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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE CIENCIAS Efectos del parentesco en la elección femenina y la progenie de Tenebrio molitor T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: B I Ó L O G A P R E S E N T A : Angélica Selene Ensaldo Cárdenas DIRECTOR DE TESIS: Dr. Jhony Navat Enríquez Vara 2016 usuario Texto escrito a máquina Ciudad Universitaria, CDMX 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. 1 1. Datos del alumno Ensaldo Cárdenas Angélica Selene 5514404023 Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ciencias Biología 30917314-6 2. Datos del tutor Dr. Jhony Navat Enríquez Vara 3. Datos del sinodal 1 Dr. Alejandro Córdoba Aguilar 4. Datos del sinodal 2 Dr. Jorge Alberto Contreras Garduño 5. Datos del sinodal 3 M. en C. Ángela Arango Galván 6. Datos del sinodal 4 Dr. Jesús Guillermo Jiménez Cortés 7. Datos del trabajo escrito Efectos del parentesco en la elección femenina y la progenie de Tenebrio molitor 52 p 2016 2 Agradecimientos Me gustaría comenzar dedicando unas breves palabras de agradecimiento a todas las personas que han hecho posible la realización de este sueño. Primero que nada quiero agradecer a mi familia, a mi mamá que me ha amado y apoyado en todos los ámbitos mi la vida, que ha creído en mí y me ha impulsado a seguir sueños, a Sr. Papá por creer en mis capacidades, por darme su apoyo incondicional y por enseñarme algo nuevo todos los días, a mis hermanos: Francisco, Juan Carlos, Hugo e Isaac que son mi máxima inspiración para alcanzar mis objetivos, quisiera agradecer a mi abuelita Amalia, que me recuerda a diario que comer y dormir es también necesario para aprender, finalmente a mi abuela Ma. Del Carmen, quien ya no está conmigo, pero creyó en mí hasta el final. Un agradecimiento especial a las personas que han contribuido en este trabajo, a mi director de tesis el Dr. Jhony, quien me ha guiado con paciencia infinita y gran esfuerzo y dedicación desde que comenzamos con este proyecto, preocupándose siempre por mi salud y mi desarrollo profesional y personal. También quisiera agradecer al Dr. Alex quien me recibió desde el primer momento con una sonrisa, preocupándose siempre por mí bienestar, tanto en lo personal como en lo laboral y que ha puesto toda su experiencia y conocimiento para la conclusión satisfactoria de esta etapa. A mis sinodales, el Dr. Guillermo, el Dr. Jorge y la Maestra Ángela quienes me han instruido desde mi formación académica, que han despertado mi interés para el estudio de la conducta y los insectos y me han dado sus sabios consejos y experiencia. A mis compañeros de laboratorio, David, Aldo, Kari, Angela y por supuesto al M. en C. Raúl Martínez quienes siempre ofrecen con la mejor disposición su ayuda y talento. 3 A mis muy queridos amigos Alice, Romy, Sam, Ricardo, Pactli, Helen, Mely y Karen, les doy las gracias por su infinito apoyo, por sus consejos, por sus palabras de aliento, por todos los gratos momentos que han compartido conmigo desde que nos conocimos y sobre todo porque sé que sin ustedes esto no sería posible. Finalmente a la UNAM, que ha sido mi segundo hogar desde hace tanto tiempo, que ha sido el escenario donde todas las metas se cumplen. Este proyecto fue apoyado por fondos de PAPIIT-UNAM IN203115 y PAPIME-UNAM 206415. Leonardo da Vinci dijo “No da paso atrás quien está atado a una estrella” Eso es cierto, yo los tengo a todos ustedes. ¡Gracias! 4 ÍNDICE Resumen ............................................................................................................................................ 5 Introducción Teoría de Selección Sexual ....................................................................................................... 6 Efectos de la endogamia en la selección sexual ..................................................................... 10 Comunicación química .......................................................................................................... 11 Tenebrio molitor ................................................................................................................... .13 Hipótesis ........................................................................................................................................... 16 Predicciones ..................................................................................................................................... 16 Objetivos .......................................................................................................................................... 16 Materiales y método Insectos Colonia Endogámica .................................................................................................. 17 Colonia Exogámica .................................................................................................... 17 Elección femenina Ensayo de elección femenina ............................................................................................... 18 Efectos sobre la descendencia Determinación de las variables morfométricas y fisiológicas del huevo Número de huevos ..................................................................................................... 21 Porcentaje de huevos eclosionados ............................................................................ 21 Volumen de huevos ................................................................................................... 22 Determinación de proteínas totales ............................................................................ 23 Determinación de lípidos totales................................................................................ 24 Resultados Elección femenina ................................................................................................................. 25 Efectos sobre la descendencia Número de huevos ..................................................................................................... 