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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO PROGRAMA DE POSGRADO EN CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGÍA ECOLOGÍA POBLACIONAL Y REPRODUCTIVA DE Bopyrina abbreviata (ISOPODA, BOPYRIDAE) EN LA LAGUNA DE TÉRMINOS, CAMPECHE T E S I S QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: DOCTOR EN CIENCIAS PRESENTA: M. EN C. JESÚS ROMERO RODRÍGUEZ TUTOR PRINCIPAL: DR. RAMIRO ROMÁN CONTRERAS INSTITUTO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGÍA MIEMBROS DEL COMITÉ TUTOR: DR. ENRIQUE LOZANO ÁLVAREZ INSTITUTO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGÍA DR. FERNANDO ÁLVAREZ NOGUERA INSTITUTO DE BIOLOGÍA DR. JAVIER ALCOCER DURAND FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA DR. SERGIO CHÁZARO OLVERA FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA MÉXICO, D. F. JULIO DE 2014 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús i A mis padres: Adriana Guadalupe Rodríguez Jandete y José Arturo Romero Con su esfuerzo, ejemplo, apoyo incondicional y cariño han formado la persona que soy. A mis hermanos: Cristina, Arturo y Adrián Cómplices en esta larga jornada. Lo importante son todos esos buenos momentos que siempre estarán presentes. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús ii AGRADECIMIENTOS La realización del presente estudio no hubiera sido posible sin la colaboración de diversas personas, a quienes deseo manifestar mi reconocimiento y más profundo agradecimiento. A las autoridades del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología por las facilidades y apoyo otorgado para el desarrollo del presente trabajo. Al Dr. Ramiro Román Contreras por dedicarme su apoyo y enorme paciencia durante la dirección de la presente tesis, por confiar en mi capacidad para realizar este logro académico, por las incontables revisiones, correcciones, comentarios y sugerencias que sin lugar a duda dieron forma y enriquecieron este trabajo. A los miembros del comité tutoral: Dr. Enrique Lozano Álvarez, Dr. Fernando Álvarez Noguera, Dr. Javier Alcocer Durand y Dr. Sergio Cházaro Olvera por sus acertadas observaciones y comentarios siempre orientados a mejorar este trabajo. A los doctores: Alec Torres Freyermuth, Fernando Álvarez Noguera, Guadalupe de la Lanza Espino, Jaime Urrutia Fucugahuchi y Javier Alcocer Durand por formar parte de mi jurado de Candidatura, el cual resultó verdaderamente enriquecedor. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) por la beca de Doctorado (170315/170315) otorgada para la realización de este trabajo. Al Posgrado en Ciencias del Mar y Limnología por todo el apoyo otorgado, muy en especial a la coordinadora Dra. Gloria Vilaclara Fatjo por brindarme su confianza y ánimo durante el proceso de ingreso al Doctorado. Asimismo, al personal del Posgrado (Chantal Ruíz Guerrero, Diana Juárez Bustos, Gabriela Almaráz Mejía y Guadalupe Gogoy Medina) por su atención siempre tan amable y eficiente. Al M. en C. Mario Martínez Mayén (Unidad de Ecología, ICMyL-UNAM) por su colaboración durante el trabajo de campo, por las sugerencias, comentarios y el préstamo de literatura que en mucho facilitaron la culminación de este trabajo y las dos publicaciones derivadas del mismo. Al Biol. Hernán Álvarez Guillén y Lic. J. Andrés Reda Deara (Unidad Académica El Carmen-ICMyL) por su invaluable ayuda en las arduas jornadas de muestreo durante todo el periodo del trabajo de campo. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús iii Al M. en C. Héctor M. Alexander Valdés (Unidad de Procesos Oceánicos, ICMyL- UNAM) por su apoyo en el análisis fisicoquímico de las diversas muestras de agua. Al Dr. José Luis Villalobos Hiriart por su asesoría y comentarios que enriquecieron el presente documento. Al M. en C. José Luis Bortolini Rosales (Departamento de Biología Comparada, Facultad de Ciencias, UNAM) por su colaboración en el procesamiento del material biológico utilizado para el apartado de análisis histológico y revisión del capítulo referente al desarrollo ovárico de Bopyrina abbreviata. Al Dr. Marco A. Martínez Muñoz y al M. en C. Margarito Álvarez Rubio (Posgrado del ICMyL-UNAM) por su invaluable ayuda en el análisis y procesamiento estadístico de varios de los datos obtenidos en la tesis aquí presentada. Al Dr. Gerardo Pérez Ponce de León (Instituto de Biología, UNAM) por su asesoría y préstamo de literatura para atender los comentarios y correcciones de una de las publicaciones derivadas del presente estudio. Al Dr. Guillermo Woolrich Piña (Departamento de Ingeniería Geológica, IPN) por la asesoría estadística brindada durante el desarrollo de este trabajo, pero sobre todo por su apoyo, consejos y palabras de aliento desde el primer intento de ingreso al Posgrado. Al Biol. Eduardo López Curiel por toda la asistencia logística ofrecida durante el periodo de muestreo que facilitó enormemente las difíciles jornadas de trabajo de campo, por tan buenas y gratas conversaciones, pero en particular por brindarme su amistad sincera. A Luz por acompañarme en el momento más complicado de este periodo, tu sola presencia me reconfortó, animó y permitió superar un obstáculo que parecía insalvable. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús iv ÍNDICE RESUMEN ......................................................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN GENERAL ................................................................................................................ 3 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................ 5 ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................................................................ 5 CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS ....................................................... 10 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................................... 10 REGISTRO FÓSIL ....................................................................................................................................................................13 EVOLUCIÓN ENTRE LOS BOPYRIDAE .............................................................................................................................. 14 BIOGEOGRAFÍA ...................................................................................................................................................................... 17 IMPACTO DE LA INFESTACIÓN POR ISÓPODOS BOPÍRIDOS Y SU POTENCIAL APROVECHAMIENTO ............. 19 CAPÍTULO II. CARACTERÍSTICAS POBLACIONALES Y REPRODUCTIVAS DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA .................................................................................................................................. 23 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................................... 23 ANTECEDENTES ..................................................................................................................................................................... 24 HIPÓTESIS ................................................................................................................................................................................ 25 PREGUNTAS A RESPONDER ................................................................................................................................................. 25 OBJETIVOS PARTICULARES ................................................................................................................................................ 26 MATERIAL Y MÉTODOS ....................................................................................................................................................... 26 RESULTADOS .......................................................................................................................................................................... 30 Estructura poblacional y crecimiento .......................................................................................................................... 31 Proporción sexual y talla de madurez .......................................................................................................................... 32 Fecundidad, desarrollo y pérdida de huevo .............................................................................................................. 34 Parámetros ambientales y su relación con los aspectos reproductivos de H. zostericola ...................... 36 DISCUSIÓN ............................................................................................................................................................................... 38 Estructura poblacional y crecimiento .......................................................................................................................... 