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• deep-sea
• DNA ambientale. Mediterranean Sea
• environmental DNA
• Mar Mediterraneo
• Mare profondo
• policheti
• polychaetes

RIASSUNTO
Il Mar Mediterraneo è una delle aree marine più studiate al mondo; tuttavia, gli ecosistemi profondi e la sua fauna bentonica rimangono in gran parte inesplorate. Nonostante il loro ruolo ecologico cruciale, i policheti sono ancora poco conosciuti dal punto di vista tassonomico e biogeografico, in particolare i database molecolari mancano di sequenze di barcode per i policheti mediterranei al di sotto dei 100 m di profondità. Questo progetto di dottorato mira a indagare la diversità e la biogeografia dei policheti di acque profonde nel Mediterraneo occidentale integrando diversi approcci molecolari: tassonomia integrata, barcoding e metabarcoding di eDNA. I campioni sono stati raccolti da località strategiche, tra cui canyon e montagne sottomarine. È stata costruita la prima libreria di barcoding per i policheti di acque profonde del Mediterraneo (“Deepoly”), con un totale di 190 sequenze (COI e 16S) appartenenti a 13 famiglie e 44 specie, rivelando numerose specie criptiche e complessi di specie che richiedono ulteriori studi. Per la famiglia Onuphidae, le incertezze tassonomiche e la diversità delle specie sono state parzialmente affrontate in uno studio tassonomico integrativo, che ha rivelato la presenza di due specie di Nothria potenzialmente endemiche, mentre sono state osservate distinte affinità biogeografiche per le specie di Paradiopatra, dimostrando che l'effetto “pompa di biodiversità” può interessare anche gli organismi del Mediterraneo profondo. Utilizzando la libreria di riferimento “Deepoly” come base per l'assegnazione tassonomica, è stato possibile stabilire un protocollo per studi di eDNA metabarcoding di anellidi di acque profonde del Mediterraneo. Nonostante le sfide poste dalla progettazione dei primer, dalle pipeline bioinformatiche e dall'assegnazione tassonomica, il protocollo ha permesso di caratterizzare a livello di genere una ricca comunità di policheti. I risultati hanno evidenziato la presenza di due livelli trofici - detritivori e predatori - e una significativa variabilità delle specie su piccola scala. Questa ricerca ha messo in luce la diversità, solitamente trascurata, dei policheti di profondità del Mediterraneo. Questo mare è vulnerabile ai cambiamenti climatici e sono necessarie strategie di conservazione. La complessa composizione biogeografica della fauna di acque profonde del Mediterraneo deve essere presa in considerazione quando si pianificano strategie di conservazione e gestione di questi ambienti unici. L'integrazione dell'eDNA con le tecniche convenzionali offre spunti critici per il monitoraggio della biodiversità e migliorerà la nostra capacità di affrontare le sfide ambientali per conservare gli ecosistemi di acque profonde.

ABSTRACT
The Mediterranean Sea is one of the most studied marine areas in the world, however its deep ecosystems and its benthic fauna remain largely unexplored. Despite their crucial ecological role, polychaetes are still poorly understood from a taxonomic and biogeographical perspective, in particular molecular databases lack barcode sequences for Mediterranean polychaetes below 100 m depth. This PhD project aim to investigate the diversity and biogeography of deep-sea polychaetes in the western Mediterranean by integrating different molecular approaches: integrative taxonomy, barcoding and eDNA metabarcoding. Samples were collected from strategic locations, including canyons and seamounts. The first barcoding library for Mediterranean deep-sea polychaetes (‘Deepoly’) was constructed, with a total of 190 sequences (COI and 16S) belonging to 13 families and 44 species, revealing numerous cryptic species and species complexes that require further study. For the family Onuphidae, taxonomic uncertainties and species diversity were partially addressed in an integrative taxonomic study, which revealed the presence of two potentially endemic Nothria species, while distinct biogeographical affinities were observed for Paradiopatra species, showing that the "biodiversity pump" effect may also affect the deep Mediterranean biota. Using the 'Deepoly' reference library as a basis for taxonomic assignment, it was possible to establish a protocol for eDNA metabarcoding studies of Mediterranean deep-sea annelids. Despite challenges in primer design, bioinformatics pipelines and taxonomic assignments, the protocol allowed a genus-level characterisation of a rich polychaete community. The results highlighted the presence of two trophic levels – deposit feeders and predators - as well as significant small-scale species variability. This research has highlighted the usually overlooked diversity of Mediterranean deep-sea polychaetes. The Mediterranean is vulnerable to climate change and conservation strategies are needed. The complex biogeographic composition of the Mediterranean deep-sea fauna must be taken into account when planning conservation and management strategies for these unique environments. The integration of eDNA with conventional techniques provides critical insights for biodiversity monitoring and will enhance our ability to address environmental challenges to conserve deep-sea ecosystems.