26 Porcentaje de eclosión ............................................................................................... 27 Volumen .................................................................................................................... 30 Proteínas totales ......................................................................................................... 32 Lípidos totales ........................................................................................................... 34 Discusión .......................................................................................................................................... 36 Conclusión ........................................................................................................................................ 42 Referencias .......................................................................................................................................43 5 Resumen Elegir a un compañero reproductivo con quien se guarde una relación estrecha de parentesco, podría tener efectos negativos que afecten la viabilidad de la descendencia. Al ser selectivas con su pareja las hembras obtienen beneficios que pueden aumentar su supervivencia o mejorar a su progenie a través de buenos genes. Por ello cabría esperar que las hembras prefirieran aparearse con un macho exogámico. En el presente estudio se utilizó al escarabajo Tenebrio molitor como modelo para evaluar los efectos del parentesco en la elección femenina. Para esto se midió la preferencia de la hembra por machos endogámicos y machos exogámicos de 4 poblaciones Ecatepec, Edo. De México (EC), Cuautitlán Izcalli, Edo. De México (CI), Xochimilco CDMX (XO) y Venustiano Carranza CDMX (VC). Se esperaba que la elección de las hembras repercutiría en el número de huevos, su volumen, su contenido de lípidos y proteínas totales además del porcentaje de eclosión. Se encontró que: 1) las hembras eligen por igual a machos emparentados y no emparentados, 2) No hay diferencias de volumen ni de proteínas totales en los huevos puestos por parejas endogámicas o exogámicas, 3) las hembras que copularon con un macho hermano pusieron más huevos, aunque dichos huevos tuvieron un menor porcentaje de eclosión en comparación con los huevos que ovipositaron las hembras que copularon con un con un macho exogámico de la población VC, y 4) las hembras que copularon con un macho consanguíneo obtuvieron un porcentaje mayor de eclosión y sus huevos contuvieron una mayor cantidad de lípidos en comparación con las que copularon con un macho de la población CI. Unas posibles interpretaciones de estos resultados está en el sistema de apareamiento de T. molitor, ya que en condiciones silvestres las hembras tienen la oportunidad de copular con más de un macho lo que reduciría los efectos negativos de la endogamia. Otro probable factor que explica los resultados encontrados es que bajo las condiciones experimentales, las hembras contaban con suficientes recursos y que por lo tanto puedan invertir en se progenie sin comprometer su propia supervivencia, permitiéndoles corregir los posibles errores cometidos durante la elección, otros estudios de endogamia han utilizado familias controladas para inducir la endogamia a diferencia de este estudio en el que se usaron poblaciones, esto es importante ya que podría explicar porque no observamos diferencias en la elección, sin embargo cabría la posibilidad de realizar estudios moleculares para probar la viabilidad de este método. Finalmente, nuestros resultados sugieren que las feromonas sexuales en T. molitor podrían no ser el único atributo que las hembras evalúan durante la selección. 6 Introducción Teoría de la selección sexual. En la obra de Charles Darwin “El Origen de las Especies” (1859), se acuñó por primera vez el termino selección sexual que ofrece una explicación al origen y manteamiento de algunas características del fenotipo y que podrían tener un efecto negativo en la supervivencia, pero que también podría aumentar positivamente el éxito de apareamiento de los individuos. Dichas características son denominadas caracteres sexuales secundarios, y darán a ciertos individuos ventajas relacionadas a la reproducción sobre otros del mismo sexo y de la misma especie (Darwin, 1859). Más tarde en 1871 en “El Origen del Hombre y Selección en Relación al Sexo” Darwin propone que la selección sexual puede dividirse en dos mecanismos: selección intra-específica e inter-específica. La selección intra-específica, se caracteriza porque los miembros de una misma especie (principalmente machos) compiten entre ellos por el acceso al otro sexo; por ello, características que representen ventajas en las contiendas tales como los cuernos, astas y mandíbulas se verán favorecidas por la evolución. Por ejemplo, los machos del alce (Alces alces) usan sus astas para competir entre ellos, y el macho vencedor podrá copular con un gran número de hembras. En ésta especie los machos adultos con un mayor tamaño corporal, y las astas más grandes resultan exitosos (Mysterud et al., 2005). Por otra parte, la selección inter-específica, se caracteriza porque los miembros de un sexo (generalmente las hembras) escogen a miembros del sexo opuesto a través de despliegues físicos, fisiológicos y conductuales (Figuerola, 2004; Barraclough et al., 1995). Por ejemplo, Torres y Velando (2003) observaron que los machos de los bobos de patas azules muestran el color de sus patas durante el cortejo y las hembras eligen con mayor frecuencia a aquellos machos con patas color verde-claro que a machos con patas de color azul. De acuerdo con el mecanismo de la selección inter-específica, la elección de pareja es muy importante porque, las hembras tienen que elegir de entre varios machos el mejor. Dado que esta decisión tendrá repercusiones en su adecuación y de la de sus crías, cabría 7 esperar que existen mecanismos que faciliten esta elección, los cuales se trataran más adelante. La evolución y