38 Proporción sexual y talla de madurez .......................................................................................................................... 41 Fecundidad, desarrollo y pérdida de huevo .............................................................................................................. 42 Parámetros ambientales y su relación con los aspectos reproductivos de H. zostericola ...................... 44 CAPÍTULO III. ATRIBUTOS POBLACIONALES DE BOPYRINA ABBREVIATA .................................... 47 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................................... 47 ANTECEDENTES ..................................................................................................................................................................... 48 HIPÓTESIS ................................................................................................................................................................................ 50 PREGUNTAS A RESPONDER ................................................................................................................................................. 50 ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús v OBJETIVOS PARTICULARES ................................................................................................................................................ 50 MATERIAL Y MÉTODOS ....................................................................................................................................................... 51 ANÁLISIS DE DATOS ............................................................................................................................................................. 54 RESULTADOS .......................................................................................................................................................................... 57 Prevalencia, proporción sexual y crecimiento de Hippolyte zostericola parasitado por Bopyrina abbreviata ................................................................................................................................................................................ 57 Estructura poblacional y distribución de Bopyrina abbreviata sobre su hospedero ................................ 61 Aspectos reproductivos de Bopyrina abbreviata ..................................................................................................... 64 Características morfométricas y crecimiento de Bopyrina abbreviata ........................................................... 66 DISCUSIÓN ............................................................................................................................................................................... 72 Prevalencia, proporción sexual y crecimiento de Hippolyte zostericola parasitado por Bopyrina abbreviata ................................................................................................................................................................................ 72 Estructura poblacional y distribución de Bopyrina abbreviata sobre su hospedero ................................ 76 Aspectos reproductivos de Bopyrina abbreviata ..................................................................................................... 78 Características morfométricas y crecimiento de Bopyrina abbreviata ........................................................... 80 CAPÍTULO IV. DESARROLLO OVÁRICO DE BOPYRINA ABBREVIATA ............................................. 84 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................................... 84 ANTECEDENTES ..................................................................................................................................................................... 85 HIPÓTESIS ................................................................................................................................................................................ 87 PREGUNTAS A RESPONDER ................................................................................................................................................. 87 OBJETIVOS PARTICULARES ................................................................................................................................................87 MATERIAL Y MÉTODOS ....................................................................................................................................................... 87 RESULTADOS .......................................................................................................................................................................... 89 Caracterización del ovario de Bopyrina abbreviata .............................................................................................. 90 Influencia del macho en el desarrollo del ovario de Bopyrina abbreviata ................................................... 93 DISCUSIÓN ............................................................................................................................................................................... 95 Caracterización del ovario de Bopyrina abbreviata .............................................................................................. 95 Influencia del macho en el desarrollo del ovario de Bopyrina abbreviata ................................................... 97 CONCLUSIONES GENERALES ........................................................................................................ 100 LITERATURA CITADA ................................................................................................................... 103 ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús vi ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA I. ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................................................. 6 FIGURA 1.1. ISÓPODOS BOPÍRIDOS Y CRYPTONISCOIDES REPRESENTATIVOS .................................... 12 FIGURA 1.2. HIPÓTESIS DE LAS RELACIONES EVOLUTIVAS ENTRE LOS BOPYRIDAE ......................... 16 FIGURA 1.3. DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE ISÓPODOS BOPÍRIDOS ASOCIADOS A CRUSTÁCEOS ...... 18 FIGURA 2.1. ESQUEMA DE LOS CRITERIOS PARA CLASIFICAR POR TALLA Y SEXO LOS ORGANISMOS DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA .................................................................................................... 27 FIGURA 2.2. DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIA DE HEMBRAS Y MACHOS DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA POR CLASE DE TALLA ............................................................................................................... 31 FIGURA 2.3. CURVAS ESTIMADAS DE CRECIMIENTO POR SEXO DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA. ........... 32 FIGURA 2.4 PROPORCIÓN DE SEXOS DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA POR PERIODO DE COLECTA ........... 33 FIGURA 2.5. RELACIÓN ENTRE LA FECUNDIDAD Y LA TALLA DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA ............... 34 FIGURA 2.7 RELACIÓN ENTRE LOS PARÁMETROS AMBIENTALES Y LOS VALORES PROMEDIO DEL NÚMERO DE HEMBRAS OVÍGERAS Y LA FECUNDIDAD DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA .................. 37 FIGURA 3.1. ESQUEMA DE LOS CRITERIOS PARA CLASIFICAR POR SEXO Y TALLA LOS ORGANISMOS DE BOPYRINA ABBREVIATA ........................................................................................................ 53 FIGURA 3.2. HIPPOLYTE ZOSTERICOLA INFESTADO POR BOPYRINA ABBREVIATA ................................. 58 FIGURA 3.3. PROPORCIÓN SEXUAL DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA PARASITADO POR BOPYRINA ABBREVIATA. ............................................................................................................................. 58 FIGURA 3.4. HISTOGRAMAS DE FRECUENCIA DE CLASES DE TALLA DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA PARASITADO POR BOPYRINA ABBREVIATA .................................................................................. 59 FIGURA 3.5. CURVAS ESTIMADAS DE CRECIMIENTO POR SEXO Y TOTAL DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA PARASITADO POR BOPYRINA ABBREVIATA. ................................................................................. 60 FIGURA 3.6. BOPYRINA ABBREVIATA .................................................................................................. 61 FIGURA 3.7. DISTRIBUCIÓN DE LOS ESTADOS DE DESARROLLO DE LAS HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA DURANTE UN CICLO ANUAL .................................................................................. 