eller ved drivning av larver gjennom havstrømmer, kombinert med den tilsynelatende mangelen på fysiske barrierer, utfordrer de tradisjonelle ideene om artsdannelse. Med slik omfattende forbindelse mellom fjerne steder virker det vanskelig for isolasjon å oppstå, noe som fører til antakelsen om at marin artsdannelse skulle være sjelden. Men dette er langt fra tilfelle. Grupper som snegler, krepsdyr og ormer viser en bemerkelsesverdig artsdiversitet, med tusenvis av arter innen disse taksa. Interessant nok er de fleste arter som finnes i Atlanterhavet unike og ikke observert i Stillehavet eller Det indiske hav. Denne distinktheten er sannsynligvis et resultat av tektoniske, oseanografiske og klimatiske hendelser som har formet regionen siden miocen-epoken, for rundt 18 millioner år siden. Imidlertid er de nøyaktige mekanismene og tidspunktene for artenes opprinnelse og utryddelse dårlig forstått. MarDivA-prosjektet har som mål å avdekke prosessene bak opphavet og den nåværende artsdiversiteten i Atlanterhavet, samt tidspunktet for disse hendelsene. For å oppnå dette bruker forskere snegler av slekten Haminoea som modellorganismer, og undersøker deres skall, morfologi, DNA og fossile opptegnelser, kombinert med evolusjonsteori. Viktige spørsmål inkluderer: Hvor mange arter finnes, og hvorfor er noen områder mer artsrike enn andre? Oppstår artsdannelse i samme område, eller kun når populasjoner blir isolert? Var enkelte tidsperioder mer gunstige for artsdannelse? Og hvordan kan artsdannelse være knyttet til klimaendringer? Dette er noen av spørsmålene MarDivA forsøker å besvare. I løpet av prosjektets første år (september 2022 – september 2023) ble over 150 prøver av Haminoea-snegler DNA-strekkodet fra hele slektens geografiske utbredelse, noe som resulterte i identifisering av rundt 19 arter. For å spore den evolusjonære historien til disse artene, har mitokondrielt genom og utvalgte kjernefysiske gener av hver art blitt sekvensert. En evolusjonær tre er nå under konstruksjon for å fastslå slektskapet mellom artene. Foreløpige funn viser at bare én art med karibisk tilknytning også finnes i det østlige Atlanterhavet, nærmere bestemt på Kapp Verde-øyene. I september 2024 gjennomførte teamet en feltreise til denne afrikanske øygruppen for å samle flere prøver, med mål om å forstå faktorene bak dette unike distribusjonsmønsteret, og for å utforske muligheten for oversette endemiske arter. Kapp Verde er kjent for sin høye grad av endemisme, noe som gjør det til et ideelt sted for slik forskning. Samtidig samarbeider det tekniske og pedagogiske personalet ved Universitetsmuseet i Bergen og Kystmuseet i Øygarden om utdanningsprosjekter ved begge museene. Disse prosjektene har som mål å nå ut til allmennheten, spesielt skoleelever, og øke bevisstheten om viktigheten av biologisk mangfold og bevaring i en verden i endring.

Tectonic, oceanographic, and climatic events that occurred particularly between the Miocene and Pleistocene epochs (e.g., closure of the Tethys Sea, uplift of the Isthmus of Panama, Benguela current, intermittent opening of the Bering Strait, glacial cycles, sea-level oscillations), have contributed to shape the identity of the Atlantic biome. The impact of these events created opportunities for speciation and modified the barriers for species dispersal and consequently the distribution of species, leading to changes in biodiversity composition. Nevertheless, the effectiveness of these barriers and the timing of impacts on the rearrangement of biotic communities are still questioned and not fully understood particularly in soft-bottom shallow water faunas. The main objective of MarDivA is to understand the time and processes underlying the origin and diversification of Atlantic shallow-water species, using Haminoea gastropods as a case-study. A multidisciplinary approach using original morpho-anatomical data, micro-CT scan, phylogenetic inference based on mitogenomes, will be combined with biogeographic models, and oceanographic and historical climatic data, and used as a proxy to answer questions about the diversity and distribution of species, time, mode, and geography of speciation. This project builds, develop, and strengths capacities on areas of major relevance in biodiversity research, natural history museology, and societal concern, such as, the inventorying of global marine biological diversity, the origin and extinction of life in the Ocean and its relation with historical and current climatic events. Collaborative actions between museums (research and non-research institutions) are promoted and research data is used to establish educational programmes aiming to raise understanding and awareness among society.