mantenimiento de los caracteres sexuales secundarios asociados a la reproducción han sido muy estudiado. Por ejemplo: En la década de 1930, Fisher propuso la hipótesis conocida como proceso desbocado (runaway selection) donde expone que la magnitud de los ornamentos es heredable a la decencia. Es decir, padres atractivos con características sexuales exageradas tendrán hijos igualmente atractivos que serán preferidos con mayor frecuencia y que en consecuencia tendrán más descendencia ya que las hembras también heredan la preferencia por los ornamentos más elaborados. De acuerdo con esta hipótesis, el proceso de selección desbocado favorecería la aparición de caracteres sexuales cada vez más elaborados hasta que estos pudieran resultar penalizados. Por ejemplo, si una característica es muy vistosa el portador puede resultar presa fácil para el depredador (Fisher, 1930). En 1975, Zahavi propone lo que se conoce como el principio de Hándicap, que explica que para elegir a una pareja las hembras evalúan la calidad de los machos a través de sus señales o rasgos exagerados, que deben ser honestos (reflejar la buena condición de salud o calidad genética) dado que representan un costo para el individuo que los desarrolla, y en consecuencia aquellos individuos con buena salud, son capaces de presentar caracteres sexuales más elaborados con un mayor tamaño o en mayor cantidad que los individuos enfermos, por tanto, cabría esperar que estas características varíen entre individuos y sean heredadas a sus descendientes (Kodric-Brown y Brown, 1984; Johansson y Jones, 2007). Sin embargo, si las hembras eligieran como compañero reproductivo únicamente a los machos que presentan las características más elaboradas en comparación con otros, como en el principio de Hándicap, este proceso terminaría por mermar la variabilidad genética de dichas características haciéndolas cada vez más exageradas como se explicó anteriormente en la hipótesis de selección desbocada. Para resolver esta paradoja, en lugar de la penalización de caracteres como sugirió Fisher, Neff y Pitcher, en 2005 plantearon la idea de que preferencia de la hembra esta inclinada con frecuencia a machos cuyo fenotipo sea complementario, ya que esto aumentara la aptitud de las crías, dicho macho no siempre 8 presentará las características más extravagantes ni presentará las señales más elaboradas y esto por tanto, podría ofrecer una explicación alternativa para entender cómo las hembras eligen a su compañero reproductivo. En 1972, Trivers propuso la teoría de la inversión parental, para explicar porque es (casi siempre) la hembra es quien elige. Esta teoría está basada en las observaciones que realizo Bateman (1948) quien parece encontrar una relación lineal entre el número de hijos y élnúmero de cópulas, fenómeno que no se observa en la hembra, esta desproporción es lo que se conoce como principio de Bateman (1948) y es un ejemplo de cómo hembras y machos tienen diferentes intereses asociados a la reproducción, conocido también como conflicto de sexos y tiene su origen en el proceso de elección de pareja (Macías, 2002). En muchos casos el éxito reproductivo del macho está dado por el número de cópulas por lo que este competirá por el acceso al mayor número de apareamientos posibles, por el contrario, las hembras que invierten más en la producción y cuidado de la descendencia deben elegir al mejor progenitor. (Trivers, 1972; Arnqvist, y Nilsson, 2000; Contreras-Garduño, 2002). También se conoce que al representar un mayor costo el cortejo, el apareamiento o la asignación de recursos, más exigente y discriminativa es la selección de la pareja. Por ejemplo, en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster el macho invierte una mayor cantidad de recursos energéticos en el cortejo y el eyaculado que contiene una gran cantidad de proteínas, lípidos y minerales, por ello prefiere aparearse con hembras de mayor talla que pueden ovipositar una mayor cantidad de huevos (Byrne y Rice, 2006). Para el caso de las hembras se sabe que el fenotipo masculino puede en muchos casos afectar la asignación de recursos que la hembra designará a la progenie, es decir, si las hembras se aparean con un macho de “buena calidad”, ellas aportarán mayores recursos para aumentar las probabilidades de supervivencia de la descendencia. Por ejemplo, Bretman et al. (2006) demostraron que las hembras del grillo Gryllus bimaculatus (Orthoptera: Gryllidae) ponen una mayor cantidad de huevos si el macho con el que se aparean es más dominante con respecto a otros, ya que esta conducta es un reflejo de la calidad del macho. En otros insectos, Arnqvist y Danielsson (1999) demostraron que las 9 hembras de un insecto semi-acuático conocido comúnmente como chinche patinadora Gerris lateralis (Hemiptera:Gerridae) aumentaron la producción de huevos cuando se aparea con un macho de mayor tamaño en comparación de cuando se aparean con uno de menor talla. Además de las afectaciones que implica la selección de pareja, la hembra elige porque puede obtener beneficios por el apareamiento selectivo. Dichos beneficios pueden ser directos como son los regalos nupciales, mayor calidad del esperma y una mayor fecundidad (Worden et al., 2000). Por ejemplo, las hembras del grillo Allonemobius socius (Orthoptera: Gryllidae) obtienen un regalo nupcial al morder un espolón especializado en la tibia posterior del macho que contiene hemolinfa rica en proteínas y nutrientes que sirve de alimento para la hembra durante la copula; además, las hembras prefieren aparearse con machos más grandes que ofrecen un regalo nupcial de mayor tamaño (Fedorka y Mousseau, 2002). Por otra parte, las hembras también pueden obtener beneficios indirectos, como una progenie con mayor resistencia a parásitos y/o un mayor cuidado parental (Cornell y Tregenza, 2007). Esto se ejemplifica en el estudio de Guerra y Drummond (1995) donde las hembras del bobo de patas azules (Sula nebouxii) prefirieron con mayor frecuencia a machos cuyas patas