63 FIGURA 3.8. RELACIÓN ENTRE LA LONGITUD DEL CEFALOTÓRAX DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA Y LA LONGITUD TOTAL DE MACHOS Y HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA ..................................... 64 FIGURA 3.9. DISTRIBUCIÓN DE LA FRECUENCIA ACUMULATIVA DE LA LONGITUD TOTAL EN HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA ........................................................................................ 65 ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús vii FIGURA 3.10. RELACIÓN ENTRE EL NÚMERO DE HUEVOS Y LA TALLA DE BOPYRINA ABBREVIATA ..... 65 FIGURA 3.11. GRADOS DE FUSIÓN DEL PLEÓN DE BOPYRINA ABBREVIATA ......................................... 69 FIGURA 3.12. DISTRIBUCIÓN DE ALGUNAS CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DE HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA POR INTERVALO DE TALLA ................................................................... 70 FIGURA 3.13. CURVA DE CRECIMIENTO ESTIMADA PARA LAS HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA. 71 FIGURA 4.1. LOCALIZACIÓN, ASPECTO Y DESARROLLO DEL OVARIO EN HEMBRAS INMADURAS DE BOPYRINA ABBREVIATA ............................................................................................................. 91 FIGURA 4.2. FORMACIÓN DE LAS CÉLULAS GERMINATIVAS DE BOPYRINA ABBREVIATA ..................... 92 ÍNDICE DE TABLAS TABLA 2.1 NÚMERO DE ORGANISMOS DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA, POR PERIODO Y ESTACIÓN DE MUESTREO, COLECTADOS DURANTE EL CICLO DE JUNIO DE 2009 A ABRIL DE 2010 ................. 30 TABLA 2.2 FECUNDIDAD COMPARADA DE ALGUNAS ESPECIES DEL GÉNERO HIPPOLYTE .................. 33 TABLA 2.3. NÚMERO PROMEDIO DE EMBRIONES POR TALLAS DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA. ............ 35 TABLA 2.4. TALLA Y VOLUMEN DE LOS EMBRIONES DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA. ........................... 35 TABLA 2.5. VALORES PROMEDIO DE LOS PARÁMETROS AMBIENTALES REGISTRADOS EN EL ÁREA DE ESTUDIO. ................................................................................................................................. 36 TABLA 2.6. VALORES DE LA RELACIÓN ENTRE LOS PARÁMETROS AMBIENTALES ............................ 36 TABLA 3.1. RELACIÓN DE INDIVIDUOS DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA COLECTADOS DE JUNIO DE 2009 A ABRIL DE 2010. .................................................................................................................... 57 TABLA 3.2. RELACIÓN ENTRE LA PREVALENCIA DE BOPYRINA ABBREVIATA Y LOS VALORES PROMEDIO DE TEMPERATURA, SALINIDAD Y PROFUNDIDAD EN EL ÁREA DE ESTUDIO .............. 57 TABLA 3.3. INTERVALOS DE TALLAS POR SEXO DE HIPPOLYTE ZOSTERICOLA PARASITADO POR BOPYRINA ABBREVIATA. ............................................................................................................ 59 TABLA 3.4. RELACIÓN DE LOS INTERVALOS DE TALLA POR ESTADO DE DESARROLLO DE BOPYRINA ABBREVIATA. ............................................................................................................................. 62 TABLA 3.5. NÚMERO DE INDIVIDUOS DE BOPYRINA ABBREVIATA POR HOSPEDERO OBSERVADOS Y FRECUENCIAS ESPERADAS DE UNA DISTRIBUCIÓN DE POISSON. ............................................... 63 ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________Romero Rodríguez Jesús viii TABLA 3.6. VALORES MÍNIMO, MÁXIMO Y PROMEDIO DE LOS CARACTERES MORFOMÉTRICOS PARA CADA UNO DE LOS ESTADOS DE DESARROLLO DE LAS HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA ...... 67 TABLA 3.7. PARÁMETROS DE LAS REGRESIONES ENTRE LA LONGITUD TOTAL Y LOS DISTINTOS CARACTERES MORFOLÓGICOS DE BOPYRINA ABBREVIATA ......................................................... 67 TABLA 3.8. PARÁMETROS DE LAS REGRESIONES ENTRE LA LONGITUD TOTAL Y LOS CARACTERES MORFOLÓGICOS EN HEMBRAS INMADURAS Y MADURAS DE BOPYRINA ABBREVIATA .................. 68 TABLA 3.9. NÚMERO DE PEREÓMEROS CON DESARROLLO DE PLACAS COXALES POR ESTADO DE DESARROLLO DE LAS HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA. ...................................................... 69 TABLA 3.10. GRADO DE FUSIÓN DE LOS SEGMENTOS DE ALGUNO DE LOS COSTADOS DEL PLEÓN POR ESTADO DE DESARROLLO DE LAS HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA. ................................... 69 TABLA 3.11. GRADO DE PIGMENTACIÓN DE LA FACIE DORSAL EN LOS DIFERENTES ESTADOS DE DESARROLLO DE LAS HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA. ...................................................... 69 TABLA 4.1. NÚMERO DE HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA POR ESTADO DE DESARROLLO Y PRESENCIA/AUSENCIA DEL MACHO, DURANTE ABRIL DE 2010. ................................................ 89 TABLA 4.2 RELACIÓN DE HEMBRAS DE BOPYRINA ABBREVIATA SELECCIONADAS PARA HISTOLOGÍA . ................................................................................................................................................ 89 RESUMEN ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 1 RESUMEN El presente estudio tiene como objetivo describir aspectos poblacionales y reproductivos del isópodo Bopyrina abbreviata, que infesta la población de Hippolyte zostericola presente en las praderas de pastos marinos distribuidas en el margen interno de Isla del Carmen, Laguna de Términos, Campeche. Para tal fin se obtuvieron bimensualmente, de junio de 2009 a abril de 2010, muestras de epifauna en cuatro estaciones de muestreo mediante arrastres con una red de patín tipo Colman-Seagrove. En cada punto se registró la profundidad, temperatura y salinidad del agua. Hippolyte zostericola presentó una proporción sexual general de 1.3:1 machos por hembra, que difiere de la relación esperada 1:1 (X2 = 21.26; P < 0.05); y no varío a lo largo del año (X2 = 7.76; P > 0.05). El intervalo de talla de los machos fue de 0.57 a 1.8 mm de LC, las hembras varían entre 0.55 y 3.52 mm de LC. La talla de madurez sexual (L50) de H. zostericola es de 2.28 ± 0.1 mm de LC no obstante, la hembra ovígera más pequeña fue de 1.6 mm de LC, considerada como la talla de primera reproducción. La presencia de hembras ovígeras y el reclutamiento ocurren durante todo el año, pero fueron más intensos entre febrero y abril de 2010, lo que sugiere la reproducción continua de la especie. Este carideo produce en promedio 144 ± 69 embriones. La relación entre fecundidad y la talla de las hembras fue positiva (r2 = 0.71) y significativa (t0 = 51.75; P < 0.01); aunque se estimó que la mayor pérdida de embriones (37.3 %) se presentó en hembras grandes. El número promedio de hembras ovígeras y la fecundidad de H. zostericola mostraron una relación baja pero significativa con la profundidad (r = 0.56; t = 15.39; P < 0.05 y r = 0.27; t = 3.55; P < 0.05, respectivamente). Se estimó una longevidad de 8.9 meses para los machos y de 10.2 meses para las hembras de la especie. En total, 680 individuos de H. zostericola fueron infestados por B. abbreviata, lo que representa una prevalencia promedio de 0.37 %, con variaciones entre 0.01 y 1.4 %; y sin relación con los parámetros ambientales. La proporción sexual general de los hospederos infestados fue de 0.18 machos por cada hembra y no se modificó durante el periodo de estudio (X2 = 11.18; P > 0.01). Los machos infestados alcanzaron mayores tallas que los no parasitados (0.65 a 2.57 mm de LC) y similarmente, las hembras fueron más pequeñas que las no parasitadas (0.57 a 2.45 mm de LC), aunque el 84 % (n = 574) de los hospederos parasitados se registraron entre 0.95 a 2.14 mm de LC. La principal incorporación de nuevos individuos de B. abbreviata a RESUMEN ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 2 la población hospedera (febrero y abril 2010) coincidió con el pico reproductivo y principal época de reclutamiento de H. zostericola; además, la relación entre la LC de H. zostericola y la LT de B. abbreviata fue alta (r2 = 0.91) y significativa (F(1,588) = 6491.08, P < 0.05), lo que refleja la estrecha relación que guardan ambos miembros de esta asociación. Los hospederos parasitados son menos longevos que los no parasitados (7.3 y 5.6 meses para machos y hembras, respectivamente), lo que puede atribuirse a la presencia del parásito. El 92 % (n = 238) de las hembras ovígeras de B. abbreviata se registraron durante junio de 2009 y abril de 2010, por lo que se consideró como la época de mayor reproducción de la especie; su longitud total (LT) varió de 1.15 a 2.35 mm, y la talla de madurez estimada fue de 1.64 mm de LT. En promedio B. abbreviata produce 637.7 ± 336 embriones; la relación entre la fecundidad y la LT de las hembras ovígeras es baja (r2 = 0.58), pero significativa (F(2,39) = 26.73, P < 0.05) ya que el número de embriones varió aun en hembras del mismo tamaño. Se proporciona el primer