A new look at geographic and phylogenetic relationships within the species group surrounding Octopus vulgaris (Mollusca, Cephalopoda): indications of very wide distribution from mitochondrial DNA sequences

Abstract

The distribution of Octopus vulgaris has not yet been completely clarified. For a long time, a cosmopolitan distribution with unknown distribution limits had been assumed. This assumption has recently been questioned and it has been postulated that the distribution is restricted to the Mediterranean and the northeastern Atlantic. However, as our previous studies show, the existence of O. vulgaris can be confirmed for the Mediterranean and the whole eastern Atlantic, and evidence is provided for its occurrence in the western Atlantic. The aim of the present work is to extend our previous data matrix and to clarify whether O. vulgaris exists in the northwestern Pacific. Therefore, the sequence variation in ostensible O. vulgaris from 13 localities in the Mediterranean (France), the Atlantic Ocean [Lanzarote, Senegal, South Africa (Atlantic, Indian Ocean), Tristan da Cunha, north, middle and south Brazil], the Caribbean Sea (Venezuela) and the Pacific Ocean (Taiwan, Japan and Costa Rica) was examined using the mitochondrial genes coding for the 16S rRNA and cytochrome oxidase subunit III (COIII). Sequence divergence was relatively low between populations of O. vulgaris from the Mediterranean, the eastern and western Atlantic (except north Brazil), Venezuela, Taiwan and Japan compared with other species of the genus Octopus. Trees constructed by using maximum likelihood, neighbour joining and maximum parsimony algorithms (PAUP) show the above-mentioned populations from the Mediterranean, the western and eastern Atlantic, Venezuela and the northwestern Pacific (Japan and Taiwan) as a monophyletic cluster. Thus, even if the Octopus vulgaris-like octopus from north Brazil should turn out a cryptic species, the data of this work not only support our hypothesis of the distribution of O. vulgaris in the Mediterranean, the eastern and western Atlantic but also show that O. vulgaris is present in the northwestern Pacific, namely in the waters of Taiwan and Japan. Die Verbreitung von Octopus vulgaris ist immer noch nicht vollständig geklärt. Ursprünglich ging man von einer kosmopolitischen Verbreitung mit unbekannten Verbreitungsgrenzen aus. Diese kosmopolitische Verbreitung wurde allerdings kürzlich in Frage gestellt und die Verbreitung auf das Mittelmeer zuzüglich des angrenzenden Nordost-Atlantiks beschränkt. Unsere vorausgegangenen Untersuchungen bestätigten das Vorkommen von O. vulgaris im Mittelmeer und im östlichen Atlantik. Wir haben jedoch auch Hinweise für die Verbreitung im westlichen Atlantik gefunden. Das Ziel dieser Arbeit ist, unsere bereits vorhandene Datenmatrix zu erweitern und außerdem zu prüfen, ob O. vulgaris ebenfalls im nordwestlichen Pazifik auftritt. Daher wurden Sequenzen von 12 voneinander weit entfernt lebenden Populationen von vulgaris-ähnlichen Oktopoden gewonnen. Die Gewebeproben stammen aus Küstengewässern des Mittelmeeres (Frankreich), des Atlantiks (Lanzarote, Senegal, Südafrika [Atlantik, Indischer Ozean], Tristan da Cunha, Nord-, Mittel- und Südbrasilien), des Karibischen Meeres (Venezuela) und des Pazifiks (Taiwan, Japan und Costa Rica). Als Zielsequenz dienten die mitochondrialen Gene 16S rRNA und Cytochromoxidase III (COIII). Verglichen mit den Divergenzen zu anderen Arten der Gattung Octopus wurden zwischen den Sequenzen von O. vulgaris aus dem Mittelmeer, dem Ost- und West-Atlantik (ohne Nordbrasilien), Venezuela, Taiwan und Japan nur relativ geringe Divergenzen festgestellt. Für die Auswertung wurden MP-, Neighbour-Joining- und ML-Algorithmen verwendet. Diese phylogenetischen Analysen ergaben eine Monophylie für die Populationen aus dem Mittelmeer, dem Ost- und West-Atlantik (ohne Nordbrasilien), Venezuela, Taiwan und Japan. Die Daten dieser Arbeit stützen daher die Hypothese, dass O. vulgaris auch im West-Atlantik sowie im Nordwestpazifik vor Taiwan und Japan auftritt.