presentaron un color verde brillante. Este color de las patas se correlacionó con una buena condición del macho que se tradujo en un mayor esfuerzo de los machos por el cuidado parental de sus crías (Guerra y Drummond, 1995). También se conoce que en varias especies de invertebrados y vertebrados que las hembras no siempre eligen a un solo compañero reproductivo y que las hembras se aparean con más de un macho. A esto se le conoce con el término de poliandria y tiene implicaciones importantes en los mecanismos de elección de pareja, la competencia entre machos, el conflicto sexual y la especiación (Bretman y Tregenza, 2005). Dentro de los beneficios de la poliandra en las hembras se incluyen: a) que las hembras de algunas especies podrían asignar la paternidad a machos de mejor condición o con un genoma más compatible, b) un respaldo contra la variación de la calidad o la 10 incompatibilidad del macho, c) mayor diversidad genética de la progenie o aumento en su resistencia a enfermedades y, d) reducir las consecuencias negativas de la endogamia, asignando la paternidad a un macho menos emparentado (Cornell y Tregenza 2007). Efectos de la endogamia en la selección sexual La supervivencia de las crías depende en gran parte de la elección femenina que tiende a inclinarse a machos de buena calidad (en las especies donde ocurren los procesos de Selección Sexual Interespecífica), pero también, se inclina a machos cuya composición genética es diferente, debido a que aumenta la variabilidad de la descendencia y evita los efectos negativos de la endogamia (Trivers, 1972). El término endogamia se utiliza para referirse a aquellas situaciones donde los apareamientos ocurren entre consanguíneos, es decir, entre familiares (Keller y Waller, 2002). La reproducción entre individuos genéticamente similares incrementa la homocigosis de una población en particular y en consecuencia puede aumentar la probabilidad de la expresión de alelos recesivos desventajosos para las poblaciones (Keller y Waller, 2002). Además de la presencia de alelos recesivos, otros efectos negativos de la endogamia incluyen: la reducción de la viabilidad de las crías, reducción de la fecundidad de la hembras reproductoras, disminución de la tasa de crecimiento y decrecimiento de la eficiencia fisiológica de las crías (Gerloff et al., 2003). Así mismo, los emparejamientos entre los congéneres pueden reducir los atributos indispensables para el cortejo y en consecuencia afectar la elección de pareja. Por ejemplo, en los machos de Bicyclus anynana (Lepidoptera: Nymphalidae) la endogamia se ve reflejada con una reducción del rendimiento del vuelo y en la producción de feromonas masculinas, ocasionando que los machos se vean menos atractivos (Van Bergen et al., 2013). Si la endogamia resulta tan perjudicial en la mayoría de los casos, cabría entonces esperar que las hembras cuenten con algún mecanismo que les permita discernir entre aquellos machos que son genéticamente cercanos de los que no lo son, existe evidencia de 11 que existe una relación entre el sistema inmune y los receptores de olor, esta relación podría permitir a las hembras discernir entre parejas potenciales según el parentesco que guarde con ellas (Contreras-Garduño et al., 2009). En vertebrados existe el llamado Complejo Mayor de Histocompatibilidad MHC (por sus siglas en inglés) que refiere a un grupo de genes cuyos productos son expresados en la superficie de las células del sistema inmune (López- Martínez et al., 2005). El MHC tiene un papel importante en el reconocimiento de la compatibilidad genética, por ejemplo, durante la elección de pareja, las hembras del pez espinoso de Gasterosteus aculeatus (Gasterosteiformes: Gasterosteidae) utilizan una estrategia de selección basado en el olor para alcanzar un nivel óptimo de la diversidad de MHC en su descendencia, dotándolos de una resistencia óptima a los agentes patógenos y parásitos a través de ligandos de péptidos que afectan las señales de olor. Acoplamientos específicos pueden aumentar o disminuir el atractivo del macho en esta especie (Milinski et al., 2005). Comunicación química Tal como ocurre con el MHC, en invertebrados cabría esperar que también existe un mecanismo que permita discernir entre individuos emparentados y no emparentados. Aunque esté mecanismo no es tan evidente como otros caracteres sexuales secundarios, es indispensable para la elección de pareja y se trata de la comunicación química (Steiger y Stökl, 2014). La comunicación química es la forma más antigua y generalizada de la comunicación sexual, ypresente en muchos organismos vivos (Johansson y Jones, 2007). Las sustancias implicadas en la comunicación química están compuestas por numerosos hidrocarburos que difieren en sus estructuras moleculares y en sus propiedades físico- químicas (Tillman et al., 1999). Algunas sustancias sólo pueden ser percibidas al contacto, algunas tienen un corto alcance, y otros actúan a través de largas distancias (Steiger y Stökl, 2014). La comunicación química en insectos está basada en las feromonas, término que acuñaron Karlson y Butenandt (1959) que viene del griego “Pherein” = llevar y “Horman”= 12 estimular. Las feromonas son sustancias químicas que libera un individuo al exterior a partir de glándulas que cuentan con conductos externos. Dichas sustancias generarán en miembros de la misma especie una respuesta física, fisiológica o conductual. Las feromonas pueden clasificarse según su función, siendo las principales: a) feromonas de agregación, que permite la orientación de los individuos en sitios de reunión, b) feromonas de alarma, que anuncian la presencia de peligro, c) feromonas disuasorias, que limitan la presencia de insectos de la misma especie o inhibe la conducta de acercamiento y, d) feromonas sexuales, que permiten la conducta de búsqueda de pareja y evaluación de la misma (Regnier y Law, 1968; Happ, 1973). Las señales químicas o feromonas, las cuales regularmente son producidas y emitidas por los