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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR

ÁREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS DEL MAR

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE BIOLOGÍA MARINA

“IDENTIFICACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE DINOFLAGELADOS SIMBIÓTICOS

EN CORALES PÉTREOS DEL LITORAL DE OAXACA, MÉXICO.”

T E S I S

Que para obtener el título de

BIÓLOGA MARINA

PRESENTA:

MARIANA WALTHER MENDOZA

Director de tesis:

Dr. HÉCTOR REYES BONILLA

La Paz,B.C.S., abril de 2010

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Resumen

La supervivencia de los corales pétreos depende de su relación simbiótica con dinoflagelados unicelulares fotosintéticos llamados zooxantelas. Estas algas se han dividido en ocho clados o grupos designados de la “A” a la “H” y cada uno tiene tanto sus propios rangos de tolerancia a factores ambientales, como distinta especificidad en un rango taxonómico amplio. Durante las últimas tres décadas se ha visto un incremento en la frecuencia de eventos de blanqueamiento masivo de coral, por lo que actualmente se considera una de las principales amenazas a los ecosistemas coralinos. La fisiología de un simbionte específico puede determinar en gran medida la susceptibilidad o tolerancia de algunos corales al estrés térmico, así como brindar resistencia o incluso adaptación a futuros eventos de blanqueamiento. Es necesario identificar las poblaciones simbióticas con diferentes fisiologías, observar cómo los hospederos se asocian con ellos y determinar los factores ambientales que afectan la distribución de las poblaciones algales. Existe muy poca información sobre los clados de dinoflagelados simbióticos del género Symbiodinium que albergan los corales pétreos del Pacífico Mexicano por lo que el presente estudio tuvo como objetivo realizar una caracterización genética de la población de simbiontes. Se recolectaron muestras de seis localidades de la costa de Oaxaca de tres géneros de coral (Pocillopora, Pavona y Porites) y de distintas profundidades. Se hizo extracción de ADN de las algas y se amplificó la región ITS2 para la identificación de los distintos clados mediante su migración por Electroforesis en Gel de Gradiente Desnaturalizante (DGGE). En total se identificaron siete tipos del subclado C y uno solo del D. En el género Pocillopora éste último fue totalmente dominante y en los géneros Porites y Pavona se encontraron tipos del clado C. La mayor diversidad de Symbiodinium se encontró en el género Porites, con seis distintos tipos de simbionte, algunos exclusivos de alguna localidad, lo cual sugiere una alta especificidad entre algunos tipos de simbiontes y sus hospederos. En la costa de Oaxaca la diversidad de zooxantela es alta comparada con otros lugares. Las poblaciones de Symbiodinium fueron diferentes en la mayoría de las localidades, lo cual indica que el flujo genético en la zona de Huatulco es limitado y que existen presiones ambientales que actúan a nivel local. También fue posible observar una relación que indica que a mayor distancia geográfica existe una mayor distancia genética entre las poblaciones de Symbiodinium ya que las localidades cercanas fueron las mas similares y las lejanas fueron distintas. Existen varios factores bióticos y abióticos que influyen en la presencia/ausencia de tipos de simbiontes, en su especificidad y en su potencial de infectar a distintos hospederos.

Palabras clave: Symbiodinium, clados, ITS2.

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A mis papás,

Carlos Walther y Cecilia Mendoza

y a mis hermanos,

Andrea y Carlos Walther

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Agradecimientos

A Héctor Reyes Bonilla, gracias por ayudarme siempre y por darme la

oportunidad de participar en el laboratorio. Por compartir el conocimiento y la

información, por ser el mejor director de tesis… ¡por mandarme a las salidas! Y sobretodo,

por siempre confiar en mi y no dudar de mi capacidad, gracias por brindarme tantas

oportunidades de trabajo o de participación!

A mis papás, que siempre han estado junto a mí y me han apoyado en todo.

¡Gracias por ser los mejores guías y ejemplos! A mi mamá por ser la más linda y cariñosa,

por estar siempre al pendiente de mí y hacer mi vida más fácil, por su compañía, sus

múltiples visitas, su ayuda incondicional y por hacerme sentir siempre tan querida, segura

y tan bien. A mi papá por siempre confiar en mí y por apoyarme en mi toma de decisiones,

por locas que a veces parezcan……..por escucharme y darme los mejores consejos. Por

hacerme fuerte y motivarme a realizar mis sueños…. ¡Gracias a los dos por ser los mejores

papás!

A Andre y Char, por hacer mi vida más fácil y plena…Andre, gracias por ser un

ejemplo a seguir, por las carcajadas, por los momentos tan increíbles que me haz hecho

pasar y por tu ayuda en cualquier situación. Char, gracias por ser tan lindo, tan divertido y

chistoso, por tener esa chispa que no encuentro en nadie mas…. gracias por ser los mejores

hermanos del mundo, mis mejores amigos…. Gracias por compartir conmigo mis mejores

y peores momentos, los adoro y no podría pedir más de ustedes. Gracias por entenderme

siempre, por hacerme reír tanto, por ser los más divertidos, por hacerme tan inmensamente

feliz.

A mis amigos, que desde que llegué a La Paz, han sido como mi familia, por estar

conmigo en las buenas y en las malas, por la ayuda incondicional, por la amistad

desinteresada, por compartir conmigo una etapa inolvidable, por crecer junto a mi……☺

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A mis compañeros del laboratorio, Alexa, Gina, Chunga, Saúl, Betsa, Nuri, Cocho,

Gaby, Drew, Chepe, Sara, Greñas, Peter y Champ por los buenos ratos, por las salidas de

campo, por la buena disposición y toda la ayuda que me han brindado todos y cada uno de

ustedes. Por ser tan accesibles, divertidos y por formar un ambiente de trabajo tan bonito y

alivianado.

A Ramón Andrés López Pérez por ayudarme con la extracción e identificación de

las muestras de corales, por brindarme apoyo de la UMAR y conseguirme hospedaje.

También por siempre ser tan compartido y ayudarme en lo que necesité.

A Todd LaJeunesse por recibirme, hospedarme y por apoyarme en todo, por

enseñarme las técnicas empleadas en este trabajo y por la buena disposición. A Sara

LaJeunesse por la ayuda durante mi estancia en Pensilvania.

A Pedro Cruz, y por su ayuda en las revisiones y observaciones…..por la rapidez

y la accesibilidad.

A Carlos Sánchez por sus comentarios, su interés y sus observaciones que

siempre fueron útiles. ¡Gracias por el tiempo invertido en mis revisiones!

A Ricardo Yabur por acceder a revisar esta tesis con tan breve aviso y por su

accesibilidad.

A Marco Medina, por el apoyo, la motivación, la enseñanza y sobretodo la

amistad que me brindó durante toda la carrera.

A la Universidad Autónoma de Baja California Sur, por el apoyo dado para

realizar este trabajo.

A la National Science Foundation por la beca otorgada (IOB 544854 a T.

LaJeunesse y IOB 544765 a M. Warner) y se agradece a la Universidad de Pensilvania

(PennsState University) por permitirme usar sus instalaciones.

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INDICE

Página de aprobación………………………………………………………………….……ii

Resumen………………………………………………………...………………….......…..iii

Dedicatoria…………………………………………………………………………………iv

Agradecimientos…………………………………………………………………...…….….v

Contenido………………………………………………………………………………......vi

Lista de figuras…………………………………………………………………………....viii

Lista de tablas……………………………………………………………………...…….…ix

I. Introducción……………………………………………………………………………..1

II. Antecedentes……………………………………………………………………………6

III. Justificación…………………………………………………………………………..10

IV. Objetivos……………………………………………………………………………...12

V. Área de estudio………………………………………………………………………..13

VI. Metodología…………………………………………………………………….......16

VI.1. Trabajo de campo……………………………………………………………16

VI.2. Trabajo de laboratorio……………………………………………………….17

VI.2.1. Aislamiento y preservación de los simbiontes…………………………….17

VI.2.2. Reacción en cadena de la polimerasa……………………………..............18

VI.2.3. Electroforesis…………………………………………………….………...19

VI.2.4. Identificación de genotipos………………………………………..............20

VI.3. Trabajo de gabinete………………………………………………………….21

VII. Resultados………………………………………………………………………..….23

VII.1. Diversidad genética de dinoflagelados simbióticos….……………………..25

8

VII.2. Diversidad de genotipos de Symbiodinium en las localidades de estudio….27

VII.3. Similitud entre localidades………………………………………….…...….29

VII.4. Relación entre la composición de tipos de simbiontes y profundidad….…..31

VII.5. Distancias genética y geográfica entre las poblaciones de Symbiodinium…35

VIII.

Discusión………………………………………………………………………...…...……38

VIII.1. Diversidad genética de Symbiodinium….…………………………...……..38

VIII.2. Relación entre los tipos de dinoflagelados simbióticos y su localidad de

ocurrencia………………………………………………………………………….48

VIII.3. Relación entre los tipos de dinoflagelados simbióticos y la profundidad...51

VIII.4. Flujo genético y aislamiento por distancia………………………………...53

IX. Conclusiones………………………………………………………………………….55

X. Recomendaciones……………………………………….……………..………………56

XI. Literatura Citada……………………………………………………………………57

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Lista de Figuras

Figura 1 Área de estudio donde se llevaron a cabo los muestreos….….……...…...…13

Figura 2 Representación esquemática de los patrones de bandeo correspondientes a los

genotipos C y D.………………………….… ………………...……...……..20

Figura 3 Perfil de los genotipos de dinoflagelados simbióticos diagnosticados por

PCR-DGGE para la costa de Oaxaca..………………………….…………...25

Figura 4 Proporción de la diversidad genotípica de dinoflagelados simbiontes en los

géneros a) Pavona y b) Porites…………………………………..……..…...26

Figura 5 Número de ejemplares muestreados comparado con el número de simbiontes

identificados dentro de cada género …...………………………………...….28

Figura 6 Número de genotipos contra el número de muestras por

sitio.……………………………………………………………….……...….29

Figura 7 Árbol de relación de semejanza entre las diferentes localidades, de acuerdo a la

composición de genotipos de dinoflagelados simbióticos identificados en

colonias de corales pétreos………………………............................….….....30

Figura 8 Árbol de relación entre los genotipos de zooxantela encontrados y la

profundidad, en metros. …………………………….…………………….....32

Figura 9 Relación entre la distancia genética y la distancia geográfica encontrada entre

pares de localidades en la costa de Oaxaca ………...……………………….36

Figura 10 Diversidad de Symbiodinium dentro del género Pocillopora en tres regiones

del Pacífico Mexicano. ……………………………..…………………….…41

Figura 11 Diversidad de Symbiodinium dentro del género Pavona en tres regiones del

Pacífico Mexicano.………………………... ………………………...….…..41

Figura 12 Diversidad de Symbiodinium dentro del género Porites en tres regiones del

Pacífico Mexicano……………………………………………………….…..42

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Lista de tablas

Tabla 1 Número de ejemplares muestreados de cada género por localidad y rangos de

profundidad de colecta …………………………….………………………..23

Tabla 2 Especies de hospederos.........…………………………………………….….24

Tabla 3 Tipos de simbionte encontrados en cada localidad ..............………………..27

Tabla 4 Frecuencias observadas de colonias recolectadas de los tres géneros

(Pocillopora, Porites y Pavona) en un gradiente de profundidad. …....…….33

Tabla 5 Frecuencias observadas de los tipos de simbiontes dinoflagelados a distintas

profundidades …………………………………...……………………….….34

Tabla 6 Distancia genética entre infrapoblaciones de Symbiodinium en cuatro localidades

del litoral de Oaxaca y distancia geográfica entre ellas. ………….....….…..35

Tabla 7 Comparación de las asociaciones de alga-coral en tres regiones del Pacífico

Mexicano (Bahía de La Paz, B.C.S., Bahía de Banderas, JA y Huatulco,

OAX…………………………………………………………………………39

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I. INTRODUCCIÓN

Los arrecifes de coral se encuentran entre los ecosistemas más productivos y con

mayor riqueza biológica del planeta; además juegan un papel ecológico vital ya que

participan en los ciclos biogeoquímicos globales, proveen zonas de crianza para una gran

cantidad de peces, y dan protección a la línea de costa del oleaje contra daños causados por

tormentas, huracanes o erosión (Hoegh-Guldberg et al., 2007). Estos biotopos tienen la

capacidad de transformar, desintoxicar y secuestrar componentes de los deshechos

liberados por humanos, funcionando como depuradores del agua marina y crean

condiciones favorables para el crecimiento de pastos marinos y ecosistemas de manglar

(Moberg y Folke, 1999). También son generadores de la fina arena blanca, característica de

las costas de las islas tropicales y en muchas regiones del mundo son proveedores

importantes de material de construcción, con la producción de cal, cemento y otros

recursos de interés (Mooney et al., 1996). Las pesquerías comerciales relacionadas a

arrecifes coralinos constituyen más del 9-12% de las capturas mundiales (Arámburo et al.,

2008) pero el valor económico de estos ecosistemas es mucho mayor, pues abastecen a

muchas poblaciones con bienes y servicios tales como alimento, posibilidades

recreacionales y beneficios culturales (Done et al., 1996; Peterson y Lubchenco, 1997).