reporte sobre la pérdida de embriones entre los estadios temprano y tardío en bopíridos, el cual se estimó en 7.21 %. Se calculó la tasa de crecimiento relativo de algunos caracteres morfométricos respecto de la LT de las diferentes etapas de desarrollo de las hembras de B. abbreviata, y se observó que en hembras inmaduras crecen más rápidamente mientras que las hembras maduras tienen una tasa de crecimiento relativo igual o más lenta, lo que puede asociarse a la utilización diferencial de la energía entre ambos estados de desarrollo. Se establece un criterio para diferenciar hembras inmaduras y maduras del parásito con base en el número de pleómeros con proyección tergal desarrollada, el grado de fusión de los pereómeros del lado más corto del pleón y la pigmentación dorsal. La longevidad estimada para B. abbreviata (5.9 meses) fue similar a la de su hospedero. Los ovarios de B. abbreviata son pareados y se localizan longitudinalmente sobre los órganos digestivos; su apariencia tubular y compacta presente en hembras jóvenes se modifica con el desarrollo, y su tamaño es determinado por la asimetría corporal de la hembra. Las células ováricas se originan a partir de una capa germinal laminar dorsal que se extiende horizontalmente. Los ovarios de hembras inmaduras de tallas similares fueron más desarrollados cuando estuvieron acompañadas por un macho, por lo que la presencia del macho en los pleópodos debe estimular física o químicamente el desarrollo gonadal de la hembra. PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL INTRODUCCIÓN GENERAL ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 3 INTRODUCCIÓNGENERAL La familia Bopyridae contiene cerca del 90% de las especies descritas de los isópodos pertenecientes a la superfamilia Bopyroidea. Todas las especies son holoparásitas y sus hospederos definitivos son crustáceos decápodos, esta es la familia de bopíridos más numerosa y mejor representada del mundo (Markham, 1986). Los machos y las fases larvales de los bopíridos muestran gran semejanza con los isópodos de vida libre en cambio, las hembras exhiben distintas modificaciones para la vida parasitaria; como ejemplo, su cuerpo es asimétrico, pues está adaptado para ocupar la cámara braquial de sus hospederos y la mayor parte de su volumen lo destina a la producción de larvas, sus pereiópodos se modifican y son ineficaces para la locomoción. Generalmente los machos son casi 25 veces más pequeños que las hembras y habitualmente viven sujetos entre los pleópodos de su pareja (Walker, 1977; Overstreet, 1983; Markham, 1986; Janssen y Brandt, 1994). Como la mayoría de los parásitos, los isópodos bopíridos presentan un ciclo de vida complejo y aunque no puede mencionarse un ciclo único de vida para todos los bopíridos, este ciclo requiere, en general, la presencia de dos hospederos: uno intermediario y otro definitivo. El ciclo inicia cuando una larva de vida libre, llamada epicaridium, se libera del marsupio de la hembra y nada en busca del hospedero intermediario que generalmente es un copépodo calanoideo (Anderson, 1975; Anderson y Dale, 1981). Una vez que localiza y se sujeta al copépodo, la larva epicaridium sufre una metamorfosis a una larva denominada microniscus, la cual incrementa cerca de diez veces su biomasa a expensas de este hospedero. Esta larva es extremadamente delicada y de cuerpo blando y se encuentra débilmente sujeta al copépodo de donde puede ser fácilmente dislocada; y dado que no presenta capacidad motriz, puede morir antes de completar su metamorfosis al último estado larval denominado cryptoniscus si llega a separarse del hospedero intermediario (Coyle y Mueller, 1981; Anderson y Dale, 1989). Anderson (1975; 1990) reportó que el desarrollo de la larva epicaridium hasta su fase de cryptoniscus requiere entre una semana y 10 días. Una vez alcanzado el estado criptoniscus, la larva se libera del copépodo adoptando nuevamente un modo de vida libre e inicia la búsqueda de un hospedero definitivo (Masunari et al., 2000). PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL INTRODUCCIÓN GENERAL ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 4 Para localizar al hospedero definitivo los quimiorreceptores de la larva cryptoniscus juegan un papel importante, y puede nadar por periodos superiores a los 10 días recorriendo grandes distancias e incluso, pueden nadar a contracorriente al detectar la presencia de un posible hospedero en el medio (Anderson, 1975; Beck, 1979; Coyle y Mueller 1981; Anderson y Dale, 1989). Generalmente las larvas cryptoniscus infestan a postlarvas o juveniles del hospedero definitivo y al localizarlo se alojan en la cámara branquial (Anderson, 1975). Además, son sexualmente indiferenciadas, lo que permite a la primera larva en ubicarse sobre un hospedero libre de infestación desarrollarse como hembra; si la larva cryptoniscus se sitúa sobre un hospedero que ya presenta un parásito hembra, esta segunda larva se transformará en macho (Reinhard, 1949). Cuando los bopíridos alcanzan su madurez sexual, la hembra es fertilizada in situ por el macho, y una masa de huevos sub-ovoides es depositada en el marsupio en el cual permanecen hasta su eclosión como larva epicaridium; de esta forma, el ciclo de vida se completa y puede comenzar nuevamente (Anderson, 1975; Beck, 1980c; Janssen y Brandt, 1994; Masunari et al., 2000; Román-Contreras, 2004). Markham, (1986) menciona que las zonas costeras del Atlántico americano, desde el norte de Carolina y a través del golfo de México y el Caribe, son la segunda región más rica del mundo en bopíridos. Su distribución depende de la distribución de sus hospederos; y se ha observado que en zonas tropicales y subtropicales la mayoría de los parásitos se restringen a pocas especies hospederas, las cuales casi todas son congenéricas o pertenecientes a una misma familia (Markham, 1986; Román-Contreras, 2004). Tal es el caso de la especie Bopyrina abbreviata, la cual tiene como hospederos a los carideos Hippolyte zostericola, H. pleuracanthus y H. obliquimanus (Lemos de Castro y Brasil- Lima, 1980; Markham, 1985, 1988; Román-Contreras y Romero-Rodríguez, 2005). No obstante, en las costas mexicanas este bopírido únicamente ha sido reportado en la Laguna de Términos, Campeche, parasitando a H. zostericola; aunque el conocimiento que se tiene de su biología todavía es muy limitado (Román-Contreras y Romero-Rodríguez,2005). PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL OBJETIVO GENERAL Y ÁREA DE ESTUDIO ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 5 OBJETIVO GENERAL El presente trabajo tiene por objeto describir los aspectos poblacionales y reproductivos de Bopyrina abbreviata durante la fase del ciclo de vida que el parásito realiza sobre su hospedero definitivo, a lo largo del margen interno de la Isla del Carmen, Laguna de Términos, Campeche. Para cumplir con este objetivo se adoptó una estructura de 4 capítulos subsecuentes en los cuales se abordan los siguientes aspectos: El primer capítulo presenta, de manera general, una compilación sobre el estado actual del conocimiento de los isópodos bopíridos. El segundo capítulo proporciona algunas características poblacionales y reproductivas de H. zostericola, a fin de establecer un marco de referencia de las condiciones de esta especie en el área de estudio. En el tercer capítulo se muestran los atributos poblacionales, reproductivos y morfométricos de Bopyrina abbreviata. En el cuarto capítulo se presenta la descripción del desarrollo ovárico de B. abbreviata. Posteriormente se presenta la discusión y conclusiones generales que permitan inferir el ciclo de vida de la especie. ÁREA DE ESTUDIO La Laguna de Términos es la segunda en tamaño del suroeste del Golfo de México; se localiza entre los meridanos 91°15’ y 92°00’ de longitud oeste y los paralelos 18°15’ y 19°00’ de latitud norte (Figura 1). La superficie aproximada de la cuenca principal es de 1 700 Km2, la profundidad promedio es de 3 m, con fondo sin rasgos batimétricos importantes salvo los canales de marea desarrollados hacia el interior de la laguna por distancias de 3 o 4 km (Barba, 1995; Sánchez et al., 1996). El patrón de lluvias en la laguna establece tres distintas épocas: secas (de febrero a mayo), lluvias (de junio a septiembre) y “nortes” (de octubre a enero) (Negreiros- Fransozo et al., 1996). Laguna de Términos se conecta con el Golfo de México a través de dos Bocas: Puerto Real al noroeste, con profundidad media de 10 m y fuerte influencia de agua marina (salinidad de 30-37 UPS, temperatura de 24-28º C, transparencia mayor a 60 % y concentraciones de carbonato de calcio de 60-90 %); al noreste, la Boca del Carmen tiene una profundidad promedio PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL OBJETIVO GENERAL Y ÁREA DE ESTUDIO ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 6 de 7 m y