machos, ofrecen a la hembra información relevante de la pareja potencial a elegir. Las feromonas sexuales dan información de la condición de salud de los individuos, puesto que cambian cuantitativamente y cualitativamente en periodos cortos de tiempo (Ahtiainen et al., 2005). Además, revelan datos tales como: la edad del macho, una alta resistencia a patógenos y una alta fecundidad (Johansson y Jones, 2007). Pero sobre todo, las feromonas implicadas en la elección de pareja reflejan los antecedentes genéticos de los individuos, lo que permite discernir la compatibilidad basada en los rasgos de olor (Johansson y Jones, 2007). La compatibilidad de pareja por medio de los olores se pueden observar en los siguientes ejemplos: Lihoreau y Rivault (2009) encontraron que las hembras de la especie Blatella germanica (Dictyoptera: Blattellidae) discriminan a su pareja reproductiva mediante el perfil de hidrocarburos cuticulares. Las hembras elegían con mayor frecuencia a machos con menor parecido a ellas en su perfil de hidrocarburos cuticulares que son los machos con quienes no guardan relación. En el estudio realizado por Van Bergen et al. (2013), estos autores señalan los efectos de la endogamia en la mariposa Bicyclus anynana (Lepidoptera: Nymphalidae) que incluyen una reducción de la feromona sexual masculina en machos con un alto grado de endogamia, lo que se ve reflejado en una disminución del éxito reproductivo. Dado que este suceso no ocurre en las hembras, se sugiere que es la cantidad de feromonas y no su composición química la que cumple un papel como indicador del grado de parentesco que presenta un potencial compañero reproductivo. 13 Otro ejemplo se presenta en el grillo Teleogryllus oceanicus, (Orthoptera: Gryllidae) donde se observó que las hembras preferían aparearse con aquellos machos cuya composición de hidrocarburos cuticulares fuera diferente a la propia (Thomas y Simmons, 2011). Además, se demostró que la composición similar indicaba un alto grado de parentesco, lo que sugiere que la elección de pareja está inclinada al aumento de la variación genética mediante la selección de un compañero cuyo genotipo sea complementario (Thomas y Simmons, 2011). Especie de estudio: Tenebrio molitor Tenebrio molitor, es un escarabajo de la familia Tenebrionidae, mejor conocido como gusano de la harina y famoso por ser una plaga cosmopolita de granos almacenados (Vinokurov et al., 2006). Su ciclo de vida tiene una duración aproximada de 280 a 630 días, según las condiciones donde se críen (Spang, 2013) y puede dividirse en cuatro etapas (ver Fig.1); la primera es el huevo cuyo tiempo de desarrollo va de 7 a 9 días y es la etapa donde se presenta la mayor mortalidad (Damborsky et al., 1999). El número de huevos que producen las hembras es variable. Se conoce que las hembras que se aparean múltiples veces y con diferentes machos producen un mayor número de huevos (Worden y Parker, 2001). La segunda etapa es la larva, en donde se han identificado 11 estadios. Es la etapa de desarrollo más prolongada y puede durar entre 2 y 6 meses. Posteriormente, sigue la etapa de pupa que es el estado de menor duración, completando su desarrollo en un tiempo que varía entre los 5 y los 7 días (Damborsky et al., 1998). Finalmente está la etapa del adulto, cuya duración puede variar entre 16 y 173 días, las hembras y los machos son sexualmente maduros unos días después de emerger, sin embargo, alcanzan el pico máximo de producción de feromona para atraer pareja entre los 11 a 20 días (Gerber, 1975). Las cópulas ocurren rápidamente, con una duración inferior a los tres minutos e incluye el contacto genital, el cese del movimiento de la hembra y un periodo mientras el macho se monta sobre ella. El macho toca repetidamente a la hembra con sus antenas y/o patas protorácicas y a esta conducta le sigue un periodo en que los toques cesan pero el macho permanece montado (Gerber, 1975) 14 Fig. 1. Ciclo de vida de Tenebrio molitor. A. Huevo, B. Larva, C. Pupa, D, E, F, Adulto (las diferentes coloraciones indican el grado de maduración). En esta especie se observa un sistema de reproducción poliginándrico. Los machos dependiendo de su condición producen feromonas sexuales las cuales son usadas por las hembras para escoger pareja (Happ, 1969; Tanaka et al., 1986). Además, en estos escarabajos se ve favorecida la endogamia debido a que las poblaciones ocupan un hábitat restringido y con poco desplazamiento (Neaves et al., 2015). En muchos estudios T. molitor ha sido ampliamente estudiado para explicar la relación que existe entre feromonas he inmunocompetencia donde se ha demostrado, que la producción de feromonas disminuye si el macho se encuentra ante un reto inmune. La disminución de feromonas está asociado a la reducción del atractivo y por tanto afecta la elección de la hembra (Wonder et al., 2000; Rantala et al., 2002; Vainikka et al., 2007). 15 En relación con la endogamia en T. molitor se ha estudiado, por ejemplo, que la endogamia reduce la masa de los adultos, la supervivencia pre-adulto y también aumenta el tiempo de desarrollo (Rantala et al., 2011). Por otra parte, hay una reducción en el atractivo de la señalización sexual (calidad y cantidad de feromonas) en los machos, lo que perjudica la conducta de cortejo y el éxito de apareamiento (Pölkki et al., 2012) para estos estudios se puso a prueba la preferencia de la hembra en base a la relación de endogamia y exogámica que guardaba con el macho, los resultados que obtuvieron muestran que las hembras prefieren con mayor frecuencia a machos con los que no está emparentada. T. molitor es por tanto un modelo que nos permite evaluar los efectos del parentesco en la elección femenina y dado que la endogamia tiene efectos negativos en la expresión de los caracteres sexuales secundarios, también podría corresponder al modelo de Hándicap, que establece que las hembras elegirán a los machos que presenten los caracteres sexuales más elaborados, en este caso, una mayor producción de feromonas asociada con un menor grado de endogamia. 