Asimismo, ayudan a la economía de muchos países gracias al turismo, y por sus especies

residentes tienen un gran potencial para la industria farmacéutica (Birkeland, 1997). A

pesar del indispensable papel ecológico y económico que juegan los arrecifes, su situación

actual no es buena y están siendo degradados rápidamente; se calcula que del área original

que ocupaban los corales en el mundo, el 19% ha sido destruida (Wilkinson, 2008). El

financiamiento para su conservación es limitado, pero su cuidado es clave no solo a nivel

local, sino regional y global (Fujita et al., 1992).

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Los corales pétreos se caracterizan por ser hipercalcificadores, ya que tienen la

habilidad de extraer cantidades masivas de carbonato de calcio del medio, y secretarlo en

forma de esqueleto. Para hacer más eficiente este proceso, se valen de la relación

simbiótica con dinoflagelados unicelulares llamados zooxantelas (Stanley, 2003), los

cuales constituyen uno de los grupos de protistas fotosintéticos más importantes del

fitoplancton porque aportan sustancialmente a la productividad, supervivencia y éxito de

sus hospederos (LaJeunesse, 2002). Las zooxantelas viven en el endodermo del coral en

densidades extremadamente altas (mayor a 106 cél/cm2), y proveen mas del 95% de los

requerimientos nutricionales del hospedero mediante la translocación intracelular de los

productos resultantes de la fotosíntesis, como carbohidratos y lípidos (van Oppen, 2007).

Esto último permite a los corales pétreos prosperar en aguas oligotróficas, lo que de otra

manera no lograrían. Se ha sugerido que la energía que proveen los simbiontes ayuda a

acelerar la calcificación, lo cual aporta a la tasa de producción neta de carbonatos en el

arrecife y aumenta el crecimiento de la matriz arrecifal (Al-Horani et al., 2003). El alga

también facilita la asimilación y conservación del nitrógeno, nutriente limitante en estos

ambientes (Muller-Parker y D’Elia, 1997). A cambio de estos beneficios, el coral aporta a

la zooxantela sus productos de deshecho como nutrientes inorgánicos del metabolismo

incluyendo amonio y bióxido de carbono, y además provee un ambiente idóneo para la

supervivencia del alga (Sheppard et al., 2009). Gracias a la energía y el calcio facilitados

por la zooxantela, los arrecifes pueden sostener una alta biodiversidad (Birkeland, 1996).

Para que se lleve a cabo la simbiosis entre la zooxantela y los corales, ambos

requieren de condiciones ambientales específicas y es por esto que la distribución del

holobionte está limitada a las áreas tropicales (latitudes entre los 30° N y los 30° S) y a la

zona eufótica (Veron, 2000). La disrupción de estas asociaciones resulta en el fenómeno

conocido como “blanqueamiento”, término utilizado para describir la pérdida parcial o

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total de algas simbióticas y/o pigmentos fotosintéticos, con el resultado de que el esqueleto

de carbonato de calcio del coral se vuelve visible a través del tejido transparente (van

Oppen y Lough, 2009). Los corales se blanquean en respuesta a una variedad de presiones

ambientales como lo son variaciones drásticas en la temperatura, baja salinidad o

contaminación (Glynn, 1996). Durante las últimas tres décadas se ha visto un incremento

en la frecuencia de eventos de blanqueamiento masivo de coral en donde arrecifes enteros

son afectados, por lo que este fenómeno se considera una de las principales amenazas

mundiales a los ecosistemas coralinos (van Oppen y Lough, 2009). Algunos de los efectos

causados por el blanqueo son la disminución en las tasas de crecimiento y calcificación,

limitaciones en la reproducción y la muerte de tejido celular en el coral (Baker et al.,

2008). Dichos factores afectan a largo plazo a la comunidad coralina ya que hay una

pérdida en la capacidad de las colonias para reproducirse, para competir contra especies de

otros taxa dentro del arrecife y un aumento en su vulnerabilidad ante depredadores. Como

resultado, el arrecife se degrada, volviéndose menos productivo y disminuyendo la calidad

de sus servicios ambientales (Veron et al, 2009).

Una característica interesante del blanqueamiento es la variabilidad de respuestas

de las distintas especies de coral al estrés térmico; en especial cuando la temperatura del

agua incrementa durante periodos cortos, las especies de coral reaccionan de manera

diferente y no todas sufren daños (Douglas, 2003). Se ha observado que las colonias de

morfologías masivas o incrustantes tienen una alta tasa de supervivencia ante periodos de

blanqueamiento, lo que sugiere que estas especies poseen una mayor eficiencia en la

transferencia de macromoléculas entre pólipos o cuentan con mecanismos que facilitan la

remoción de toxinas o radicales libres, ambos dañinos para las células (Nakamura y van

Woesik, 2001; Rosenberg y Loya, 2004). Glynn et al. (2001) observaron que colonias de

Pocillopora en el Pacífico Oriental sufrieron blanqueamiento en “parches”, señalando la

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posibilidad de que algunos corales tuvieron una pérdida de simbiontes sensibles y una

retención de aquellos resistentes. En resumen, estas observaciones sugieren que los eventos

de blanqueamiento tienen un impacto desigual sobre las colonias coralinas, las cuales

reaccionan en gran medida dependiendo del tipo de alga de simbionte que albergan.

El fenómeno del blanqueo ha dado lugar a un aumento en el interés sobre la

biología de las zooxantelas. Existen múltiples estudios fisiológicos, moleculares,

ecológicos y evolutivos de estos simbiontes, que se han usado entre otras cosas para ayudar

en su identificación y clasificación. Debido a la morfología simple, casi carente de

caracteres conspicuos durante los estadíos móviles y vegetativos del dinoflagelado, antes

se pensaba que había una sola especie pandémica presente en todos los corales, llamada

Symbiodinium microadriaticum (Freudenthal, 1962). Sin embargo, ahora se sabe que el

género es muy diverso (Schoenberg y Trench, 1980; Rowan, 1998; LaJeunesse, 2001) y

que además sus “especies” o tipos se diferencian a nivel genético. Se ha dividido en ocho

“clados” principales, designados de la “A” a la “H” (Rowan y Powers, 1991a; LaJeunesse,

2001; Santos et al., 2002; Baker, 2003; Pochon et al., 2006). Se reconoce que cada uno

tiene sus propios rangos de tolerancia a factores ambientales y pueden habitar diversos

hospederos a diferentes ambientes, profundidades e intensidades de luz (Stanley, 2003;

Pochon et al., 2006).

La fisiología de un simbionte específico puede determinar en gran medida la

susceptibilidad o tolerancia de algunos corales al estrés térmico, así como también brindar

resistencia, o incluso una respuesta de aclimatación o adaptación a futuros eventos de

blanqueamiento (Warner et al., 1996; Iglesias-Prieto y Trench, 1997; Rowan et al., 1997).

Se ha propuesto la hipótesis de blanqueamiento adaptativo, la cual sugiere que la pérdida

de simbiontes ofrece la oportunidad a algunos hospederos (corales en específico) de

reestablecer su relación con tipos de algas resistentes al estrés, lo cual en escalas de tiempo

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ecológico crea nuevas “ecoespecies” que difieren en sus tolerancias ambientales y pueden

lidiar mejor con la elevación de temperatura (Fautin y Buddemeier, 2004). Se han sugerido

dos formas mediante las cuales los corales realizan modificaciones en su infracomunidad

de simbiontes: cambios cuantitativos por medio del aumento de la densidad poblacional de

ciertos tipos de zooxantela dentro de colonias coralinas (“shuffling”; Rowan et al., 1997;

Berkelmans y van Oppen, 2006); y cambios cualitativos cuando la colonia adquiere

simbiontes del ambiente (“switching”; Lewis y Coffroth, 2004; Baker, 2003). La

diversidad y flexibilidad de estas asociaciones, al ocurrir a través de escalas de tiempo

cortas y escalas espaciales pequeñas, podría explicar la diferencia de respuestas dentro de

una población de corales o incluso entre organismos dentro de una misma especie que

difieren fisiológicamente.

La diversidad de Symbiodinium y el grado de especificidad entre este y sus

hospederos se conoce en diversos lugares del mundo (van Oppen y Lough, 2009). Sin

embargo, son escasos los estudios que se han realizado sobre las características de la

simbiosis de los corales en el Pacífico mexicano. En esta región solamente se han

caracterizado algunas poblaciones de zooxantela al sur de la península de Baja California y

en Bahía de Banderas (Iglesias Prieto et al., 2004; LaJeunesse et al., 2007; LaJeunesse et

al., 2008) por lo que falta mucho por saber. Una de las áreas arrecifales más importantes en

el Pacífico mexicano es la costa sur de Oaxaca, la cual llama la atención por estar cerca de

una de las áreas de surgencias más importantes del país (Golfo de Tehuantepec), así como

por ser una de las zonas con mayor riqueza específica y abundancia de coral dentro del

Pacífico Oriental tropical (Reyes-Bonilla y López-Pérez, 1998; López-Pérez et al., 2008).

Esta situación se mantiene a pesar de que las bahías de Huatulco y áreas cercanas fueron

muy afectadas por el fenómeno de Oscilación Sureña “El Niño” de 1997-1998, cuando se

documentó una mortalidad masiva (>60%) que redujo drásticamente la cobertura coralina

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(Reyes-Bonilla et al., 2002). La recuperación arrecifal ha sido excelente (Reyes-Bonilla,

2003; López-Pérez y Hernández-Ballesteros, 2004) por lo que es indispensable mantener

un monitoreo de la comunidad arrecifal y hacer un reconocimiento de la situación actual de

los simbiontes que se encuentran en la región, ya que los eventos de blanqueo continúan, y

en los últimos años se han presentado algunos de gran intensidad (López-Pérez et al.,

2008). Por lo anterior, el presente trabajo tuvo como fin el evaluar la composición de los

clados de zooxantela presentes en corales pétreos de una serie de localidades dentro y fuera

del Parque Nacional Bahía de Huatulco, así como su distribución en diversos arrecifes de

esta zona costera.

II. ANTECEDENTES

La diversidad genética dentro del género Symbiodinium se estableció desde que

Schoenberg y Trench (1980), realizaron análisis de estos dinoflagelados provenientes de

distintos hospederos, los mantuvieron en condiciones idénticas de cultivo, y determinaron

diferencias en su fisiología, bioquímica, estructura y comportamiento. Posteriormente, la

primera publicación de secuencias de la subunidad pequeña de ARN ribosomal por Rowan

y Powers (1991), en la que se identificaron los primeros clados, hizo que se reconociera la

diversidad potencial existente entre este grupo, y desde entonces se han llevado a cabo

numerosos estudios con genes o secciones de ADN permitiendo que el campo de

investigación avance rápidamente, gracias a la introducción de marcadores moleculares

cada vez más fiables.

Durante la última década se ha generado mucha información sobre la diversidad

genética de la zooxantela. Reconstrucciones filogenéticas basadas en porciones

conservadas de las secuencias de los genes que codifican para la subunidad pequeña (SSU

o 18S) y la subunidad grande (LSU o 28S) del ribosoma (Rowan y Powers, 1991; Carlos

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et al., 1999; LaJeunesse, 2001; Pochon et al., 2004), han separado el género Symbiodinium

en ocho principales clados, sin aun determinarse el nivel taxonómico de los mismos

(Santos et al., 2002., Takabayashi et al., 2004; Pochon et al., 2006). Además, se sabe que

el género es monofilético y altamente diverso (Rowan y Powers, 1992). Los clados

difieren unos de los otros en su fisiología y por lo tanto influyen en la distribución

ecológica y resiliencia de sus hospederos ante perturbaciones ambientales (Mostafavi et

al., 2007).