es afectada por las descargasfluviales, principalmente del río Palizada (salinidad 15-25 UPS, temperatura de 22-27º C, transparencia de 40 % y concentraciones de carbonato de calcio de 10-30 %) (Yáñez-Arancibia y Day, 1988; 2005). La laguna recibe también los aportes de los ríos Palizada en el sudoeste; el río Chumpán en el sur, y el río Candelaria en el sudeste (Barba, 1995). Figura I. Área de estudio ( zona de colecta). Estas características inducen un gradiente de salinidad orientado en sentido noreste-suroeste que refleja la tendencia general del patrón de circulación controlado por la circulación litoral marina y la descarga de los ríos, pero influenciado también por el régimen de vientos que presentan una dirección sur-sureste la mayor parte del año, excepto durante octubre a febrero cuando se presentan vientos fuertes del noreste (época de “nortes”) (Yáñez-Arancibia, et al., 1988). Las aguas con mayores salinidades se presentan en la parte este y están asociadas a los hábitats de mayor y persistente influencia marina relacionados con la Boca de Puerto Real; en tanto que los sistemas fluvio-lagunares controlan las aguas de menores salinidades, debido a la descarga de agua dulce se estima en 6 X 109 m3/anuales, de la cual más del 50% ingresa por la parte suroeste de la laguna (Yáñez-Arancibia et al., 1988). PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL OBJETIVO GENERAL Y ÁREA DE ESTUDIO ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 7 Estacionalmente los valores más altos de salinidad se presentan al final de la época seca con salinidad promedio en la laguna de 33 UPS, cuando la precipitación y la descarga fluvial son reducidos lo que origina que el sistema se mantenga estable. Durante la temporada de lluvias se produce una mayor dilución de agua marina debido al propio efecto de las lluvias y al mayor aporte de agua dulce de los ríos, lo cual origina una importante disminución en salinidad, que en promedio puede ser de 26 UPS (Yáñez-Arancibia et al., 1983). A diferencia de la estratificación horizontal, la distribución vertical de la salinidad en la laguna en general presenta pocos cambios en la zona central y en la Boca de Puerto Real. La variación más fuerte se presenta durante la época de lluvias ya que aun cuando en el área de descarga de los ríos la salinidad en el fondo cambia poco respecto a la superficie, conforme la masa de agua se aproxima a la Boca del Carmen, se presenta una mayor distribución vertical de salinidad encontrándose en el fondo una pequeña intrusión salina (Yáñez, 1963; Botello, 1978). La temperatura en la laguna de Términos está influenciada por los aportes de agua marina (cálidas), de aguas continentales (frías) y por las variaciones estacionales de la región. La variación temporal del promedio mensual presenta un máximo en junio (31.6º C) y un mínimo en abril (29º C) (De la Lanza y Lozano, 1999). En general, las lagunas costeras presentan amplias variaciones estacionales de nutrientes. Las concentraciones más elevadas se sitúan después del periodo de lluvias debido al arrastre de terrígenos originado por los ríos; y las concentraciones mínimas se detectan después del florecimiento fitoplanctónico primaveral (Contreras et al., 1996). La Laguna de Términos no es la excepción, ya que el fósforo y las formas oxidadas de nitrógeno orgánico son controladas por la salinidad y la descarga fluvial durante la época de lluvias, en tanto que durante el estiaje la concentración de compuestos inorgánicos parece estar correlacionada con condiciones más locales como: turbulencia, tipo de sedimentos y actividad biológica (Yáñez-Arancibia et al., 1983). Las concentraciones de nitratos y nitritos son altas durante la época de lluvias (34 y 1.8 µM, respectivamente) y bajas en época de secas (< 2 y 0.02 µM, respectivamente). Espacialmente, los valores más altos se presentan cerca de las desembocaduras de los ríos, en la parte sur de la laguna. Respecto al amonio, las concentraciones más altas (12 µM) se registran durante la época de lluvias en el margen interno de la isla del Carmen y en algunas áreas con fuerte influencia de agua dulce de la parte sur y suroeste de la laguna, y los valores más bajos se presentan en la PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL OBJETIVO GENERAL Y ÁREA DE ESTUDIO ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 8 época seca (1 µM). Los fosfatos (PO4-P) son más altos durante la época de “nortes” (>0.9 µM) y bajos en la estación lluviosa (0.01 µM) (Yáñez-Arancibia y Day, 2005). Las concentraciones de fósforo y nitrógeno, pero especialmente el último, disminuyen conforme la salinidad se incrementa. Esto puede reflejar el hecho que el nitrógeno está normalmente limitado en sistemas estuarinos (Yáñez-Arancibia y Day, 1988). La salinidad y la temperatura son parámetros independientes de la actividad biológica. No obstante, la primera está estrechamente relacionada con la heterogeneidad ambiental en las lagunas costeras y, junto con otros factores como profundidad, composición y textura del sedimento, controla la diversidad, distribución y abundancia de diferentes grupos bióticos (Barba, et al., 2005; Raz-Guzmán, 2010). Las 69 especies de crustáceos registradas en la laguna de Términos residen en una amplia variedad de hábitats, desde sustratos sin vegetación hasta praderas de pastos marinos, macroalgas, bancos de ostión y la franja intermareal, así como en las raíces adventicias del mangle rojo Rizhophora mangle (Raz-Guzmán, 2010). Las especies semiterrestres como los cangrejos de manglar (Armases y Sesarma) y los cangrejos “violinistas” (Uca) se encuentran en planicies lodosas de los manglares. Las jaibas se distribuyen en todo tipo de sustrato. Los camarones carideos, cangrejos anomuros, majidos y xantidos se encuentran en aguas polihalinas (20-35 UPS) asociados a pastos marinos. Por lo que se ha establecido que los patrones de distribución están definidos por la salinidad y el tipo de hábitat (Barba, et al., 2005; Raz-Guzmán, 2010) La vegetación circundante está compuesta principalmente por mangles de las especies Rhizophora mangle y Avicennia germinans y por palmar; mientras que en la vegetación acuática sumergida (VAS) predomina la fanerógama Thalassia testudinum y en menor proporción Halodule wrightii y Syringodium filiforme en la zona noreste (Raz-Guzmán y de la Lanza, 1991). Los pastos marinos se distribuyen en parches a lo largo del margen interno de la Isla del Carmen y hacia los sectores oriental y sur de la laguna, las áreas centro, sur y suroeste del sistema están dominadas por la presencia de rodofitas de los géneros Gracilaria, Hypnea y Acantophora, así como por clorofitas de los géneros Caulerpa y feofitas del género Dictyota, durante la mayor parte del año (Raz-Guzmán y de la Lanza, 1991). La VAS compuesta por macroalgas y pastos marinos alberga elevadas abundancias y diversidad de fauna estuarina debido a que proporciona áreas de refugio contra la depredación, PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL OBJETIVO GENERAL Y ÁREA DE ESTUDIO ______________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 9 zonas de crianza y como fuente de alimento para invertebrados y juveniles de peces; así como sitios de forrajeo para poblaciones de peces adultos (Barba, 1995;Sánchez y Raz-Guzmán, 1997). PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 10 CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS INTRODUCCIÓN En la naturaleza se identifican numerosas relaciones simbióticas entre diversos grupos de organismos en grados muy variables, las cuales son frecuentes y conspicuas entre los invertebrados acuáticos (Román-Contreras, 1993). Una de estas relaciones simbióticas es el parasitismo, en la que una de las especies (el parásito) vive en o dentro del cuerpo de otra (el hospedero); por lo tanto, el parásito debe no solamente estar en continua asociación íntima con un individuo de diferente especie, sino ser metabólicamente dependiente de él en algún grado (Simpson y Beck 1965). Poulin (2007) propuso que el parasitismo es una estrategia para reducir las variaciones temporales en la disponibilidad de alimento y otras condiciones ambientales. Por lo que se piensa que los parásitos han evolucionado a partir de ancestros de vida libre, los cuales mantenían contacto por algún tiempo con individuos de otras especies sin ocasionarse algún daño, o sin que hubiera depredación entre ellos. Si los encuentros eran frecuentes entre un par de especies determinadas, existe la posibilidad de que esta asociación, con el tiempo, se volviera permanente. Un ejemplo de tales interacciones es la foresia, utilizada por muchos pequeños invertebrados para dispersarse hacia nuevas áreas sujetos a la superficie externa de animales más grandes por periodos cortos. Este parece ser un paso común hacia asociaciones más permanentes como