16 Hipótesis 1.- El grado de parentesco que guarde el macho con las hembras de Tenebrio molitor tendrá efectos en la elección femenina. Las hembras discriminarán este parentesco por medio de señales químicas como las feromonas sexuales. 2.- La elecciónfemenina en el escarabajo Tenebrio molitor tendrá efectos en la calidad de la progenie. Predicciones Las hembras de T. molitor elegirán con mayor frecuencia a machos con menor parentesco que a machos con un mayor parentesco. Las hembras que copulen con sus hermanos, ovipositarán un menor número de huevos, estos tendrán un menor porcentaje de eclosión, un menor volumen, y la concentración de proteínas y lípidos totales de los huevos será menor en comparación con las hembras que copulen con machos no emparentados. Objetivos 1.- Investigar si existe una preferencia de las hembras del escarabajo T. molitor por machos emparentados y no emparentados. 2.- Medir la calidad de los huevos de las hembras que eligieron tanto a machos emparentados como a machos no emparentados, mediante el número y proporción de huevos eclosionados, su volumen y concentraciones totales de proteínas y lípidos. 17 Materiales y Métodos Insectos Colonia endogámica Los machos y hembras de Tenebrio molitor y considerados en la presente investigación como endogámicos fueron obtenidos de una colonia establecida en el Laboratorio de Ecología de la Conducta de Artrópodos del Instituto de Ecología de la Universidad Nacional Autónoma de México (IE). Los insectos parentales de esta colonia fueron obtenidos de una cría establecida en la Facultad de Estudios Superiores-Iztacala. Los individuos de la colonia endogámica se obtuvieron después de ocho generaciones. Se criaron en un contenedor de plástico (32 cm de diámetro x 12 cm de alto) a una temperatura de 25°C con un fotoperiodo de 12:12 (Luz/Obscuridad). Las larvas se alimentaron con salvado de trigo (Marca comercial Maxilu®) y una rebanada de manzana cada tres días (Rantala et al., 2011; Pölkki et al., 2012). Las pupas se sexaron mediante la observación de la estructura del octavo segmento abdominal. De acuerdo con Bhattacharya et al. (1970), la hembra presenta dos protuberancias que el macho no tiene (Ver fig. 2). Las pupas sexadas fueron separadas y se mantuvieron hasta adulto. Los adultos vírgenes de la octava generación se utilizaron en los diferentes experimentos. Colonias Exogámicas. Los machos de T. molitor considerados como exogámicos fueron obtenidos de cuatro colonias establecidas en Xochimilco-Ciudad de México (XO), Ecatepec-Estado de México, (EC), Venustiano Carranza-Ciudad de México (VC) y Cuautitlán Izcalli-Estado de México (CI). Las larvas se criaron y alimentaron por separado como los individuos de la colonia endogámica en el Laboratorio de Ecología de la Conducta de Artrópodos del Instituto de Ecología. Las pupas y adultos se manipularon como anteriormente se describió en los individuos de la colonia endogámica. 18 Figura 2. Estructura del octavo segmento abdominal de las pupas de Tenebrio molitor. A. Hembra, B. Macho Elección femenina Ensayo de elección femenina Se puso a prueba si las hembras de T. molitor tenían la capacidad de elegir entre machos endogámicos y exogámicos mediante la observación de la actividad de la hembra en un olfatómetro en forma de Y. En el olfatómetro, las hembras tuvieron dos opciones: 1) Machos-Endogámicos vs Machos-CI, 2) Machos-Endogámicos vs Machos-XO, 3) Machos- Endogámicos vs Machos-EC, 4) Machos-Endogámicos vs Machos- VC. Las pruebas de elección se llevaron a cabo en un cuarto oscuro con luz roja. Se utilizó un olfatómetro con dos brazos en forma de “Y” (ver Figura 3). Este dispositivo permite que dentro circule un flujo de aire regulado y limpieza manual entre pruebas para evitar contaminación de volátiles, de tal manera que los insectos pueden elegir entre las dos opciones que se les presentan (Malo y Rojas, 2012). Está diseñado sobre todo para la 19 evaluación de volátiles en insectos de entre uno y cinco centímetros que puedan desplazarse con facilidad (Malo y Rojas, 2012). A 30 hembras vírgenes de la colonia endogámica se les ofrecieron 30 machos de la colonia endogámica y 30 machos de las diferentes colonias exogámicas. Las hembras y los machos tenían una edad de 20 días, etapa en la cual ya son sexualmente maduros, (Gerber, 1976). Los machos, uno de cada colonia dependiendo la comparación, se colocaron aleatoriamente en los “brazos” del olfatómetro en Y (Figura 3A). Cada brazo estaba conectado a una bomba de aire, el flujo de aire fue regulado con flujometro a una velocidad de 0.5 L/min. Esta velocidad permitió el arrastre de los volátiles (feromonas sexuales) hacia el tubo en “Y” (Figura 3B). Las hembras se colocaron en el puerto de liberación para su aclimatación durante 2 minutos, transcurrido este lapso de tiempo se abrió la compuerta para permitir el acceso al tubo en “Y”, se observó y registró la conducta de la hembra frente a los estímulos durante un máximo de 3 minutos, dando un total de 5 minutos por cada ensayo. Se consideró que la prueba terminaba una vez que la hembra eligiera uno de los “brazos” (derecho o izquierdo) del olfatómetro. En cada repetición las hembras y los machos eran reemplazados, de manera que las hembras elegían sólo una vez y el macho, tenía sólo una oportunidad de ser elegido. Los machos se colocaron de manera aleatoria en los puertos. El puerto de liberación, el tubo en “Y” y los “brazos” del olfatómetro, fueron lavados con etanol cada 15 repeticiones para evitar posibles sesgos o errores de manipulación, dejando que el solvente se evaporara durante 15 minutos con ayuda de un ventilador. Análisis estadístico Las elecciones hechas antes y después de limpiar el olfatómetro, fueron similares, por lo cual se analizaron y graficaron en conjunto, en lugar de hacerlo por separado. Las frecuencias del número de machos elegidos por las hembras en los diferentes experimentos se analizaron mediante la prueba G (Sokal y Rohlf, 1995) en el programa estadístico R ® (R core Team, 2015). 