La exploración de infracomunidades de zooxantelas a través de un rango amplio de

invertebrados simbióticos (corales, anémonas, gorgónidos), en el Atlántico Oeste,

Australia, Indo Pacífico y Pacífico Central y Oriental, han revelado unos pocos

“generalistas” que se encuentran en muchos taxa hospederos, mientras que numerosos

“especialistas”, poco comunes, tienen alta especificidad por un género o especie en

particular o por profundidad (LaJeunesse et al., 2003; LaJeunesse et al., 2004a; LaJeunesse

et al., 2004b). Pochon et al. (2006) realizaron una descripción de cada “clado”

mencionando su distribución biogeográfica; según los autores, el clado ‘A’ se encuentra en

grupos de cnidarios y moluscos, y es típico del Atlántico Oeste (Baker y Rowan, 1997), el

Caribe y el Mar Rojo (Barneah et al., 2004; Karako-Lampert et al., 2004a) con casos

esporádicos en Australia y en el Pacífico Oeste (Corea). Este clado es considerado

tolerante a temperaturas altas y sintetiza amino-ácidos parecidos a las micosporinas,

sustancias que funcionan como foto-protectoras al absorber los rayos UV (Banaszak et al.,

2006). El clado ‘B’ ha sido identificado en anémonas del Pacífico Oriental (Rowan y

Powers, 1991b), y en corales, esponjas y gorgónidos del Caribe (Savage et al., 2002a;

Rowan y Knowlton, 1995; LaJeunesse et al., 2003; Pochon y Pawlowski, 2006) y en

menor proporción en Australia (LaJeunesse et al., 2003). Tal variedad de hospederos y

distribución indican que el clado es muy tolerante a la variabilidad ambiental (Karako-

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Lampert et al., 2004b) y se sugiere que es resistente a episodios de blanqueamiento. El

clado ‘C’ es el que ha mostrado el mayor número de tipos ecológicos y fisiológicos

distintos (LaJeunesse et al., 2004b; Rodriguez-Lanetty et al., 2004; van Oppen, 2004), es

el más común en el Indo-Pacífico, en Australia y comparte dominancia con el “B” en el

Caribe (LaJeunesse, 2005), aunque es mas sensible a episodios de calentamiento que los

demás miembros de Symbiodinium (Baker et al., 2004; Rowan, 2004). En contraste, los

miembros del Clado “D” son muy tolerantes a fluctuaciones térmicas, resistentes al estrés y

oportunistas. Las especies de Symbiodinium de este clado se han encontrado asociadas a

hospederos que habitan en ambientes con alta turbidez y variabilidad térmica, y a colonias

o individuos en recuperación de episodios de blanqueamiento (LaJeunesse, 2004a; Rowan,

2004). Este grupo se ha encontrado en el Golfo Pérsico (Mostafavi et al., 2007), en

Tailandia, en el Atlántico Oeste, Pacífico Oriental y Australia (LaJeunesse, 2002;

LaJeunesse et al., 2003; LaJeunesse et al., 2004a, LaJeunesse et al., 2008).

Estudios que se han realizado en el Pacífico mexicano revelan que en el Golfo de

California la zonación coralina está relacionada al gradiente de intensidad de luz, en donde

se diferencian Pocillopora spp. en la zona somera (0-6 m) y Pavona spp. a mayores

profundidades (6-14 m). Esto se explica por la presencia de simbiontes específicos para

cada hospedero, adaptados a diferente régimen lumínico (Reyes-Bonilla, 2003; Iglesias-

Prieto et al., 2004), y refleja la importancia de la diversificación de nichos como factor

promotor del mantenimiento de la diversidad coralina en los arrecifes (Connell, 1978).

LaJeunesse et al. (2007 y 2008) caracterizaron poblaciones de dinoflagelados

endosimbióticos en el Golfo de California y establecieron que al igual que otras

comunidades de cnidarios en el Pacífico, la diversidad de Symbiodinium en esta región está

conformada principalmente por especies dentro del clado C, registrando 10 variantes de

este tipo, contra solo una dentro del clado D. En especial se observó una gran variabilidad

19

genética en Porites panamensis Verrill, 1866, especie que mostró una distribución con

preferencia a estratos específicos de temperatura o profundidad, lo cual se ha registrado

para otros hospederos que albergan simbiontes del clado C en otras regiones del mundo. La

persistencia de este último en el golfo demuestra su tolerancia a las condiciones

ambientales de la región, en donde existe cierto aislamiento geográfico de los corales

(Chávez-Romo et al., 2008) y se observan grandes fluctuaciones en temperatura, turbidez

y nutrientes (Espinosa-Carreón y Valdez-Holguín, 2007). Por otro lado, existe una clara

estabilidad y especificidad entre el clado D y Pocillopora spp., en el sentido que además de

que hay una gran proporción y distribución de este holobionte en la zona, ha mostrado ser

resistente ante condiciones adversas como se pudo observar después de un breve episodio

de blanqueamiento en 1998, en el cual más del 90% de colonias que sufrieron

blanqueamiento albergaron dinoflagelados pertenecientes al clado C, mientras que el D

dominó entre las colonias sanas (LaJeunesse et al., 2007).

LaJeunesse et al. (sometido) estudiaron algunas de las asociaciones alga-coral a lo

largo del Pacífico Mexicano (Bahía de Banderas, Oaxaca y Golfo de California), y en la

última región realizaron un monitoreo de colonias de corales en dos años diferentes,

identificando los tipos de simbiontes presentes en colonias de Pocillopora. Se comparó el

tipo de simbionte encontrado antes y después de un caso anómalo de blanqueamiento

observado en el 2008 y causado por temperaturas frías, y se concluyó que los cambios de

simbiontes no fueron provocados por recambio de zooxantela (“switching”) sino por

mortalidad diferencial (“shuffling”) entre los corales que albergan C, que son mas

sensibles que los del tipo D. Este hallazgo hace pensar que la selección natural ha actuado

de forma análoga en especies que tienden a ser más resistentes, y posiblemente en aquellas

que han sufrido un grave estrés térmico como las de Oaxaca. Es por esto que esas

20

poblaciones han llevado rápidos procesos de adaptación a las condiciones climáticas

actuales.

III. JUSTIFICACIÓN

Los arrecifes de coral en todo el mundo han sufrido repetidamente eventos de

blanqueamiento desde la década de los setentas, resultando en una alta mortalidad coralina

(Veron et al., 2009). La continua degradación de este tipo de ecosistemas, causada por

perturbaciones naturales y antropogénicas, ha incrementado la necesidad de caracterizar las

poblaciones de zooxantela, su diversidad funcional y sus umbrales fisiológicos, y utilizar

esta información para conocer más acerca de sus asociaciones con sus hospederos. La

variación geográfica y batimétrica del tipo de simbionte, tiene implicaciones importantes

para comprender la tolerancia y plasticidad de los corales, y por ello no se puede ignorar el

papel crítico que el alga y su diversidad juegan en el entendimiento de la resiliencia y el

funcionamiento de los arrecifes coralinos (Buddemeier y Fautin, 1993). Esto ha llevado a

la discusión de si la habilidad de los corales de resistir al cambio climático se basa en su

asociación adaptativa con diversos simbiontes cuyas fisiologías pueden impartir mayor

resistencia a los cambios ambientales extremos, o al elevado nivel de especificidad e

integración ecológica y nutricional por parte de ambas entidades (LaJeunesse et al., 2008).

Como la vulnerabilidad al cambio ambiental de un hospedero depende del taxón

algal que alberga, entonces es necesario identificar las poblaciones simbióticas con

diferentes fisiologías, observar cómo los hospederos se asocian con ellos y determinar los

factores ambientales que afectan la distribución de las poblaciones algales. Se ha propuesto

que las relaciones simbióticas entre el coral y la zooxantela están alcanzando sus umbrales

fisiológicos con el calentamiento global (Hoegh-Guldberg et al., 2007), por lo que es

importante comprender la flexibilidad de estas asociaciones para entender el éxito

21

evolutivo que han tenido estos organismos, su estado en la actualidad y sus futuras

trayectorias de supervivencia en el cambio climático proyectado. Con esta información

será posible desarrollar políticas cada vez más efectivas de conservación marina en

México.

22

IV. OBJETIVO GENERAL

Caracterizar y analizar la distribución de los dinoflagelados simbióticos presentes

en corales pétreos que habitan en la costa sur del Estado de Oaxaca.

IV. 1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Identificar e inventariar los clados de dinoflagelados simbióticos que habitan los corales

pétreos (géneros Pocillopora, Porites y Pavona) en seis localidades de Oaxaca.

- Realizar una comparación de la diversidad encontrada entre los clados de dinoflagelados

presentes en las áreas muestreadas.

- Determinar si existe una relación entre los tipos de simbiontes identificados y la

profundidad en la que fueron encontrados.

- Revisar si se observa un patrón entre la distancia genética entre las poblaciones de

Symbiodinium y su separación geográfica (aislamiento por distancia).

23

V. AREA DE ESTUDIO

La región en estudio comprende la porción central del litoral del Estado de Oaxaca,

incluyendo seis localidades: Mazunte, Ixtacahuite, La Mina, La Tijera, Bahía San Agustín

y La Entrega, todas con presencia de arrecifes coralinos (Fig 1).

Figura 1. Área de estudio donde se llevaron a cabo los muestreos.

La región presenta un clima cálido subhúmedo con temperatura media anual del

aire de 27.2º C, lluvias en verano e invierno seco, precipitación media anual de 800 a 1500

mm y humedad relativa anual de 65-70% (García et al., 1990; CONANP, 2003).

-96.58 -96.00

15.75

15.50

La Entrega A Bahía San Agustín A

A La TijeraIxtacahuite A

A

La Mina A Mazunte A

N

Parque Nacional Bahías de Huatulco

10 km A

24

De octubre a marzo el Golfo de Tehuantepec es afectado por chorros de viento

intensos (~15 a 20 m/seg; Färber-Lorda et al., 2004) que resultan de una combinación de

condiciones meteorológicas de gran escala y características topográficas locales. Los

vientos de la región llamados “tehuanos”, se originan por sistemas de alta presión

atmosférica que cuando alcanzan la latitud del Istmo de Tehuantepec, se establece una

diferencia de presiones que resultan en fuertes flujos que son canalizados por el paso de

Chivela a través de la Sierra Madre del Sur y cruzan sobre las aguas del Golfo de

Tehuantepec (Trasviña y Barton, 1997). Conforme se alejan mar adentro, disminuye su

velocidad al expandirse horizontalmente, transfiriendo parte de su energía al océano y

desplazando la capa superficial del agua, lo que da como resultado procesos de surgencias

(Pennington et al., 2006). Dicho proceso favorece la mezcla de masas de agua que

transportan hacia la superficie una gran cantidad de nutrientes del fondo.

Las principales corrientes marinas que afectan la costa de Oaxaca son la

Contracorriente Norecuatorial y la Corriente Costera de Costa Rica, que al pasar por el

área de estudio cambia de nombre a Corriente Mexicana (Kessler, 2006). Durante los

meses de invierno, se producen giros anticiclónicos que crean una corriente hacia el

sureste, a lo largo de la costa de Oaxaca, interrumpiendo la CRCC y cambiando su

dirección al lado opuesto de la costa (Barton et al., 2009).

La temperatura y la salinidad del agua superficial varían dependiendo de las

corrientes y velocidad de los vientos predominantes. Los registros revelan que la

temperatura media es de 28.2° C con oscilaciones entre 20.5° C y 34.4° C, y que el

promedio de salinidad es de 34.5 ppm (Pennington et al., 2006). Gracias a la intensa

interacción atmósfera/océano, el oxígeno disuelto no es un factor limitante en esta región

(Quiñones-Holguín y Pedraza-González, 1989). En las afueras del Istmo de Tehuantepec,

la concentración superficial de nutrientes tiene valores de 2.9 µmol 1-1 para nitratos, 0.2

25

µmol para fosfatos, 10.1 µmol para silicatos y 0.33 mg m-3 para clorofila (Pennington et al.,

2006). Finalmente, la profundidad media de la termoclina es de 60 a 80 m incrementando

hacia el sur a partir del Golfo de Tehuantepec (Lluch-Cota et al., 1995; Fiedler, 1992).