el parasitismo, pues se ha observado que algunos ácaros y nemátodos presentan especies foréticas y parásitas. Por lo que en estos taxa, las especies parásitas pudieron haber evolucionado de ancestros foréticos (Poulin, 2007). Sin embargo, la asociación entre dos especies por determinados periodos no es el único requerimiento para establecer una asociación interespecífica más íntima. También es necesario que uno de los individuos, el parásito potencial, posea alguna pre-adaptación para sobrevivir, alimentarse y reproducirse en el hospedero, y que su éxito reproductivo como parásito sea mayor que su éxito como organismo de vida libre (Poulin, 2007). Las partes bucales y otras estructuras necesarias para alimentarse de animales muertos pueden ser ejemplos de pre-adaptación al parasitismo. Es el caso de algunos gasterópodos y ostrácodos, que sin ser conocidos usualmente como parásitos han sido documentados PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 11 alimentándose por las noches de restos de peces cerca del piso oceánico. Por lo que estos forrajeros oportunistas que utilizan un aparato bucal diseñado para otros propósitos pueden eventualmente evolucionar hacia parásitos especializados y formar asociaciones más permanentes e intimas con peces como hospederos. Sin estas pre-adaptaciones, el parásito no podría comenzar a utilizar al hospedero; y sin esta adecuación (fitness) benéfica, la utilización del hospedero no podría ser favorecida por la selección natural (Bunkley-Williams y Williams, 1998). La especialización para una existencia parásita puede ser gradual, pero debido a que la selección natural no puede dar forma paulatinamente a otro tipo de alimentación o fijación de ciertos órganos de una generación a otra sin que el parásito obtenga beneficios del hospedero el aprovechamiento del hospedero debe darse desde un inicio; esto es, que las adecuaciones ganadas por el parásito deben preceder a su especialización. Por lo que los animales que llegan a convertirse en parásitos son aquellos capaces de permanecer en o sobre el hospedero por ciertos periodos, durante los cuales pueden alimentarse del hospedero y lograr una mayor adecuación que sus conespecíficos que no utilizan a los hospederos (Poulin, 2011). Cualquiera que sea la naturaleza exacta, alguna forma de pre-adaptación debe haber estado presente en los precursores de los parásitos para permitir que la asociación iniciara; y posteriormente evolucionó la estricta dependencia fisiológica del parásito sobre su hospedero, y los métodos de transmisión hacia el o los hospederos. Diversos grupos de crustáceos tales como anfípodos, balanos, copépodos e isópodos forman relaciones parasitarias con vertebrados e invertebrados (Williams y Boyko, 2012). Entre los isópodos los taxa Bopyroidea, Cryptoniscoidea y Cymothooidea (incluyendo Gnathiidae) están compuestos por especies parásitas que infestan a sus hospederos de manera permanente o parcial, e.i., en la fase larval del parásito únicamente (Figura 1.1). Por ejemplo, las fases larvales y adulta de los cymotoideos (ectoparásitos de peces, con aproximadamente 1,250 especies descritas) se alimentan de la sangre y/o tejido de su hospedero, en tanto que los gnathiidos sólo parasitan peces durante su fase larval. PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 12 Figura 1.1. Isópodos bopíridos y cryptoniscoides representativos, selección de formas corporales. A) Pseudione quasimodo (Bopyridae: Pseudioninae) hembra, vista dorsal; B) Pseudione quasimodo macho, vista dorsal; C) Dactylokepon semipennatus (Bopyridae: Ioninae) hembra, vista dorsal; D) Minimathelges nanus (Bopyridae: Athelginae) hembra, vista dorsal; E) Minimathelges nanus macho, vista dorsal; F) Hemiarthrus surculus (Bopyridae: Hemiarthrinae) hembra, vista dorsal; G) Entophilus mirabiledictu (Bopyridae: Entophilinae) hembra, vista dorsal; H) Entophilus mirabiledictu macho, vista dorsal; I) Heterophryxus appendiculatus (Dajidae) hembra, vista dorsal, con macho sujeto a ella; J) Heterophryxus appendiculatus macho, vista dorsal; K) Paguritherium alatum (Entoniscidae) hembra, vista lateral, sin cápsula envoltoria; L) Paguritherium alatum macho, vista lateral; M) Cabirops bombyliophila (Cabiropidae) hembra, vista lateral; N) Cabirops bombyliophila macho, vista dorsal; O) Crinoniscus politosummus (Crinoniscidae) hembra, vista lateral; P) Danalia curvata (Cryptoniscidae) hembra, vista lateral; Q) Hemioniscus balani (Hemioniscidae) hembra joven, vista dorsal; R) Hemioniscus pagurophilus (Hemioniscidae) macho, vista dorsal. Línea de escala: A, C, F = 1 mm; B, O, M = 0.5 mm; D, H, R = 0.25 mm; I,J = 0.3 mm; N = 0.15 mm; el resto sin escala. (Tomado de Williams y Boyko, 2012). Sex determination is not fully known in epicarideans but can be genetically or epigametically controlled [35,36]. Epigametic sex determination appears to be the case in many bopyroid species where the first isopod to settle becomes female and subsequent individuals become male(s) (Figure 4). The life cycle begins when the bopyrids reach sexual maturity on the definitive host and the male isopod fertilizes the eggs within the marsupium of the female (Figure 4A). The eggs give rise to epicaridium larvae (Figure 4B) within the marsupium, which are released in the water column where they parasitize copepodintermediate hosts (Figure 4C). The epicaridium larva pierces the body of the host, feeds on its blood, and metamorphoses into a microniscus larva. The microniscus larva feeds, eventually detaching from the copepod host and metamorphosing into a cryptoniscus larva (Figure 4D), the infective stage for the definitive crustacean host. The cryptoniscus larva settles and transforms into juvenile (bopyridium) (Figure 4E) that moves to the final attachment site on the host and, if female, will pierce the cuticle of the host and feed on its hemolymph or ovarian fluids [26]. Males reside on females and are not known to feed on hosts, although little is known of their feeding biology. Species of the endoparasitic bopyroid subfamily Entophilinae create an exit pore near the base of the fourth pereopods of hosts and it is probably through this pore that larvae are released into the water [37] and then follow the typical bopyroid life cycle. Similarly, Entoniscidae females produce a posterior stalk that extends to the external environment of the host through the branchial region or eyestalks [38]. The life cycle of entoniscids is poorly known but it is suspected to also involve a copepod intermediate host and they presumably settle as cryptoniscid larvae in the branchial chamber and then enter hosts [39]. The life cycles of all Dajidae species are assumed to include pelagic copepod intermediate hosts, but this has only been confirmed in a small number of species [40]. For those that have been documented, the life cycle is similar to bopyrids and after Figure 3. Representative bopyroid and cryptoniscoid isopods, a selection of body forms. A) Pseudione quasimodo Boyko & Williams, 2004 (Bopyridae: Pseudioninae), female dorsal view; B) Pseudione quasimodo, male dorsal view; C) Dactylokepon semipennatus Bourdon, 1983 (Bopyridae: Ioninae), female dorsal view; D) Minimathelges nanus Boyko & Williams, 2003 (Bopyridae: Athelginae), female dorsal view; E) Minimathelges nanus, male dorsal view; F) Hemiarthrus surculus Boyko & Williams, 2004 (Bopyridae: Hemiarthrinae), female dorsal view; G) Entophilus mirabiledictu Markham & Dworschak, 2005 (Bopyridae: Entophilinae), female dorsal view; H) Entophilus mirabiledictu, male dorsal view; I, Heterophryxus appendiculatus G. O. Sars, 1885 (Dajidae), female dorsal view, with male attached; J) Heterophryxus appendiculatus, male dorsal view; K) Paguritherium alatum Reinhard, 1945 (Entoniscidae), female lateral view, with enclosing sheath removed. L) Paguritherium alatum, male lateral view; M) Cabirops bombyliophila Williams & Boyko, 2004 (Cabiropidae), female lateral view; N) Cabirops bombyliophila, male dorsal view; O) Crinoniscus politosummus Hosie, 2008 (Crinoniscidae), female lateral view; P) Danalia curvata (Fraisse, 1878) (Cryptoniscidae), female lateral view; Q) Hemioniscus balani Buchholz, 1866 (Hemioniscidae), juvenile female dorsal view; R) Hemioniscus pagurophilus Williams & Boyko, 2006 (Hemioniscidae), male dorsal view. (A, B, F, from [83]; C from [84]; D, E from [85]; G, H from [37]; I, J from [86]; K, L from [87]; M, N from [88]; O from [21]; P, Q from [8]; R from [28]). Scale bars: A, C, F = 1 mm; B, O, M= 0.5 mm; D, H, R = 0.25 mm; E = 0.075 mm; G= 2 mm; I, J = 0.3 mm; N= 0.15 mm; rest not to scale. doi:10.1371/journal.pone.0035350.g003 PLoS ONE | www.plosone.org 4 April 2012 | Volume 7 | Issue 4 | e35350 PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 13 Se estima que de las 10,300 especies de isópodos conocidas 795 (7.7 %) parasitan