20 Figura 3. Olfatómetro en forma “Y”. La letra A) Brazo donde se coloca al macho de cada tratamiento. B) Puerto de salida de la hembra. C) Acercamiento del brazo del olfatómetro, donde se observan que las compuertas tienen orificios que permiten el paso del aire y por tanto el flujo de volátiles (feromonas). Efectos sobre la descendencia Luego de los experimentos de elección, las parejas formadas fueron trasladadas a un recipiente de plástico de 100 ml que contenía 10 gramos de harina de trigo y las hembras permanecieron con el macho elegido por un periodo de 7 días para asegurar que todas copularan. Después de una semana tiempo en el cual se da el primer periodo de puesta de huevos, las parejas fueron separadas, se retiraron los huevos para contarlos, fotografiarlos, medirlos, pesarlos y separar los que serían utilizados para las pruebas fisiológicas descritas más adelante. Una semana después se contabilizó el porcentaje de eclosión de los huevos restantes. 21 Determinación de variables morfométricas y fisiológicas de los huevos Número de huevos El número de huevos producidos por las hembras que eligieron a machos de la colonia endogámica o exogámica se determinó separando (con ayuda de un pincel) los huevos de la harina de trigo y se depositaron en tubos de centrífuga de polipropileno (Eppedorf ®) de 2 ml. Se contó el número de huevos de 10 hembras tomadas al azar ya que era el número mínimo disponible para cada grupo experimental. Análisis de datos Las diferencias entre el número de huevos por hembra que eligió machos endogámicos y exogámicos de las diferentes colonias fueron analizadas por medio de la prueba t-student (Triola, 2004) para dos muestras independientes mediante el programa R ® (R core Team, 2015). Proporción de huevos eclosionados Los huevos luego de ser contabilizados fueron incubados de manera individual en los tubos de centrifuga de 2 ml a una temperatura de 25°C (temperatura a la cual fueron mantenidoslos progenitores durante su desarrollo) con un fotoperiodo de 12:12 y se determinó la proporción de huevos eclosionados. Los huevos se consideraron eclosionados cuando de estos emergían larvas de T. molitor. De las 10 hembras elegidas al azar tanto para conteo de huevos como para determinar la proporción de huevos, se eligieron cinco hembras al azar y de las cuales tomaron cinco huevos al azar (por su fácil manejo) para determinar volumen del huevo, proteínas totales y lípidos totales (ver más adelante). Análisis de datos Las diferencias entre la proporción de huevos eclosionados por hembras que eligieron machos endogámicos y exogámicos de las diferentes colonias fueron analizadas por medio de la prueba no paramétrica de Mann-Whitney (Triola, 2004) para dos muestras independientes mediante el programa R ® (R core Team, 2015). 22 Volumen de los huevos Los huevos fueron fotografiados y posteriormente las imágenes de los huevos fueron analizadas con el programa ImageJ (Rasband, 1997) y se determinó el largo y ancho de los huevos. Las fotografías se transformaron a un formato de 8 bits para reducir el peso de la imagen lo que permite cambiar la imagen a un plano binario (blanco y negro) para evaluar el área que rodeaba los huevos y el área que los comprendían por separado. Usando el programa ImageJ, se seleccionó el área de los huevos y se llevó a cabo un análisis de partículas para conocer el número y área de los objetos de la imagen. Además se midió el largo y el ancho de cada huevo con el fin de determinar el volumen con la formula V= 1/6π w2 L, donde w es el ancho del huevo y L es la longitud del mismo (Berrigan, 1991). Figura 4. Fotografía de huevos de Tenebrio molitor en microscopio estereoscópico con su respectiva escala. Análisis de datos Las diferencias entre el volumen de los huevos de las hembras que eligieron machos endogámicos y exogámicos de las diferentes colonias fueron analizadas por medio de la prueba t-student (Triola, 2004) para dos muestras independientes mediante el programa R ® (R core Team, 2015). 23 Determinación de proteínas totales Después de obtener las medidas de largo, ancho y volumen, se determinó la cantidad de proteínas totales con el método de Bradford (Bradford, 1976) porque este método ha sido ampliamente utilizado para la evaluación del contenido de proteínas en diferentes insectos, además es compatible con la mayoría de las sales y sustancias reductoras, evita la contaminación por metales y produce poca reacción con sustancias no proteicas (Foray et al., 2012). El procedimiento consistió en depositar 5 huevos de 5 parejas por tratamiento en un tubo de centrífuga de 2ml se trituraron en 180 μl de buffer de fosfato salino (PBS) hasta obtener una solución hialina. Posteriormente los tubos fueron centrifugados a 180,000 rmp durante 5 minutos a 4°C. Posteriormente se tomaron 2.5 μl por duplicado se colocaron en una microplaca de 96 cavidades y finalmente se agregaron 250 μl del reactivo de Bradford. Las placas se incubaron durante 20 minutos. La reacción produjo un color purpura, la cual fue cuantificada espectrofotométricamente a una longitud de onda de 562nm (espectotómetro BioTek modelo ELx800) (Krüger, 2002). Se realizó una curva usando seroalbúmina bovina como estándar para la calibración. Esta consistió en medir la absorbancia de diferentes concentraciones de seroalbúmina bovina. De la relación absorbancia y las concentraciones de seroalbúmina bovina, se obtuvo la pendiente y la ordenada al origen de una recta para estimar por medio de la absorbancia la concentración de proteínas totales en las muestras de los huevos. Los cálculos se realizaron utilizando el programa Excel 2010 ®. Análisis de datos Las diferencias entre los µg de proteínas totales de los huevos de las hembras que eligieron machos endogámicos y exogámicos de las diferentes colonias fueron analizadas por medio de la prueba t-student (Triola, 2004) para dos muestras independientes mediante el programa R® (R core Team, 2015). 