El régimen de mareas para el litoral oaxaqueño es mixto semidiurno, con dos

pleamares y dos bajamares diarias, aunque la fase de marea cambia muy lentamente. La

termoclina permanece más o menos constante, oscilando entre 40 y 20 m, aunque incluso

llega a ser mas o menos somero como -10 m (Wyrtki, 1965).

Al igual que otras comunidades arrecifales del Pacífico tropical mexicano, los

arrecifes de Oaxaca son de franja, ya que se encuentran cercanos a la costa y en posición

paralela a ella. Las estructuras están muy bien consolidadas y son consideradas entre las

mejor desarrolladas de México, ocupando varias hectáreas en área y hasta 6 m de espesor

(Glynn y Leyte-Morales 1997; Carriquiry et al., 2001). La comunidad coralina está

compuesta básicamente de tres géneros: Pocillopora, Porites y Pavona y la cobertura

coralina es alta; por ejemplo, en el arrecife de la Isla Cacaluta alcanza 61.4% (López-Pérez

y Hernández-Ballesteros, 2004); sin embargo, la diversidad de especies es baja, ya que el

paisaje arrecifal está completamente dominado por Pocillopora spp. que se encuentra en

toda la zona y es en gran medida responsable de la construcción de los arrecifes. Existe una

zonación muy clara: los pocilopóridos se encuentran en aguas someras (hasta 5 metros)

con un incremento gradual de Pavona y Porites en áreas más profundas (Carriquiry y

Reyes-Bonilla, 1997; Glynn y Leyte-Morales, 1997; Reyes-Bonilla y Leyte-Morales,

1998).

26

VI. METODOLOGÍA

VI.1 TRABAJO DE CAMPO El trabajo en campo se realizó en la costa de Oaxaca durante el mes de abril del

2008, y consistió en la colecta de fragmentos de nueve especies de coral de tres géneros

(Pavona, Pocillopora y Porites) con el fin de determinar la composición de sus

simbiontes.

Se realizaron buceos en seis localidades diferentes (Figura 1) dentro de las cuales se

obtuvieron de 12 a 45 muestras de colonias pertenecientes a los géneros mencionados

anteriormente, tomadas a diferentes niveles de profundidad y procurando extraer por lo

menos un ejemplar de cada género cada dos metros (2 a 15 m). Se tomaron pequeños

fragmentos de las colonias (~2 cm2 de superficie de tejido) con ayuda de un cincel y un

martillo, generalmente consistiendo de una pequeña rama de la parte mas externa de las

colonias ramificadas o un pedazo pequeño de la orilla de las masivas. El material se colocó

en una bolsa de plástico numerada y se hicieron anotaciones de profundidad y especie. Las

muestras se mantuvieron en frío y fueron trasladados al Laboratorio de Genética de la

Universidad del Mar en Puerto Ángel. Utilizando el cincel y el martillo, cada muestra fue

fraccionada en trozos más pequeños de aproximadamente 3 mm2, de manera que los

fragmentos (tejido y carbonato de calcio) se pudieran contener en viales de 1 ml. Luego se

les agregó alcohol absoluto hasta cubrirlos completamente para preservar el coral y sus

zooxantelas y los viales fueron llevados al Laboratorio Mueller, Universidad de

Pennsylvania, State College, para efectuar los análisis genéticos.

27

VI.2 TRABAJO DE LABORATORIO

VI.2.1 Aislamiento y preservación de los simbiontes

Para la extracción de ADN de Symbiodinium se siguió el protocolo descrito por

LaJeunesse et al. (2003), utilizando un kit de purificación genómica Wizard (Promega®).

Por cada muestra se tomó una fracción de esqueleto equivalente a ~4 x 4 mm de tejido y se

colocó en un tubo de Eppendorf de 1.5 ml al cual previamente fue agregado un volumen de

300-400 μl de perlas de vidrio y se agregaron 600 μl de buffer de lisis (0.2 M Tris, 2mM

EDTA, 0.7% SDS, pH 7.6). Los tubos fueron colocados en un agitador durante 60

segundos a 3500 rpm. Posteriormente se agregaron 3 μl (20mg/ml) de Proteinasa K

agitando durante 2-3 segundos. El tejido se digirió incubando a 65° C durante una hora,

agitando cada 20 minutos durante 2 a 3 segundos. Se adicionaron 260 μl de “solución de

precipitación de proteínas” (Protein precipitate solution) y se almacenaron a -20º C durante

la noche. Los tubos fueron centrifugados a 12,400 rpm durante 5 minutos y el sobrenadante

(500-600 μl) se colocó en un nuevo tubo de 1.5 ml conteniendo 700 μl de isopropanol

(100%) y 25 μl de acetato sodio (3M). Se mezcló el contenido de cada tubo por inversión y

estos fueron congelados durante aproximadamente dos horas.

Los tubos fueron centrifugados a 12,400 rpm durante cinco minutos y se succionó

el isopropanol dejando un 25% del líquido original, el cual se resuspendió con 500 μl de

ETOH al 70% y se centrifugó a 12, 400 rpm durante 5 minutos. Se descartó el etanol y los

tubos abiertos se colocaron en un secador de vacío por una hora. El pellet resultante se

mezcló con 80 μl de agua estéril deionizada y el producto final fue utilizado para

amplificación por PCR.

28

VI.2.2. Reacción en cadena de la polimerasa

Los marcadores genéticos de alta resolución tales como la región interna

espaciadora transcrita 2 (ITS2) son útiles para resolver relaciones filogenéticas de

organismos a diferentes niveles de divergencia (Hillis y Dixon, 1991). En el caso de las

zooxantelas, la técnica ha identificado exitosamente todas las variantes descritas dentro del

género y tiene el potencial de describir la variación genética de Symbiodinium a una escala

cercana al nivel de “especie” (LaJeunesse, 2001). La región ITS2 es altamente variable y

tiene una tasa de evolución rápida, lo que le faculta para resolver relaciones entre especies

hermanas, o incluso entre poblaciones (Hershkovitz y Zimmer, 1994; Mandal, 1984;

Jorgensen y Cluster, 1988; González et al., 1990a, 1990b; Gardes et al., 1991). En el

presente estudio se utilizó el marcador genético ITS2 usando primers diseñados por

LaJeunesse y Trench (2000). Para la amplificación por PCR se utilizaron los siguientes

criterios: aproximadamente 1 µl de ADN (previamente diluido en 200 µl de agua estéril

deionizada) se añadió a una mezcla fría conteniendo: 2.5 µl de DNTP`s, 2.5 µl de MgCL,

2.5 µl de solución Buffer, 18 µl de agua estéril deionizada, 0.25 µl del primer A “ITSInt-

for”, (5’GAATTGCAGA ACTCCGTG-3’); 0.75 µl del primer B “ITS2CLAMP”

(5’CGCCCGCCGCGCCCCGCGCC CGTCCCGCCG CCCCCGCCC GGGATCCATA

TGCTTAAGTT CAGCGGGT-3’) (Sheffield et al., 1989), 0.13 µl de Taq DNA

polimerasa recombinante y 18 µl de agua deionizada para obtener un volumen total por

tubo de 25 µl de reacción. Esta mezcla se incubó en el termociclador a 95º C por 3:30 min.,

seguido por 20 ciclos (desnaturalización a 94.0º C por 0.45 seg; alineamiento a 60.0º C por

0.40 seg; polimerización a 72.0º C por 0.30 seg) con una disminución de 1º C cada ciclo en

la temperatura de alineamiento, y otros 15 a 18 ciclos a las mismas condiciones pero la

temperatura de alineamiento se mantuvo constante en 52º C (Don et al., 1991).

29

VI.2.3. Electroforesis

El ADN total se evaluó por electroforesis en geles de agarosa al 1% con una

concentración final de bromuro de etidio de 2 μl, a un voltaje constante de 97 V durante

aproximadamente 10 minutos. Bajo luz ultravioleta se seleccionó el material de alto peso

molecular evaluando la estructura de la banda.

La separación por electroforesis en gel de gradiente desnaturalizante (DGGE) se ha

utilizado extensivamente para estudiar comunidades microbianas a lo largo de escalas

temporales y espaciales (Muyzer y Smalla, 1998). El empleo de esta técnica permite

observar la “huella” de ADN de poblaciones de dinoflagelados endosimbióticos

(Symbiodinium spp.) e identifica de manera consistente sus distintos “tipos” ecológicos y

biogeográficos que son similares genéticamente (LaJeunesse, 2002; LaJeunesse, 2001)

aunque no se ha llegado a un consenso de si estos “tipos” significan especies aisladas

genéticamente. Para la identificación de zooxantela a nivel subclado (presumiblemente a

nivel de especie) se empleó este método. La técnica toma ventaja de la diferencia de

estabilidad entre los pares de G-C (tres enlaces de hidrógeno) y los de A-T (dos enlaces de

hidrógeno), y en principio, es capaz de separar moléculas de ADN que difieren en un solo

par de bases (Kirk et al., 2004). Para el presente trabajo los productos de reacción fueron

cargados en un gel de 8% de acrilamida (a gradiente desnaturalizante de 45 al 80%, el

100% consistiendo de 7 M de urea y 40% de formamida deionizada). Los productos de

PCR fueron colocados en el gel con solución de carga de Ficol al 2% (Ficol-400 2%,

10mM Tris-HCL, pH 7.8, 1mM EDTA, 1% de azul de bromofenol) y separados por

electroforesis durante 15 horas a un voltaje constante de 150V y temperatura de 60º C

(LaJeunesse, 2002).

30

VI.2.4. Identificación de genotipos

Al término de la prueba, el gel fue teñido en una solución de 2 - 3 μl de bromuro de

etidio y 10 ml de buffer TAE 1X, incubándose en oscuridad total durante 25 – 35 min. El

gel se enjuagó con agua deionizada y fue transferido a una caja de luz UV, donde fueron

observados y fotografiados. Se llevó a cabo una revisión visual de los geles permitiendo

una identificación de los clados de zooxantela por la posición de la banda más conspicua

en el gel, ya que existe un patrón de migración preestablecido para cada clado (LaJeunesse,

2001) (Figura 2). La identidad de las secuencias fue confirmada para los genotipos en

cuestión por el Dr. LaJeunesse en el laboratorio de genética de Mueller, en la universidad

de PennState, Pensilvania.

Figura 2. Representación esquemática de los patrones de bandeo correspondientes a los genotipos C y D.

Escalera1 Muestra 3 2 4

Clado C

Clado D

31

VI.3. TRABAJO DE GABINETE

Se evaluó la similitud cualitativa y cuantitativa existente entre las diferentes

infracomunidades; en el primer caso se tomaron en cuenta los datos de presencia o

ausencia de los genotipos en cada localidad, y para la segunda las abundancias de cada

genotipo a diferentes niveles de profundidad (en ambos casos se excluyeron las especies de

corales para el análisis). Se utilizó el coeficiente de similitud de Bray-Curtis cuya fórmula

es:

BC = ∑j=1n | X1j - X2j |

∑j=1n | X1j + X2j |

Donde:

∑ =sumatoria (1 a n)

X1j = número de organismos de la especies j (atributo) colectados en el sitio 1 (entidad).

X2j = número de organismos de la especie j colectados en el sitio 2.

BC = coeficiente de distancia Bray-Curtis

|| = valor absoluto

J = 1 a n

n = número de especies

El índice expresa similitud entre pares de muestras, y el intervalo del coeficiente va de 0

(comunidades completamente distintas), a +1 (Bakus, 2007).

Luego, a partir de la matriz de similitudes, se construyó un dendrograma de

asociación de las localidades, mediante la técnica aglomerativa de ligamiento promedio no

ponderado (Bakus, 2007).

Además, para observar posibles diferencias de distribución a distintos estratos de

profundidad se hizo un análisis de la prueba de bondad de ajuste de ji-cuadrada. Con esta

32

prueba se compararon las frecuencias esperadas (distribución homogénea) y las observadas

de la composición de especies de corales y de zooxantela entre dos estratos de profundidad

(Daniel, 2002).

