Soil Calcium Availability Influences Shell Ecophenotype Formation in the Sub-Antarctic Land Snail, Notodiscus hookeri

International audience Ecophenotypes reflect local matches between organisms and their environment, and show plasticity across generations in response to current living conditions. Plastic responses in shell morphology and shell growth have been widely studied in gastropods and are often related to...

Full description

Bibliographic Details
Published in:PLoS ONE
Main Authors: Charrier, Maryvonne, Marie, Arul, Guillaume, Damien, Bédouet, Laurent, Le Lannic, Joseph, Roiland, Claire, Berland, Sophie, Pierre, Jean-Sébastien, Le Floch, Marie, Frenot, Yves, Lebouvier, Marc
Other Authors: Ecosystèmes, biodiversité, évolution Rennes (ECOBIO), Université de Rennes (UR)-Institut Ecologie et Environnement - CNRS Ecologie et Environnement (INEE-CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Molécules de Communication et Adaptation des Micro-Organismes (MCAM), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Mécanismes et Transfert en Géologie (LMTG), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques (BOREA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Service commun Microscopie à Balayage et micro-analyse, Université de Rennes (UR), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Polaire (IP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Programme IPEV n°136 Ecobio
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2013
Subjects:
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Charrier, Maryvonne
Marie, Arul
Guillaume, Damien
Bédouet, Laurent
Le Lannic, Joseph
Roiland, Claire
Berland, Sophie
Pierre, Jean-Sébastien
Le Floch, Marie
Frenot, Yves
Lebouvier, Marc
Soil Calcium Availability Influences Shell Ecophenotype Formation in the Sub-Antarctic Land Snail, Notodiscus hookeri
topic_facet [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
description International audience Ecophenotypes reflect local matches between organisms and their environment, and show plasticity across generations in response to current living conditions. Plastic responses in shell morphology and shell growth have been widely studied in gastropods and are often related to environmental calcium availability, which influences shell biomineralisation. To date, all of these studies have overlooked micro-scale structure of the shell, in addition to how it is related to species responses in the context of environmental pressure. This study is the first to demonstrate that environmental factors induce a bi-modal variation in the shell micro-scale structure of a land gastropod. Notodiscus hookeri is the only native land snail present in the Crozet Archipelago (sub-Antarctic region). The adults have evolved into two ecophenotypes, which are referred to here as MS (mineral shell) and OS (organic shell). The MS-ecophenotype is characterised by a thick mineralised shell. It is primarily distributed along the coastline, and could be associated to the presence of exchangeable calcium in the clay minerals of the soils. The Os-ecophenotype is characterised by a thin organic shell. It is primarily distributed at high altitudes in the mesic and xeric fell-fields in soils with large particles that lack clay and exchangeable calcium. Snails of the Os-ecophenotype are characterised by thinner and larger shell sizes compared to snails of the MS- ecophenotype, indicating a trade-off between mineral thickness and shell size. This pattern increased along a temporal scale; whereby, older adult snails were more clearly separated into two clusters compared to the younger adult snails. The prevalence of glycine-rich proteins in the organic shell layer of N. hookeri, along with the absence of chitin, differs to the organic scaffolds of molluscan biominerals. The present study provides new insights for testing the adaptive value of phenotypic plasticity in response to spatial and temporal environmental variations.
author2 Ecosystèmes, biodiversité, évolution Rennes (ECOBIO)
Université de Rennes (UR)-Institut Ecologie et Environnement - CNRS Ecologie et Environnement (INEE-CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Molécules de Communication et Adaptation des Micro-Organismes (MCAM)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des Mécanismes et Transfert en Géologie (LMTG)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques (BOREA)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA)
Service commun Microscopie à Balayage et micro-analyse
Université de Rennes (UR)
Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Polaire (IP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Programme IPEV n°136 Ecobio
format Article in Journal/Newspaper
author Charrier, Maryvonne
Marie, Arul
Guillaume, Damien
Bédouet, Laurent
Le Lannic, Joseph
Roiland, Claire
Berland, Sophie
Pierre, Jean-Sébastien
Le Floch, Marie
Frenot, Yves
Lebouvier, Marc
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Guillaume, Damien
Bédouet, Laurent
Le Lannic, Joseph
Roiland, Claire
Berland, Sophie
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Plastic responses in shell morphology and shell growth have been widely studied in gastropods and are often related to environmental calcium availability, which influences shell biomineralisation. To date, all of these studies have overlooked micro-scale structure of the shell, in addition to how it is related to species responses in the context of environmental pressure. This study is the first to demonstrate that environmental factors induce a bi-modal variation in the shell micro-scale structure of a land gastropod. Notodiscus hookeri is the only native land snail present in the Crozet Archipelago (sub-Antarctic region). The adults have evolved into two ecophenotypes, which are referred to here as MS (mineral shell) and OS (organic shell). The MS-ecophenotype is characterised by a thick mineralised shell. It is primarily distributed along the coastline, and could be associated to the presence of exchangeable calcium in the clay minerals of the soils. The Os-ecophenotype is characterised by a thin organic shell. It is primarily distributed at high altitudes in the mesic and xeric fell-fields in soils with large particles that lack clay and exchangeable calcium. Snails of the Os-ecophenotype are characterised by thinner and larger shell sizes compared to snails of the MS- ecophenotype, indicating a trade-off between mineral thickness and shell size. This pattern increased along a temporal scale; whereby, older adult snails were more clearly separated into two clusters compared to the younger adult snails. The prevalence of glycine-rich proteins in the organic shell layer of N. hookeri, along with the absence of chitin, differs to the organic scaffolds of molluscan biominerals. The present study provides new insights for testing the adaptive value of phenotypic plasticity in response to spatial and temporal environmental variations. Article in Journal/Newspaper Antarc* Antarctic Université Toulouse III - Paul Sabatier: HAL-UPS Antarctic PLoS ONE 8 12 e84527