crustáceos, de ellas aproximadamente 605 (76.1 %) son bopyridos que utilizan crustáceos como hospederos intermediarios o definitivos. Entre los Bopyridae actualmente el número de especies por subfamilia se estima de la siguiente manera: Pseudioninae 232 especies, Bopyrinae 118 especies, Ioninae 105 especies, Hemiarthrinae 55 especies, Athelginae 41 especies, Orbioninae 38 especies, Argeiinae 12 especies, Entophilinae dos especies y Phyllodurinae una especie, más una especie descrita a partir de un estadio larval considerada incertae sedis (Williams y Boyko, 2012). REGISTRO FÓSIL Evidencia paleontológica sugiere que bopíridos y cryptoniscoides, referidos comúnmente como epicarideos (Boyko y Williams, 2009), comparten una historia evolutiva con sus hospederos; sin embargo, no existe un registro fósil directo de los bopíridos aunque se tienen registros de decápodos fosilizados con la cámara branquial deformada de manera similar a la que presentan miembros actuales de este orden infestados por ectoparásitos. Esta evidencia, aunque indirecta y escasa, permite establecer que la infestación de decápodos por bopíridos se remonta al periodo Jurásico, momento también de la primera aparición de casi todos los grupos de decápodos existentes actualmente (Markham, 1986). Con base en el registro fósil, se ha determinado que el mayor número de especies de decápodos hospederos, y más antiguos, pertenecen a la familia Galatheidae; aunque los infraordenes Astacidea, Anomura y Brachyura también están representados en el registro fósil (Markham, 1986). Algunas familias de decápodos reportadas actualmente como hospederos de epicarideos no cuentan con representantes de esta asociación en el registro fósil, posiblemente debido a las limitaciones para su preservación. Mientras que en otras familias con numerosos especímenes fósiles identificados como hospederos de bopíridos, por ejemplo la familia Raninidae (Brachyura), aparentemente las especies actuales no son infestadas por estos parásitos (Williams y Boyko, 2012). PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 14 EVOLUCIÓN ENTRE LOS BOPYRIDAE Actualmente la familia Bopyridae está dividida en nueve subfamilias, ya que Bopyrophryxinae fue sinonimizada con Pseudioninae (Bourdon y Boyko, 2005). Los ectoparásitos pertenecientes a las subfamilias Pseudioninae, Bopyrinae, Argeiinae, Orbioninae e Ioninae se alojan en alguna de las cámaras branquiales de su hospedero; aunque algunas especies de Rhopalione (Ioninae) se sitúan en el abdomen de los pinnotheridos que infestan. Los miembros de las subfamilias Athelginae y Phyllodurinae son ectoparásitos abdominales; los primeros se sujetan a la parte dorsal del abdomen de cangrejos ermitaños mientras que los segundos ocupan la superficie ventral del abdomen de thalassinidos. Los individuos de la subfamilia Hemiarthrinae pueden encontrarse tanto en la superficie dorsal o ventral del abdomen, la parte lateral del caparazón e inclusive incrustados en la región bucal de sus hospederos. Por el contario, los organismos pertenecientes a las dos especies de la monotípica subfamilia Entophilinae viven como endoparásitos en la región torácica o abdominal de anomuros y thalassinidos (Boyko y Williams, 2009). A la fecha no se ha comprobado por medios morfológicos o moleculares si entre los Bopyridae o cualquiera de sus subfamilias, existe monofilia (Boyko y Williams, 2009). No obstante, entre los primeros autores que trataron de dilucidar las posibles relaciones evolutivas entre los Bopyridae se encuentra Nierstrasz (1931), quien conjeturó que una posible secuencia filogenética de este grupo debería iniciar con aquellas especies más similares a otros isópodos y posteriormente, debido a una progresiva pérdidade partes corporales, evolucionar hacia los bopíridos en su conjunto. Tanto Shiino (1952, 1965) como Markham (1986) propusieron árboles evolutivos (Figura 1.2) teniendo como base únicamente las investigaciones realizadas durante varios años en este grupo, aunque con criterios diferentes. El primero consideró para la búsqueda de progresiones evolutivas tanto a hembras como machos de cada grupo; en tanto que el segundo autor se basó principalmente en las hembras de cada grupo aduciendo que éstas presentan muchos más caracteres filogenéticos que los machos dado que el sexo en bopíridos es determinado epigaméticamente, por lo que el primer parásito en infestar un hospedero se desarrolla como hembra y el siguiente en macho (Reinhard, 1949). PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 15 No obstante, ambos autores consideraron como grupo basal la subfamilia Pseudioninae tomando en cuenta su morfología y el amplio rango de hospederos que infesta. También reconocieron al género Pseudione como el más numeroso, generalizado y representativo de un grado evolutivo del que la mayoría de los pseudioninos y todas las demás subfamilias derivaron, sin llegar a considerarlo como el género más primitivo. Condición que Shiino (1952) y Markham (1986) asignan a Pleurocryptella debido a que sus hembras retienen los siete pares de ostegitos, en comparación a los cinco pares presentes en otros bopíridos, y a que sus machos tienen pleópodos prominentes. Por otra parte, los árboles propuestos por Shiino (1952) y Markham (1986) difieren en que el primer autor colocó a Athelginae y Hemiarthrinae (ambos parásitos ambdominales) como taxa hermanos e indicó que sólo dos linajes se derivaron a partir de los Pseudioninae. Markham por su parte, propuso que a partir del grupo basal Pseudioninae, se derivaban cuatro linajes y colocó Athelginae y Hemiarthrinae en dos diferentes ramas (Figura 1.2). Aunque carente de un análisis cladístico, la propuesta de Shiino puede considerarse un árbol filogénetico. En tanto que el árbol propuesto por Markham, al contener taxa transicionales que están colocados en línea directa de descendientes de una subfamilia a otra, específicamente el denominado “transición thalassinoide” propuesto como un enlace entre Pseudioninae e Ioninae (Figura 1.2), no aclara si dichas formas transicionales pudieran representar clados (Boyko y Williams, 2009). Si bien se ha definido la posición filogenética de los Bopyridae con relación a otros isópodos con base en caracteres morfológicos y moleculares (Dreyer y Wägele, 2001; Brandt y Poore, 2003); existe la necesidad de ampliar el análisis filogenético entre el propio grupo de los bopíridos. Boyko y Williams (2009) establecieron que aún existen varios problemas taxonómicos que deben resolverse primero, para tener un muestreo efectivo del taxón, entre los que destaca la dificultad de realizar el análisis filogenético de los Bopyridae con base en datos morfológicos o moleculares, debido a los escasos ejemplares con los que se cuenta de varias especies descritas, ya que los especímenes tipo se han extraviado o simplemente, a que los especímenes no se encuentran debidamente preservados para los análisis moleculares de algunas especies. Asimismo, los pocos ejemplares colectados o identificados propician que se desconozcan los “límites morfológicos” de muchas especies, con lo cual se podrían evitar problemas de sinonimia. Otro problema potencial para un posible análisis de coevolución es la identificación de PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 16 los hospederos, pues en ocasiones las especies son descritas con datos erróneos e incluso sin el registro de la especie hospedera infestada. Figura 1.2. Hipótesis de las relaciones evolutivas entre los Bopyridae. A) Filogenia basada en Shiino (1965), las líneas punteadas indican la posición de las subfamilias con base en la filogenia de Shiino (1952); se aprecia que Entophilinae no fue incluida en este árbol ya que esta subfamilia no había sido propuesta cuando este árbol fue presentado. B) Filogenia basada en Markham (1986); las líneas horizontales punteadas indican la separación de los isópodos que infestan a sus hospederos en la cámara branquial (parte inferior) o en el abdomen (parte superior). *Bopyrophryxinae actualmente es miembro de la subfamilia Pseudioninae; la transición thalassinoide se refiere a aquellos bopíridos que infestan callianassidos y camarones upogebiidos y que se sospecha representan un enlace entre Ioninae y Pseudioninae (Tomado de Boyko y Williams, 2009). PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 17 BIOGEOGRAFÍA Los reportes taxonómicos y biológicos sobre isópodos bopíridos son numerosos, sin embargo, para la mayoría de las especies son poco conocidos los rangos geográficos y el grado de especificidad que guardan hacia su(s) hospedero(s). Debido, especialmente a que aun cuando los datos sobre la taxonomía y ecología de los hospederos pueden ser extensos, las menciones y/o registros de los parásitos son frecuentemente omitidos (Boyko y Williams, 2009). Si se estandarizara la diversidad de bopíridos por taxa de hospederos