Finalmente, se calculó la distancia genética de Nei (1978), medida más común para

diferenciar entre especies en grupos relacionados. Esto se hizo para conocer la similitud

que hay en la composición de genotipos de zooxantela entre las poblaciones de cada

localidad. Primeramente se definió la similitud genética entre las comunidades (Frankham

et al., 2002):

IN= ∑xiyi / (∑xi2 ∑yi

2) 0.5

Después, este valor se transformó para obtener la distancia genética de Nei:

DN= -ln (IN)

En donde xi es la frecuencia del alelo i en la población (o especie) x, y yi es la frecuencia

del alelo i en la población (o especie) y. El valor IN está relacionado a la correlación de

frecuencias alélicas entre poblaciones. Para fines prácticos, en este trabajo se tomó como

alelo el genotipo entero de cada individuo.

Finalmente se comparó la distancia genética contra la distancia geográfica entre

localidades para determinar si existe alguna relación de aislamiento por distancia. La

separación geográfica entre arrecifes fue medida de forma lineal con el programa Google

Earth en una escala de kilómetros. Se graficó la distancia genética contra la geográfica,

observándose una distribución de tipo lineal, y se hizo un ajuste de los puntos con el

programa CurveExpert 1.3 utilizando un modelo logístico.

33

VII. RESULTADOS

En total se analizaron tres géneros y nueve especies de coral en la costa de Oaxaca

(Tablas 1 y 2). La Entrega fue el sitio donde fue posible realizar una extracción de

organismos más extensiva (45 organismos) debido al gran tamaño del arrecife, la facilidad

de colecta y a la cercanía que se tiene al arrecife desde la playa, mientras que Mazunte fue

el punto en donde se obtuvo la menor cantidad de ejemplares (12 organismos) ya que el

arrecife tenía el rango de profundidad de colecta mas somero (Tabla 1). Ixtacahuite fue el

sitio en donde la recolecta de muestras se realizó a mayor profundidad alcanzando los 15

metros; esto se debe a las características de la zona, ya que está mas alejada de la costa en

relación a las otras localidades.

Tabla 1. Número de ejemplares muestreados de cada género por localidad y rangos de profundidad

de colecta.

LOCALIDAD Profundidad (m)

Pocillopora Pavona Porites Total

MAZUNTE 3.8-6.8 10 - 2 12

IXTACAHUITE 6.3-15.3 10 6 5 21

LA MINA 6.2-10.5 11 1 5 17

TIJERA 4.2-7.6 12 6 3 21

BAHIA SAN

AGUSTIN

2.6–9.9 17 3 3 23

LA ENTREGA 4.6-9 21 18 6 45

TOTAL 81 34 24 139

El género con un mayor número de muestras analizadas fue Pocillopora (que

además fue el más diverso con un total de seis especies encontradas en la zona), seguido

por Pavona con dos especies y finalmente Porites con solamente una. La especie

encontrada a menor profundidad fue Pocillopora meandrina, contrastando con Pavona

34

gigantea que fue observada casi siempre por debajo de los 5 metros (Tabla 2). El género

más comúnmente encontrado en la costa de Oaxaca fue Pocillopora, residente en todas las

localidades y a todas las profundidades muestreadas y la especie más común de la zona en

general fue Pocillopora damicornis, lo que facilitó su colecta y por lo cual se tuvo un

mayor número de ejemplares para analizar en relación con su tipo de zooxantela. La

especie menos común fue Pocillopora elegans, observada solamente una vez en La Tijera.

Tabla 2. Especies de los hospederos

Hospedero analizado Número de ejempla- res recolectados

Profundidad de Colecta (m)

Pocillopora elegans Dana, 1846 1 7

Pocillopora meandrina Dana,

1846

7 2.6-9

Pocillopora verrucosa (Ellis y

Solander, 1786)

13 4.2-10.2

Pocillopora damicornis

(Linnaeus, 1758)

32 2.6-12.1

Pocillopora eydouxi Milne-

Edwards y Haime, 1860

15 4-9.9

Pocillopora capitata Verrill, 1864 11 3.5-8.8

Pavona varians Verrill, 1864 6 7.5-8.7

Pavona gigantea Verrill, 1869 30 5.2-15.3

Porites panamensis Verrill, 1866 24 5-13.8

35

VII.1. Diversidad genética de dinoflagelados simbióticos

Para el litoral de Oaxaca, de seis localidades muestreadas y tres géneros analizados

(Pocillopora, Porites y Pavona), se registró un total de ocho genotipos distintos

pertenecientes a dos de los principales clados dentro del género Symbiodinium: ‘C’ y ‘D’

(Figura 3).

C C1w C121 C1c C122 C122a C1x D1 Escalera

Figura 3. Perfil de los genotipos de dinoflagelados simbióticos diagnosticados por PCR-DGGE para la costa de Oaxaca. La letra mayúscula indica el clado, el número representa el tipo de ITS2 y la letra minúscula denota que existe un parálogo característico de ADN. La nomenclatura fue asignada con base al banco de datos proporcionada por el Dr. Todd LaJeunesse del laboratorio de genética de la Universidad de PennState, EU.

La mayor diversidad se encontró dentro del género Porites en el cual fue posible

observar seis genotipos, incluyendo uno aún no definido (“C”). Contrario a esto, todas las

especies y ejemplares de Pocillopora presentaron el genotipo D1, y finalmente el género

Pavona tuvo los subclados C1c y C (Figura 4)

36

En el género Pavona se observó que 83% de sus ejemplares albergaron el simbionte

C1c mientras el resto mostró el genotipo C. En Porites, el 51% de los ejemplares

analizados mostraron asociación con el simbionte C1x, el 17% con el C122, y el resto de

los genotipos de zooxantela (C121, C, C1w y C122a) representaron el 32% en conjunto. El

genotipo C es el único que comparten los dos géneros (Fig. 4). Debido a la homogeneidad

total en los genotipos de Pocillopora los datos no fueron graficados.

Figura 4. Proporción de la diversidad genotípica de dinoflagelados simbiontes en los géneros a) Pavona y b) Porites.

Pavona17%

83%

C

C1c

Porites8%

8%

8%

17%51%

8% C121

C

C122a

C122

C1x

C1w

37

VII.2. Diversidad de genotipos de Symbiodinium en las localidades de estudio

Los resultados del DGGE indican que el genotipo D1 estuvo presente en todos los

sitios debido a su asociación con Pocillopora, mientras que los C122 y C122a se

identificaron una sola vez (en La Entrega), y el C121 solo en Bahía San Agustín (Tabla 3).

La mayor diversidad de Symbiodinium se encontró en La Tijera identificándose cinco

tipos, ello contrasta con Mazunte en donde se encontraron solo dos (Tabla 3). El genotipo

C se encontró en tres localidades pero asociado a diferentes hospederos: en Ixtacahuite se

observó en P. gigantea mientras que en La Mina apareció P. panamensis, y finalmente en

Tijera fue posible observar este tipo de simbionte en ambas especies.

Tabla 3. Tipos de simbionte encontrados en cada localidad.

El número de colonias analizadas de cada especie y el número de muestras por sitio

fue independiente del número de genotipos identificados (Fig. 5 y 6), sin mostrar una

tendencia específica y sin favorecer a las localidades en las que hubo un mayor esfuerzo de

colecta. En la figura 5 se observa que tanto la especie con mayor número de ejemplares

C C1w C121 C1c C122 C122a C1x D1 Muestras (n)

Tipos de simbiontes

Mazunte 2 10 12 2

Ixtacahuite 1 5 5 10 21 4

La Mina 1 1 4 11 17 4

Tijera 4 1 3 1 12 21 5

Bahía San

Agustín

1 2 3 17 23 4

La Entrega 18 4 2 21 45 4

38

analizados Pocillopora meandrina (32), como la especie con el menor número de estos

Pocillopora elegans (1), tuvieron el mismo tipo de dinoflagelado simbiótico, siendo el

único encontrado en ambas especies de coral. Contrastando con esto, en Porites

panamensis se analizaron 24 ejemplares y se identificaron seis genotipos de Symbiodinium

(Fig. 5). Todo esto confirma que no existe una relación directa entre el número de muestras

analizadas y el número de genotipos observados. Finalmente, en cuanto a la extracción de

muestras en cada localidad, tampoco se aprecia una tendencia que indique una relación

directa entre el esfuerzo de colecta y el número de simbiontes caracterizados, ya que en La

Entrega se tomaron 45 muestras y se lograron identificar 4 genotipos, mismo número que

en La Mina en donde se tomaron 17 fragmentos de coral (Fig. 6).

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30 35Número de ejemplares analizados

Núm

ero

de ti

pos d

e sim

bion

tes Pocillopora damicornis

Pocillopora verrucosaPocillopora meandrinaPocillopora eydouxiPocillopora elegansPavona giganteaPavona variansPorites panamensis

Figura 5. Número de ejemplares muestreados comparado con el número de simbiontes identificados dentro de cada género.

39

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Número de ejemplares por sitio

Núm

ero

de ti

pos

de s

imbi

onte

La MinaTijeraMazunteIxtacahuite

Bahia San AgustinLa Entrega

Figura 6. Número de genotipos contra el número de muestras por sitio.

VII. 3. Similitud entre localidades

Tomando en cuenta la composición de genotipos de zooxantela en las localidades, el

dendrograma (Fig. 7) muestra que La Mina e Ixtacahuite son localidades con composición

de simbiontes idéntica entre sí y muy similares a Tijera, ya que ésta se diferencia de las

anteriores solamente en la presencia de un genotipo de Symbiodinium (C1w). Mazunte está

cercanamente relacionada a las anteriores por compartir el genotipo C1x. Bahía San

Agustín es menos similar ya que a pesar de que comparte tres genotipos con algunas de las

anteriores, tiene uno que es exclusivo de esta localidad (C121). Finalmente, La Entrega, es

el arrecife cuya composición de dinoflagelados es la más distinta por poseer dos que no se

presentan en ningún otro sitio (122, 122a). Es por esto que las últimas dos localidades se

agrupan en una rama distinta al resto (Fig. 7).

40

Figura 7. Árbol de relación de semejanza entre las diferentes localidades: Mazunte (A), Ixtacahuite (B), La Mina (C), La Tijera (D), Bahía San Agustín (E) y La Entrega (F), de acuerdo a la composición de genotipos de dinoflagelados simbióticos identificados en colonias de corales pétreos. Se usó el Índice de similitud de Bray-Curtis con algoritmo de UPGMA. Cada localidad corresponde a una rama del árbol en orden de izquierda a derecha.

Sim

ilitu

d

A A E N A

100

80

60

40

A B C D E F

41

VII.4. Relación entre la composición de tipos de simbiontes y la profundidad

El árbol muestra que los estratos de profundidad someros son iguales en cuanto a

la composición de especies (Fig. 8) debido a que los primeros cuatro metros de

profundidad están dominados por el género Pocillopora, mismo que alberga el clado D.

Las profundidades intermedias (6 a 10 m) se agruparon juntas, ya que comparten la

presencia de algunos simbiontes y muestran una mayor riqueza de especies que los

anteriores. Esto puede estar relacionado a que en estos estratos hubo un esfuerzo de

muestreo mayor que en el resto. Finalmente los estratos más profundos son relativamente

distintos a los anteriores e incluso entre ellos mismos porque la toma de muestras en estos

niveles fue menor y por lo tanto la diversidad que se encontró fue baja. De acuerdo a lo

que muestra el árbol se puede inferir que en estratos intermedios, las infra comunidades de

Symbiodinium son más diversas.

42

Figura 8. Árbol de relación entre los genotipos de zooxantela encontrados y la profundidad, en metros. Se usó el Índice de Bray-Curtis con UPGMA.

El género Pocillopora exhibió una preferencia por profundidades que van de 4

a 8 metros y el género Pavona presentó preferencia de los 6 a 10 metros de profundidad

(Tabla 4). La prueba de bondad de ajuste de ji-cuadrada mostró diferencias significativas

entre los siete estratos de profundidad considerados para cada género (x2=49.29, p<0.001,

g.l. 5 y x2=27.3, p<0.001, g.l. 5 respectivamente). Contrastando con esto, Porites tuvo una

distribución más homogénea a lo largo del gradiente de profundidad sin mostrar una

Sim

ilitu

d

Profundidad (m)

20

40

60

80

10012 2 4 14 8 6 10

43

preferencia evidente a algún estrato. Para ello no se evidenciaron diferencias significativas

entre los rangos de profundidad de distribución de este género (x2=6.8, p> 0.005, g.l. 4).

Tabla 4. Frecuencias observadas de colonias recolectadas de los tres géneros (Pocillopora, Porites y Pavona) en un gradiente de profundidad.

Profundidad (m) Pocillopora Pavona Porites

0 - 3.9 6 0 0

4 - 5.9 25 3 3

6 - 7.9 27 15 7

8 – 9.9 19 10 8

10 – 11.9 3 2 5

12 – 13.9 1 1 1

14 > 0 3 0

Total 81 34 24

En la tabla se observa que la mayor diversidad de Symbiodinium se encontró de

los 8 a los 10 metros, identificando un total de siete genotipos distintos a esta profundidad.

Los simbiontes con la mayor frecuencia de aparición fueron los tipos D1 y C1c, mismos

que se encontraron exclusivamente en Pocillopora y Pavona respectivamente.

El genotipo D1 se encontró en todos los estratos muestreados porque la

extracción de muestras se hizo de todas las profundidades observadas. Sin embargo, es

evidente que este simbionte es más abundante en estratos someros por la dominancia del

género Pocillopora, como se observa en la frecuencia acumulada del mismo. Para el

análisis de la prueba de bondad de ajuste de ji-cuadrada, solamente el simbionte D1

exhibió diferencias significativas (x2=15.12, p<0.001, g.l. 1) en sus frecuencias

acumuladas para los dos estratos de profundidad (somero y profundo). Para el resto, la

44

prueba no mostró diferencias, lo que sugiere la posibilidad de que estos simbiontes tengan

rangos amplios batimétricos sin tener una preferencia muy marcada en algún nivel de

profundidad (Tabla 5), o puede ser que el esfuerzo de muestreo haya sido insuficiente para

determinar alguna preferencia de distribución. Cabe mencionar que el C122 se encontró

exclusivamente en el estrato profundo.

Tabla 5. Frecuencias observadas de los tipos de simbiontes dinoflagelados a distintas profundidades y su frecuencia de aparición acumulada en dos estratos: somero (0-7) y profundo (8>). Prof (m) C C1w C121 C1c C122 C122a C1x D1 Total

2 -3.9 0 0 0 0 0 0 0 6 6

4 – 5.9 1 1 1 2 0 0 1 25 31

6 – 7.9 3 0 0 13 0 1 5 27 49

8 – 9.9 0 1 1 10 4 1 1 19 37

10 – 11.9 1 0 0 2 0 0 4 3 10

12 – 13.9 0 0 0 1 0 0 1 1 3

14 > 1 0 0 2 0 0 0 0 3

Total 6 2 2 30 4 2 12 81 139

Somero 0-7 4 1 1 15 0 1 6 58 86

Profundo 8> 2 1 1 15 4 1 6 23 53

45

VII.5. Distancias genética y geográfica entre las poblaciones de Symbiodinium

Los valores de la distancia genética entre las poblaciones de Symbiodinium se

encontraron entre 0.018 y 0.312 (Tabla 6). La menor diferenciación correspondió a las

poblaciones de La Mina y Mazunte y Bahía San Agustín y Mazunte, mientras los valores

con mayor distancia genética se mostraron en las poblaciones de Mazunte y La Entrega, y

La Mina y La Entrega.

Tabla 6. Distancia genética entre infrapoblaciones de Symbiodinium en las localidades muestreadas del litoral de Oaxaca y distancia geográfica entre ellas.

Distancia geográfica

Población Mazunte Ixtacahuite La Mina Tijera

Bahía San

Agustín La Entrega

Distancia

genética

Mazunte ----------- 7.83 8.41 32.57 34.92 46.72

Ixtacahuite 0.132 --------------- 0.71 24.70 27.06 38.89

La Mina 0.018 0.064 ------------ 24.22 26.56 38.34

Tijera 0.087 0.111 0.073 ---------- 2.34 14.88

Bahía San

Agustín 0.041 0.144 0.074 0.061

-------------- 12.70

La Entrega 0.312 0.139 0.285 0.185 0.174 --------------

Es posible observar una relación que indica que a mayor distancia geográfica

existe una mayor distancia genética entre las poblaciones de Symbiodinium de las

localidades. En la figura 9 se aprecia el comportamiento de la línea de tendencia ajustada

según un modelo lineal.

La ecuación utilizada fue la siguiente:

y = mx + b Coeficientes

a = 0.045983702

46

b = 0.003415757

0.0 8.0 16.0 24.0 32.0 40.0 48.00.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

Figura 9. Relación entre la distancia genética y la distancia geográfica encontrada entre pares de localidades en la costa de Oaxaca.

El modelo dicta que si dos poblaciones tienen una distancia genética con valor de 1

entonces son totalmente diferentes, en cambio si el valor es de 0 significa que son idénticas

genéticamente. La gráfica muestra que mientras las poblaciones de Symbiodinium se van

alejando geográficamente, su distancia genética va creciendo. La distancia genética entre

Mazunte y La Entrega y Mazunte y Bahía San Agustín es muy grande, alcanzando 0.312,

valor que es muy alto si se toma en cuenta que la distancia geográfica entre el par de

localidades que se está comparando no excede los 47 km, por lo que se puede deducir que

el cambio de una población a otra sucede muy rápido, a distancias muy cortas. La

r = 0.5809381

sd = 0.0739122

km

Dis

tanc

ia g

enét

ica

47

tendencia indica que en la costa de Oaxaca las poblaciones de Symbiodinium tienen cierto

aislamiento y su flujo genético debe ser limitado.

48

VIII. DISCUSIÓN

VIII.1. Diversidad genética de Symbiodinium

En el presente trabajo se identificaron los clados de Symbiodinium encontrados en

los corales pétreos de la costa de Oaxaca. Se analizaron tres géneros (Pavona, Pocillopora

y Porites) y en total se hallaron los clados C y D de dinoflagelados simbiontes.

Los resultados obtenidos fueron muy similares a otros que se han reportado para el

Pacífico Mexicano. LaJeunesse et al. (2008, sometido) identificaron dinoflagelados

simbióticos de cnidarios en La Paz y en Bahía de Banderas y al comparar esos datos con

los del presente estudio, es posible observar un patrón muy claro en toda la región (Tabla

7): en el género Pocillopora, la mayoría de los simbiontes pertenecen al clado D aunque en

algunos sitios se han identificado colonias del mismo género que albergan simbiontes del

Clado C (Fig. 10). En el género Pavona solo clado C, del cual solamente se han encontrado

de uno a tres genotipos por sitio (Fig. 11). Mientras que el género Porites está dominado

por el Clado C, encontrando de cinco a siete genotipos por sitio, a excepción de Bahía de

Banderas en donde hubo una asociación con el clado D (Fig. 12). Lo anterior muestra que

la diversidad de Symbiodinium dentro de este género es alta en el Pacífico Mexicano.

49

Tabla 7. Comparación de las asociaciones de alga-coral en tres regiones del Pacífico Mexicano

(Bahía de La Paz, B.C.S., Bahía de Banderas, JA y Huatulco, OAX).

Sitio/Género y tipo de simbionte

Bahía de La Paz (LaJeunesse et

al., 2008)

Bahía de Banderas(LaJeunesse,

sometido)

Huatulco, Oaxaca(Presente trabajo)

Pocillopora N=187 N=182 N=81

D1 70.6% 97.25% 100%

D1g-h 1.09%

C1b-c 25.6%

C1b-c/D1 3.7%

C1b-f 0.5%

C15 1.1%

Pavona N=14 N=15 N=30

C1c 100% 66.6% 83%

C1 13.3%

C 20% 17%

Porites N=45 N=25 N=24

C66 22.2%

C66a 28.8%

C66b 4.4%

C1 40% 16%

C75 4.4%

C1u 36%

CB1 4%

C15a 8%

C1v 20%

C 8% 8.3%

D1 8%

C1w 8.3%

C1x 50%

C121 8.3%

C122 16.6%

C122a 8.3%

50

En comparación con estudios de zooxantela que se han realizado en distintos

lugares del mundo (LaJeunesse, 2002, 2003, 2004b, LaJeunesse et al., 2008), los

resultados del presente trabajo indican que la diversidad de Symbiodinium en la costa de

Oaxaca es relativamente alta. Dentro del género Porites, hubo seis genotipos diferentes en

24 colonias muestreadas, a lo largo de una distancia corta (< 50 km), y además el género se

ha encontrado asociado con un número de genotipos igual o menor en localidades más

lejanas entre si que las del presente estudio y en un mayor número de colonias analizadas

(N> 30) (LaJeunesse, 2002, 2004b; Paz-García et al., 2008). El género Pavona, con dos

tipos de simbiontes, se comportó de forma similar a las otras dos regiones del Pacífico

Mexicano (LaJeunesse, 2003), en donde este coral alberga uno o dos tipos de alga.

Pocillopora por su parte, al solo tener un tipo del clado D en Oaxaca, exhibió una

diversidad extremadamente baja, ya que se analizaron colonias de seis especies, y el

género se ha encontrado asociado a diversos clados de simbiontes e incluso una sola

especie se ha encontrado albergando dos o mas tipos de simbionte en el Pacífico central y

el oeste (LaJeunesse et al., 2004b; Magalon et al., 2007).

51

Figura 10. Diversidad de Symbiodinium dentro del género Pocillopora en tres regiones del Pacífico Mexicano, según LaJeunesse et al. (2008), LaJeunesse et al. (sometido) y el presente estudio.

Figura 11. Diversidad de Symbiodinium dentro del género Pavona en tres regiones del Pacífico Mexicano, según LaJeunesse et al. (2008), LaJeunesse et al. (sometido) y el presente estudio.

52

Figura 12. Diversidad de Symbiodinium dentro del género Porites en tres regiones del Pacífico Mexicano, según LaJeunesse et al. (2008), LaJeunesse et al. (sometido) y el presente estudio.

En Oaxaca, el genotipo más abundante fue el D1 dentro del género Pocillopora,

encontrándose presente en todas las especies muestreadas (Tabla 2). Esta dominancia se

observa también en los otros lugares estudiados del Pacífico Mexicano (LaJeunesse et al.,

2008; Paz-García et al., 2008) lo que sugiere que este genotipo es generalista y común,

exhibiéndose en todo un género, a distintas profundidades e incluso en distintas regiones

geográficas. Observaciones de que corales que albergan simbiontes pertenecientes al clado

C se blanquearon, mientras los corales D se mantuvieron sanos en varios lugares del

mundo (Baker et al., 2004) llevaron a la suposición de que el clado D o por lo menos

algunos de sus representantes, son más tolerantes que otros a un rango de presiones

ambientales, encontrándose normalmente en corales que habitan aguas cálidas alrededor

del mundo (Baker et al., 2004, Fabricius et al., 2004; Mostafavi et al., 2007), resistiendo

cambios extremos de alta o baja temperatura y luz, en ambientes de alta salinidad (Ulstrup

y van Oppen, 2003), o que reciben impactos terrestres severos que resultan en una alta

53

turbidez (van Oppen et al., 2001; Chen et al., 2005). Todo esto concuerda con la presencia

del clado D en la costa de Oaxaca, al ser una zona tropical con una temperatura promedio

de 28.2° C, sin variaciones extremas a lo largo del año y con ríos que desembocan en la

zona (López-Pérez et al., 2008). La dominancia del citado tipo de zooxantela puede

deberse a que en general, tiene tolerancia térmica en su mecanismo fotosintético (Rowan,

2004), así como a la alta turbidez o como argumenta Toller et al. (2001) simplemente es un

simbionte con mucha resiliencia.