decápodos infestados, los grupos de hospederos con el más alto porcentaje de infestación son: Anomura (15.9 %), Caridea (13.2 %) y Thalassinida (10.6 %); los taxa restantes tienen menos de 10 % de infestación (Boyko y Williams, 2009). Markham (1986) analizó la distribución de 469 especies de bopíridos registradas hasta ese momento en cuatro regiones oceánicas. Determinó que el centro de la presente distribución de los Bopyridae claramente es la zona subtropical y tropical del Indo-Pacífico Oeste, pues ahí se distribuye casi la mitad de las especies descritas. Actualmente están reportadas en esta zona 303 especies; 139 en el Pacífico Noroeste, 120 en el mar Asiático Este y 44 en el Océano Índico central (Figura 1.3; Williams y Boyko, 2012). Aunque el número de registros en esta región pudiera duplicarse ya que la fauna de algunas áreas como China o Australia se encuentra muy poco estudiada y diversas especies permanecen aún sin describir. Por ejemplo, en China, 18 de las 139 especies de bopíridos conocidas (13 %) han sido descritas a partir de 2005. Por el contrario, el número de especies de bopíridos en la región del Pacífico Este es mucho menor, recientemente se tienen reportadas solo 37 especies, 24 en el Pacífico Noreste y 13 en el Pacífico Sureste (Figura 1.3). La segunda región con mayor diversidad de bopíridos es el Atlántico Oeste, especialmente las regiones templadas norte y la tropical, comprendida entre Carolina del Norte, E.U.A., a través del Golfo de México y el Caribe (Markham, 1986); en esta zona se tienen reportadas 82 especies. En tanto que en la región del Atlántico Este la mayor concentración de especies se presenta lo largo de las costas occidentales de Europa (24 especies) y el Mediterráneo(25 especies); al Oeste de África se tienen 25 especies de bopíridos registradas (Figura, 1.3). Para México, en particular, PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 18 a la fecha se tienen reportadas 19 especies de epicarideos para las costas del Pacífico y 23 en las costas del Atlántico (Román-Contreras, 2008a; Román-Contreras y Martínez-Mayén, 2011). Figura 1.3. Distribución geográfica de los isópodos bopíridos asociados a crustáceos. Los números muestran el número de especies/géneros para cada ecoregión marina. (ANT, Antártico; AZN Australia/Nueva Zelanda; ARC, Ártico; ARS, Mar Arábigo; CAR, Caribe; EAF, África Este; EAS, Mar Asiático Este; INO, Oceáno Índico Central; MED, Mar Mediterráneo; NEA, Átlantico Noreste; NEP, Pacífico Noreste; NWA Atlántico Noroeste; NWP, Pacífico Noroeste; SAT, Atlántico Sur; SEP, Pacífico Sureste; SPA, Pacífico Sur; WAF, África Oeste (Tomado de Williams y Boyko, 2012). De lo anterior se resume que los bopíridos son más numerosos en aguas cálidas, contrario a la generalización de una mayor diversidad de isópodos en aguas frías (Abele, 1982). Es importante destacar que dada su condición de parásitos los bopíridos reflejan la distribución de los decápodos que infestan, los cuales se presentan en mayor número en los trópicos (Abele, 1982), y más de la mitad de sus especies se encuentran reportadas en el Indo-Pacífico Occidental (Markham, 1986). No obstante, algunos bopíridos infestan múltiples especies de hospederos y de esta forma sus intervalos de distribución son más extensos (Boyko y Williams, 2009). Un ejemplo de lo anterior es Anathelges hyptius que ha sido reportada desde Massachusetts, E.U.A., hasta Argentina infestando a ocho especies de cangrejos ermitaños, por lo que se ha propuesto que la Figure 5. Zoogeographic distribution of parasitic isopods associated with crustacean hosts; numbers of species/genera shown within marine ecoregions. A) Distribution of Bopyridae. B) Distribution of Cryptoniscoidea. C) Distribution of Dajidae. D) Distribution of Entoniscidae. Ecoregional abbreviations, shown in parentheses in part A (ANT, Antarctic; ANZ, Australia/New Zealand; ARC, Arctic; ARS, Arabian Sea; CAR, Wider Caribbean; EAF, East Africa; EAS, East Asian Sea; INO, Central Indian Ocean; MED, Mediterranean; NEA, North East Atlantic; NEP, North East Pacific; NWA, North West Atlantic; NWP, North West Pacific; SAT, South Atlantic; SEP, South East Pacific; SPA, South Pacific; WAF, West Africa). Only described parasite species included. Ecoregions based on [15]. doi:10.1371/journal.pone.0035350.g005 PLoS ONE | www.plosone.org 6 April 2012 | Volume 7 | Issue 4 | e35350 PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 19 distribución de este parásito puede rodear la punta sur de Sudamérica y llegar hasta Chile (Boyko y Williams, 2003; Díaz y Roccatagliata, 2006). Otro aspecto que puede restringir la distribución de los bopíridos es la dependencia de un hospedero intermediario en su ciclo vital, muchas veces referido como un copépodo calanoideo. Es probable que la adaptación al hospedero intermediario pueda ser el factor clave en la distribución de algunas especies o linajes de bopíridos. Tal parece ser el caso de los miembros de la subfamilia Orbioninae, que infestan exclusivamente camarones peneidos en la región Indo- Pacífico, aun cuando sus hospederos están ampliamente distribuidos en todos los océanos del mundo. Si bien es posible que la preferencia de los bopíridos por determinadas especies de copépodos puede restringir su distribución, aun más que la selección de un hospedero definitivo (Boyko y Williams, 2009), es evidente que este aspecto requiere de mayor investigación ya que muy pocos estudios se han enfocado a las interacciones directas entre copépodos y larvas microniscus de bopíridos, (ver Owens y Rothlisberg, 1991; 1995). A pesar del amplio rango batimétrico que presentan sus hospederos los bopíridos se encuentran restringidos a aguas someras o moderadamente profundas (Markham, 1986). Sólo algunas especies han sido descritas para profundidades mayores a 1,000 m; entre las que se encuentran: Bathygyge grandis que infesta a Glyphocrangon spinulosa a 1,298 m (Hansen, 1897), una especie de bopírido no determinada alojada en la cámara branquial de Munidopsis rostrata colectada entre los 1,876 a 2,427 m (Wenner y Windsor, 1979), o el caso de Pontobopyrus abyssorum que parasita a Pontophilus abyssi a profundidades de 3,850 m (Markham, 1979); el registro de mayor profundidad de una especie de bopírido descrita es el de Goleathopseudione bilobatus, que parasita a Munidopsis antonii a 4,100 m (Román-Contreras, 2008b), aunque tres especies de bopíridos no identificados que parasitan a M. profunda, M. crassa y M. petalorhyncha exceden este registro pues fueron colectados entre 4,684 a 5,210 m (Boyko et al., 2012). IMPACTO DE LA INFESTACIÓN POR ISÓPODOS BOPÍRIDOS Y SU POTENCIAL APROVECHAMIENTO Los isópodos bopíridos ocasionan en sus hospederos diversas alteraciones en reproducción (Reinhard, 1956; Baudoin, 1975; Beck 1980a; Oliveira y Masunari, 1998; McDermott, 2002), PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DOCTORAL CAPÍTULO I. GENERALIDADES SOBRE ISÓPODOS BOPÍRIDOS _____________________________________________________________________________________________ Romero Rodríguez Jesús 20 metabolismo (Anderson, 1975; Walker, 1977; Schuldt y Rodrígues-Capítulo, 1987; Verdi y Schuldt, 1988), tasa de crecimiento, frecuencia de ecdisis (Anderson, 1983; Jay, 1989; Astete- Espinoza y Caceres, 2000); y particularmente en hospederos infestados por bopíridos branquiales, adelgazamiento y lesiones directas al branquiosteguito, deformación y lisis de las branquias así como atrofia de la musculatura (Van Arman y Smith, 1970; Bursey, 1978; Schuldt y Rodrígues-Capítulo, 1987; Torres-García y Bortolini-Rosales, 2002). Si bien la ingesta de hospederos infestados por bopíridos no representa riesgo alguno para la salud humana (Paradiso et al., 2004); la presencia del parásito modifica la apariencia de los hospederos, lo que reduce el valor comercial de los organismos infestados. En consecuencia, estos parásitos pueden originar considerables pérdidas económicas para algunas pesquerías tanto industrializadas como artesanales, ya que infestan diversos crustáceos de importancia comercial tales como: cangrejos braquiuros del género Ucides; macruros de la familia Lithodidae (Lithodes santolla); camarones peneidos como Penaeus semisulcatus, Melicertus longistylus y Parapenaeon japonica; langostinos del género Macrobrachium (M. tenellum); entre otros (Román-Contreras, 1983,1991; Somers y Kirkwood 1991; Vinuesa y Balzi, 2010). Tal es el caso de Epipenaeon inges que parasita, en la región Norte de Australia, a Penaeus indicus, P. semisulcatus, P. esculentus, y P. merguiensis con prevalencias que varían entre 1 a 30 % (Owens y Glazebrook, 1985; Owens, 1990). Owens (1983) estimó que tan sólo este último peneido contribuye con aproximadamente el 30 % de la captura total de camarones en dicha región. Debido a la esterilización
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