Dentro del Pacífico Mexicano, han ocurrido diversos eventos de blanqueamiento

masivo; el más reciente es el fenómeno de Oscilación Sureña de El Niño en 1997/1998, en

el cual en La Paz el 30% de los corales se blanquearon (Reyes-Bonilla, 2001), porcentaje

equivalente a la proporción de corales que actualmente albergan simbiontes del clado C1b-

c en esta zona (Fig. 10, LaJeunesse et al., 2008). En Panamá se observó como resultado del

mismo evento, que las colonias que albergaban simbiontes del clado D aumentaron de 26%

(1995) a 61% (2001) (Glynn et al., 2001). Las comunidades coralinas de Oaxaca fueron las

más afectadas con una mortalidad de más del 60% de cobertura en 1997-98 (Reyes-Bonilla

et al., 2002) y hoy es posible observar que el 100% de las colonias de Pocillopora albergan

el clado D. Aunque no se sabe qué simbiontes se encontraban en el género Pocillopora

antes del presente estudio, se puede inferir que en todo el Pacífico Oriental hubo un

incremento aparente en la abundancia del clado D después del blanqueamiento por causa

de una mortalidad diferencial de los corales, siendo aquellos asociados al D los que

sobrevivieron y han persistido en asociación con el género en cuestión, hasta la actualidad.

Baker et al. (2004) señalan que el clado D se ha encontrado en hospederos que se están

recuperando de un evento de blanqueamiento, lo que podría estar sucediendo en Oaxaca,

cuyos arrecifes se encuentran todavía en proceso de recuperación.

54

A nivel mundial, se ha encontrado que el género Pocillopora se asocia

principalmente con representantes de zooxantela pertenecientes al clado C, y rara vez al

clado A (Magalon et al., 2007), sin embargo, en el Pacífico del este es la única región en

donde el clado D es dominante en este género. Además del efecto del ENSO, esto podría

estar relacionado con el aislamiento extremo que tienen los corales de la provincia del

Pacífico oriental. Duda y Lessios (2009) entre otros, indicaron que la barrera del Pacífico

del este es la más efectiva del mundo en cuanto a dispersión larval, ya que esta región

presenta características ambientales únicas, y altas variaciones en nutrientes, temperatura y

turbidez que contrastan con el Pacífico central y oeste (Glynn y Ault, 2000). Pocillopora es

un género inmigrante del Indo-Pacífico, apareciendo por primera vez durante el

Pleistoceno en el Pacífico oriental (López-Pérez, 2008). Dado que su tipo algal D es único

en esta región, es posible que su presencia sea el resultado de larvas albergando este

simbionte que han migrado desde el océano Indo-Pacífico hasta el Pacífico oriental.

López-Pérez y Hernández-Ballesteros (2004) mencionaron que el 66% de la

composición de especies en el área de Huatulco es de origen del Indo-Pacífico y el resto

son especies nativas del Pacífico oriental. El potencial de dispersión para el género en

cuestión es de mas de 100 días (Harii et al., 2002), permitiendo su larga migración a través

del Pacífico.

Dentro de los géneros Porites y Pavona se encontraron dinoflagelados simbiontes

pertenecientes al clado C y sus variantes (Fig. 4). Este último domina los corales del

océano Pacífico (Fig. 11 y 12) y tiene mas de 100 tipos distintos descritos hasta el 2004

(Pochon et al., 2004). Es el grupo de simbiontes mas abundante y que contiene el mayor

número de variantes entre taxa de cnidarios hospederos a nivel mundial (LaJeunesse, 2002;

LaJeunesse et al., 2003, 2004b, Knowlton y Rohwer, 2003). Fue posible observar esta

diversidad en los corales pétreos de Oaxaca, en los que el clado C se encontró representado

55

por siete diferentes genotipos de los cuales cinco se identificaron exclusivamente en

Porites, uno se encontró solamente en Pavona y uno se observó en ambos géneros (Fig. 4).

Estudios sobre los dinoflagelados que se han identificado dentro del clado C sugieren que

en general hay una alta especificidad dentro de las asociaciones que forman las algas con

sus hospederos (Baker y Rowan, 1997), como se puede observar en las colonias del género

Porites de todas las localidades muestreadas (Fig. 4).

La variabilidad entre los tipos de simbiontes de diferentes colonias de P.

panamensis puede estar bajo la influencia de factores ambientales y biológicos (Paz-García

et al., 2008). Se han identificado múltiples variaciones en secuencias de ADN dentro del

clado C, y se piensa que esto representa una diversificación rápida de taxa ancestrales

(LaJeunesse, 2001, 2005; Rodriguez-Lanetty, 2003). Atributos ecológicos, evidencia

biogeográfica y relaciones filogenéticas, indican que los clados C3 y C1 son linajes

originales de los que han evolucionado la mayoría de los diversos genotipos dentro del

actual clado C (LaJeunesse, 2005; Sampayo et al., 2009). Aquí presentamos una hipótesis

para la gran variabilidad del clado C en el Pacífico oriental, con base en la historia

evolutiva de sus hospederos. La especie P. panamensis es local y data desde el Plioceno

tardío, mientras que el género Pavona llegó en el Plio-Pleistoceno y se especió en P.

gigantea (López-Pérez y Budd, 2009). La diferenciación genética de los tipos de

simbiontes del clado C en la costa de Oaxaca entonces, podría ser el resultado del

asentamiento de larvas provenientes del Indo-Pacífico con simbiontes del clado C1 en el

caso del género Pavona, y de linajes ancestrales del clado C1 asociados a Porites

encontrados en el Pacífico oriental antes del cierre del Istmo de Panamá, ya que especies

cercanas evolutivamente como P. colonensis Zlatarski, 1990 se han observado asociadas

con el clado C1 en el mar Caribe (LaJeunesse, 2002; Forsman et al., 2006). Incluso se ha

sugerido que la presencia de una especie endémica de Porites en el Caribe y una en el

56

Pacífico y la similitud que existe entre ellas, son indicadores de que probablemente estas

sean especies geminadas que evolucionaron después del cierre del Istmo de Panamá hace

2-3.5 millones de años (Weil, 1992).

Pasando a otros tópicos, al comparar la diversidad genética de Symbiodinium con la

estrategia reproductiva de su hospedero, es posible observar una tendencia que indica que

si la reproducción del coral es sexual, tendrá mayor diversidad de simbiontes, y si es

asexual, portará menor diversidad de estos.

La especie P. panamensis, en la que se encontró la mayor diversidad de simbiontes,

se reproduce de manera sexual y es gonocórica con fertilización interna (Mora-Pérez,

2005). Este coral incuba sus larvas plánulas y es uno de los pocos géneros que tiene

transmisión vertical, o sea los descendientes del hospedero adquieren sus simbiontes

directamente de la colonia madre (Glynn et al., 1994). En varios sistemas simbióticos que

tienen este modo de transmisión, el aislamiento genético y la selección natural promueven

la especialización de simbiontes (Douglas, 1998; Loh et al., 2001), lo cual podría estar

favoreciendo la alta especificidad de alga-coral encontrada en la costa de Oaxaca. En el

Pacífico mexicano se reproduce durante 10 meses del año, por lo que pueden liberar larvas

plánulas continuamente, incluso cada mes (Mora-Pérez, 2005). Este modo de reproducción

tiene importantes implicaciones ecológicas ya que al tener una capacidad de reproducción

sexual, quiere decir que el intercambio genético es constante y el reclutamiento es continuo

(Medina-Rosas, 2000), aumentando la probabilidad de producir nuevas asociaciones de

alga-coral. La recombinación en el animal puede favorecer la presencia de variaciones y

mutaciones favorables en el genotipo del alga para favorecer los procesos de

reconocimiento químico entre ambos. Este escenario aumenta la probabilidad de la

aparición de nuevas asociaciones simbióticas favorables, que pueden ser más flexibles o

mostrar mayor resiliencia a perturbaciones externas.

57

Contrario al género Porites, las especies del género Pocillopora se han clasificado

como hermafroditas (Glynn et al., 1991). Además se sabe que se pueden reproducir tanto

de manera sexual como asexual, pero el género presenta un cambio en su tipo de

reproducción dependiendo de la región biogeográfica en la que se encuentra (Chavez-

Romo y Reyes-Bonilla, 2007). En el Pacífico central y el oeste, se reproduce por

fertilización interna y anida a sus larvas, contrario al Pacífico Tropical del este en donde se

reproduce por fertilización externa y liberación de larvas (Glynn et al., 1991; Glynn,

1999). Sin embargo, diversos trabajos han propuesto que en Oaxaca la reproducción del

género es principalmente asexual por fragmentación. Mora-Pérez (2002) realizó un estudio

de reclutamiento en la zona y sugirió que el alto número de reclutas de P. panamensis y la

diferencia en sus tallas son indicadores de que esta especie se reproduce durante todo el

año. En cambio, dentro del género Pocillopora solamente se encontró un recluta sexual,

pero se observaron varios fragmentos, indicando que posiblemente la especies de éste

género dependen mas de la reproducción asexual que la sexual, para mantener sus

poblaciones locales. Esto podría ser una razón por la cual en la costa de Oaxaca todas las

especies del género presentaron el genotipo D1, ya que si la reproducción es

principalmente asexual, la división mitótica produce células hijas idénticas a la célula

madre y la probabilidad de que aparezcan mutaciones disminuye, además si se reproduce

por fragmentación no hay cambios en el animal ni en su zooxantela.

Un tercer caso lo presenta Pavona, que libera sus gametos a la columna de agua en

donde estos son fertilizados, lo cual puede tener implicaciones en la adquisición de

zooxantela por parte de las larvas. Sin embargo, también se ha reportado como

hermafrodita con fertilización externa, pues algunas colonias han mostrado

hermafroditismo secuencial o gonocorismo (Glynn et al., 1996). Se reproduce activamente

durante todo el año, en el Pacífico Mexicano se reproduce sobre todo sexualmente

58

(Rodríguez-Troncoso, 2006; Saavedra, 2007), favoreciendo la dispersión de estadíos

planctónicos como el principal mecanismo de colonización y conexión de poblaciones

establecidas, resultando en un mismo acervo genético entre las poblaciones (Ayre et al.,

1997). Se podría decir que este tipo de reproducción es el punto medio entre la

fragmentación que presenta Pocillopora y la incubación de larvas que lleva a cabo Porites,

y siguiendo con la tendencia, Pavona tuvo una diversidad de simbiontes intermedia

comparado con los dos géneros anteriores.

Es posible observar este mismo patrón en algunas especies del Caribe en donde

aquellas que son gonocóricas e incuban sus larvas como P. astreoides Lamarck, 1816 y P.

furcata Lamarck, 1816 tienen mas de dos tipos de simbiontes y las que tienen fertilización

externa o/y son hermafroditas como Acropora cervicornis (Lamarck, 1816) albergan un

solo tipo de alga.

VIII.2. Relación entre los tipos de dinoflagelados simbióticos y su localidad de

ocurrencia

La composición de especies dentro de las poblaciones de dinoflagelados

simbióticos del género Symbiodinium en las seis localidades fue diferente, a pesar de que

entre éstas, la distancia no excede los 50 km. La infra comunidad con mayor diversidad

estuvo en La Tijera con cinco tipos de dinoflagelados. Ixtacahuite, La Mina, Bahía San

Agustín y La Entrega tuvieron cuatro tipos y Mazunte solamente dos (Tabla 3). Las

localidades compartieron algunos tipos de simbiontes, los mas comunes siendo el D1, C1x

y C1c (≥ 4 localidades).

Algunos de los factores importantes que podrían promover la diferenciación

genética de las poblaciones de Symbiodinium en las localidades analizadas, es la presencia

59

de barreras que impidan un flujo genético entre localidades, como se ha observado en

diversos estudios de otros organismos en los que se han registrado genotipos únicos de esas

poblaciones, a lo largo del Pacífico Mexicano (Chávez-Romo, 2009; Saavedra, 2007). La

distancia geográfica (Ver sección VIII.4), discontinuidad del hábitat, disponibilidad de

simbiontes en el ambiente, gradientes de temperatura y salinidad, variaciones de marea y

patrones de circulación oceánica (Chávez-Romo, 2009) son parámetros oceanográficos

relevantes que podrían estar ejerciendo presiones de selección distintas, dependiendo de la

zona. Lo anterior, aunado a los factores bióticos (diversidad del hospedero y su

abundancia, diversidad de simbiontes y abundancia) pueden controlar no solamente la

presencia/ausencia de simbiontes, sino su especificidad, por lo que en Oaxaca algunos

tipos de algas pueden ser muy generalistas pero los mismos en otros lugares del Pacífico

pueden presentar una muy alta especificidad con sus hospederos. Esto se puede observar

con el tipo C1c, el cual en el Golfo de California al igual que en Oaxaca se ha reportado

con el género Pavona pero en el Pacífico central y occidental tiene una alta fidelidad con

Pocillopora. Esta variación en especificidad que exhibe un simbionte dependiendo de la

región geográfica se ha documentado en varias especies (Iglesias-Prieto et al., 2004). El

tipo C (no definido) estuvo presente en dos géneros: Porites y Pavona, observándose para

el primer género en La Mina y para el segundo en Ixtacahuite. Sin embargo, en Tijera, este

simbionte se encontró asociado a ambos géneros, lo que indica que este simbionte no

exhibe tanta especificidad como otros, aunque no se puede descartar la posibilidad de un

error durante el muestreo o el procesamiento de organismos. La variación en especificidad

de los simbiontes demuestra su flexibilidad, ya que tienen la capacidad de especializarse a

un hospedero particular en una región y ser generalistas o no mostrar preferencia a algún

hospedero en otro sitio, variando su nivel de especificidad dependiendo de la región

geográfica en la que se encuentra (LaJeunesse et al., 2004a, Sampayo et al., 2007).

60

La Entrega fue la localidad más distinta, con dos genotipos exclusivos de esa

localidad, aunque San Agustín también tuvo un genotipo único (Tabla 3). Entre estos dos

sitios se encuentra el Río Cacaluta, un río de cauce sinuoso que drena una superficie de 49

km y descarga sus aguas al mar en época de lluvias (Gómez-Rojo et al., 2006), lo cual

podría estar afectando la calidad del agua, la salinidad, la temperatura, la turbidez y/u otros

parámetros oceanográficos de la zona y por lo tanto podría influir en la presencia/ausencia

de ciertos simbiontes o en su supervivencia.

Existen factores de selección y de variación local en los sitios que pueden

favorecer la diferenciación genética entre corales. López-Pérez y Hernández-Ballesteros

(2004), observaron que algunas comunidades coralinas de Huatulco están más expuestas a

fenómenos naturales (huracanes, tormentas) y antropogénicos (actividades turísticas) que

otras y sugieren que Bahía San Agustín ha tenido un menor impacto ante huracanes que La

Entrega, localidad que además de sufrir más daños que la anterior, ha tenido un mayor

impacto turístico. Los mismos autores mencionan que Tijera y Mazunte, que son los

arrecifes más norteños de Oaxaca, fueron afectados por temperaturas bajas después del

fenómeno Oscilación del Sur El Niño en 1997/1998. Estas diferencias en frecuencia e

intensidad de diversas perturbaciones externas pueden afectar en la diferenciación genética

de las poblaciones ya que podría haber mortalidad diferencial entre holobiontes afectando

el transporte de larvas y/o fragmentos de colonias coralinas. En el presente estudio, La

Mina e Ixtacahuite se encuentran localizadas entre Tijera y Mazunte lo que hace que estas

cuatro localidades sean las mas norteñas, entre estas se observa una clara similitud en

cuanto a la composición de especies de simbiontes que contrasta con La Entrega y Bahía

San Agustín que son las más distintas. Como se mencionó anteriormente, esto podría estar

relacionado con las perturbaciones que han favorecido el transporte de organismos entre

las localidades más cercanas.

61

VIII.3. Relación entre tipos de dinoflagelados simbióticos y la profundidad

En algunas especies de coral se ha reportado una distribución batimétrica

dependiente del tipo de simbionte que albergan, lo cual sugiere que además de tener

diferentes niveles de especificidad de hospedero-alga, algunos tipos de simbiontes también

exhiben una zonación a diferentes profundidades (Frade et al., 2008). Iglesias-Prieto et al.

(2004) reportaron que en el Golfo de California, las algas que habitan en colonias de P.

verrucosa que crecen a 2.5 m están expuestas a una irradiancia cuatro veces mayor que las

algas de P. gigantea a 9.5 m; sin embargo, ambas experimentan presiones máximas

similares en el fotosistema II ya que sus simbiontes algales tienen una capacidad

diferencial de ajustar su aparato fotosintético a distintas intensidades y saturaciones de luz,

determinando los límites inferiores de distribución de sus hospederos respectivos (Iglesias-

Prieto et al., 2004). Esto podría explicar la zonación observada en Oaxaca, en donde el

género Pocillopora exhibió una preferencia por profundidades que van de 4 a 8 metros,

mientras Pavona de los 6 a los 10 metros, contrastando con Porites, el cual tuvo una

distribución más homogénea a lo largo de la columna de agua sin mostrar una tendencia a

alguna estrato específico (Tabla 4). Al mismo tiempo, los simbiontes D1 y C1c tuvieron

mayor frecuencia de aparición de los 4 a los 7 y de los 6 a los 9 metros, respectivamente

(Tabla 5), concordante con las profundidades de distribución del género al que pertenecen,

ya que el tipo D1 se encontró exclusivamente en el género Pocillopora y el C1c en

Pavona. Por último, para los tipos C1x y C no hubo una preferencia muy marcada (Tabla

5) y estos simbiontes se encontraron en Porites, indicando que el género y los simbiontes

tienen rangos amplios de distribución sin tener una preferencia muy marcada en algún

intervalo de profundidad.

62

El establecimiento de simbiosis específicas entre Symbiodinium adaptado a

diferentes condiciones y a múltiples especies de hospederos puede resultar en la

diversificación de hábitat y recursos para el holosimbionte a lo largo de gradientes de luz

mediadas por la profundidad (Iglesias-Prieto y Trench, 1997), pues reducen la competencia

por espacio a lo largo de un gradiente de irradiancia (Muscatine y Porter 1977; Iglesias-

Prieto y Trench, 1997).

Se han discutido dos hipótesis para explicar la relación que existe entre la zonación

vertical de los corales y las características fisiológicas de cada tipo de simbionte. La

primera sugiere que en caso de no haber especificidad, las asociaciones observadas entre el

taxón algal y la especie del hospedero estarían determinadas por los patrones de

distribución de los corales, ya que habría un proceso de selección de hábitat por parte del

alga y ésta infectaría a los hospederos que estén más cercanos a sus condiciones óptimas de

luz (Rowan y Knowlton, 1995). Otra posibilidad es la selección del simbionte por parte del

hospedero después de haberse establecido en algún sitio, para algas adaptadas a las

condiciones de luz locales prevalecientes en el lugar (Iglesias-Prieto et al., 2004). La

segunda hipótesis establece que la distribución vertical observada de los corales podría ser

consecuencia de la habilidad diferencial de los simbiontes de explotar la luz, ya que las

asociaciones entre algas y hospederos están determinadas por compatibilidad biológica y

no por condiciones ambientales (Iglesias-Prieto y Trench, 1997). Los resultados de este

estudio apoyan la segunda hipótesis porque sugieren una alta especificidad entre las

asociaciones encontradas, ya que el tipo D1 se observó en todas las muestras de

Pocillopora, el C1c en Pavona y los tipos C1x, C1w, C121, C122 y C122a se identificaron

exclusivamente en Porites (Figura 4), a pesar de que la recolecta de estos géneros fue a

diferentes profundidades a partir de los 2.5 metros en adelante para Pocillopora, y los 5

63

metros en adelante para Pavona y Porites, en donde la cantidad de luz varía sensiblemente

(Falkowski et al., 1984).

VIII.4. Flujo genético y aislamiento por distancia

En los resultados obtenidos fue posible distinguir claramente una relación que

indica que a mayor distancia geográfica existe un mayor aislamiento genético. Se observó

que Ixtacahuite y La Mina tuvieron una composición de especies idéntica y son las

localidades más cercanas, mientras Mazunte y La Entrega son las localidades más distantes

y menos similares (Fig. 7). Este fenómeno se ha descrito en diversos estudios, Chávez-

Romo (2009) observó la misma relación entre distancia genética y distancia geográfica

para las poblaciones de P. damicornis en diferentes zonas del Pacífico Mexicano y Paz-

García et al. (2008) lo documentó para P. panamensis en el Golfo de California. En los

resultados del presente trabajo, la tendencia de la línea (Fig. 9) indica que conforme va

aumentando la distancia geográfica, la genética también lo hace, hasta llegar a un máximo

de 46.72 km de distancia y una distancia genética con valor de 0.312. Se puede inferir que

en la región de Oaxaca, cuando la distancia entre poblaciones de Symbiodinium es mayor,

el intercambio genético se vuelve muy limitado y ello da como resultado la posible

presencia de distintas metapoblaciones en el Pacífico Tropical Mexicano. Esta observación

es clave y puede usarse como premisa para estudiar el intercambio genético, rangos de

dispersión en larvas y para evaluar la conectividad que tienen las poblaciones en Oaxaca

con otras hacia el norte y sur.

El presente estudio es el primero en documentar la asociación de Porites con los

tipos C121, C122, C122a, C1w y C1x, por lo cual su presencia en esta región indica que

como sugieren Santos et al. (2004), el aislamiento a largo plazo de simbiontes bajo ciertas

64

presiones ambientales, puede contribuir a la evolución de nuevas combinaciones que son

distintas geográficamente e incluso a la especiación. Si esto sucede, las presiones de

selección local y geográfica pueden afectar las combinaciones de simbionte-hospedero y

sus distintas interacciones. Por lo tanto, en algunas ocasiones la presencia o ausencia de un

simbionte o un holobionte, puede indicar la existencia o ausencia de flujo genético entre

poblaciones de Symbiodinium de distintas regiones. LaJeunesse (2005) sugirió que

probablemente la región del ITS2 en algunos “tipos” de Symbiodinium se ha diversificado

más rápido (o lento) que en otros; ejemplos de esto se han podido observar en anémonas

del Pacífico o corales pocilopóridos en donde se han encontrado asociados con linajes muy

raros y/o específicos de un hospedero que pueden haber sido sometidos a una fuerza de

evolución rápida. Es factible que esta región (ITS2) en el clado C tenga una tasa de

evolución más rápida que los otros clados, y sea por esta razón que este grupo es tan

diverso en Oaxaca, posiblemente a causa de aislamiento geográfico a largo plazo.

Finalmente, otro factor que contribuye al aislamiento es el tipo de reproducción, las

colonias de P. panamensis comienzan a reproducirse cuando alcanzan una talla de 5 cm2 y

sus larvas se asientan a pocos metros de las colonias madre, lo cual podría ser una limitante

en su capacidad de dispersión (Glynn y Ault, 2000), causando un aislamiento geográfico

entre las diferentes localidades y dando como resultado diferentes genotipos en cada

localidad o creando metapoblaciones de P. panamensis, lo que podría estar sucediendo en

algunas localidades.

65

IX. CONCLUSIONES

1. La diversidad genética de Symbiodinium en la costa de Oaxaca es relativamente alta

con respecto al Pacífico Mexicano y los dinoflagelados analizados pertenecen a los clados

C y D.

2. El género Pocillopora se encuentra asociado con simbiontes del clado D mientras los

géneros Porites y Pavona forman relaciones simbióticas con representantes del clado C.

3. Las poblaciones de Symbiodinium son diferentes en la mayoría de las localidades, lo

cual indica que el flujo genético en la zona de Huatulco es limitado y que existen presiones

ambientales que actúan a nivel local.

4. Existe una relación que indica que a mayor distancia geográfica existe una mayor

distancia genética, por lo menos para la especie P. panamensis, ya que las localidades más

cercanas entre si son similares y las lejanas son distintas.

5. El género Porites se encontró asociado a siete genotipos distintos, algunos exclusivos

de alguna localidad, lo cual sugiere una alta especificidad entre el simbionte y su

hospedero.

6. Existen varios factores bióticos y abióticos que influyen en la presencia/ausencia de los

tipos de simbiontes, en su especificidad y en su potencial de infectar a distintos

hospederos.

66

X. RECOMENDACIONES

Para futuros estudios es necesario estandarizar el número de muestras de cada especie de

coral y por cada estrato de profundidad para facilitar su estudio y la realización de los

análisis.

Sería de utilidad complementar este estudio con otros que se enfoquen a áreas adyacentes a

la costa de Oaxaca para determinar el flujo genético entre estas zonas y la influencia que

tienen los parámetros oceanográficos sobre esto. Por otro lado, estudios paralelos de la

genética poblacional de las especies de corales, ayudarían a entender la conectividad entre

sitios y la relación con el simbionte, comprendiendo así mejor la dinámica del holobionte.

67

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