24 Determinación de lípidos totales Se utilizó el método de Van Handel (1985) para la determinación de los lípidos totales en los huevos. A partir de los 175 μl restantes después de tomar las alícuotas para el ensayo de proteínas, se les agregó 1.5 ml de la solución Metanol:Cloroformo (2:1 v/v) y se agitaron por dos minutos. A continuación se tomó una alícuota de 100 μl por muestra, dichas alícuotas que se colocaron en una microplaca para luego evaporar el solvente en baño María a 90°C. Posteriormente se les agregó 10 μl de ácido sulfúrico al 98% para volver a colocarlo en baño María a 90°C. Finalmente la placa se puso a enfriar en hielo y se agregaron 190 μl de fosfovanilina, la cual se preparó el mismo día de su utilización, con vanilina y ácido fosfórico al 68%, llegando a una concentración final de 1.2 g/L. Se ha demostrado que la vanilina es un compuesto utilizado para determinar la concentración de lípidos en insectos que proporciona datos muy precisos (Williams et al., 2011). La placa se leyó en un espectrofotómetro a 562 nanómetros. En este ensayo se observó la coloración rosada producto de la reacción de la fosfovanilina con los iones carbónicos que son resultado del ácido sulfúrico expuesto al calor (Foray et al., 2012). Con el lípido trioleato de glicerilo como estándar, se realizó una curva de calibración. Ésta consistió en medir la absorbancia de diferentes concentraciones de trioleato. De la relación absorbancia y las concentraciones de trioleato se obtuvo la pendiente y la ordena al origen de una recta para estimar por medio de la absorbancia la concentración de lípidos totales en las muestras de los huevos. Estos cálculos se realizaron con ayuda del programa Excel 2010 ®. Análisis de datos Las diferencias entre los µg de lípidos totales de los huevos de las hembras que eligieron machos endogámicos y exogámicos de las diferentes colonias fueron analizadas por medio de la prueba t-student para dos muestras independientes mediante el programa R ® (R core Team, 2015). 25 Resultados Elección femenina La preferencia de las hembras vírgenes entre machos endogámicos y machos exogámicos de las diferentes colonias utilizadas en la presente investigación no mostró diferencias significativas (Fig.5). Es decir, las hembras de T. molitor eligieron por igual a machos endogámicos y a machos exogámicos. Figura 5. Número de machos elegidos por las hembras de Tenebrio molitor para los tratamientos: endogámicos (machos y hembras de la misma colonia) y exogámicos (machos de una población externa: VC, CI, XO, EC) que fueron elegidos durante los experimentos; n= 30, ns= no significativo *(p ≤ 0.05) de acuerdo con la prueba de G. 26 Número de huevos Las parejas conformadas por hembras endogámicas y machos endogámicos pusieron más huevos en comparación con las parejas conformadas por hembras endogámicas y machos exogámicos de la población VC (n= 10, t-student: t = 2.85, p = 0.01; Fig. 6). El resumen de los promedios y las desviaciones estándar se muestran en la tabla 1. Figura 6. Números de huevos ovipositados por las hembras y sus parejas formadas en los experimentos de elección. Número de huevos ovipositados por hembras endogámicas que copularon con un macho de su colonia. Número de huevos ovipositados por hembras endogámicas que copularon con un macho exogámico de las colonias correspondientes a EC, CI, XO y VC. Las barras indican el error estándar. n=10, ns= no significativo * p≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de t-student. * ns ns ns 27 Tabla 1 Media y desviación estándar del número de huevos ovipositados por las hembras, que copularon con un macho endogámico o con un macho exogámico de las poblaciones EC, CI, XO y VC. ExperimentoPoblación ͞x σ 1 1 2 2 3 3 *4 *4 Endogámica EC Endogámica CI Endogámica XO Endogámica VC 13.2 14 24.9 26.3 17 23.6 24.1 13.6 8.85 9.79 10.27 7.72 10.57 19.72 9.39 6.92 σ = desviación estándar. * p ≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de t-student. Eclosión Cuando las hembras copularon con un macho endogámico obtuvieron un mayor porcentaje de eclosión en comparación con aquellas hembras que copularon con un macho exogámico de la población de CI (Prueba de U de Mann-Whitney: W= 142.5, p = 0.0046; Fig. 7). Sin embargo, se observó que las parejas cuyos compañeros reproductivos eran exogámicos y pertenecían a la población VC tuvieron un mayor porcentaje de eclosión en comparación con las parejas conformadas por hembras endogámicas y machos endogámicos (Prueba de Mann Whitney: W= 76.5, p = 0.0308; Fig. 7). En las siguientes comparaciones entre parejas endogámicas y exogámicas no hubo diferencias en el número de huevos que eclosionaron. El resumen de las medias y desviación estándar se observa en la tabla 2. 28 Figura 7. Porcentaje de eclosión de los huevos ovipositados por las hembras y sus parejas formadas en los experimentos de elección. Porcentaje de eclosión de los huevos ovipositados por hembras endogámicas que copularon con un macho de su colonia. P Porcentaje de eclosión de los huevos ovipositados por hembras endogámicas que copularon con un macho exogámico de las colonias correspondientes a EC, CI, XO y VC. Las barras representan los cuartiles primero (parte alta) y tercero (parte baja) de los datos del porcentaje de eclosión. La línea central indica la mediana. Las barras de error representan los valores máximos y mínimos de los datos del porcentaje de eclosión, n=10 ns= no significativo, * p ≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de Mann Whitney. 29 Tabla 2 Media y desviación estándar del porcentaje de eclosión de huevos ovipositados por las hembras, que copularon con un macho endogámico o con un macho exogámico de las poblaciones EC, CI, XO y VC. σ = desviación estándar, n=10, * p ≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de Mann Whitney. Experimento Población ͞x σ 1 1 *2 *2 3 3 *4 *4 Endogámica EC Endogámica CI Endogámica XO Endogámica VC 79.0 83.0 88.0 80.0 89.0 84.0 74.0 82.0 25.0 21.0 12.0 06.0 10.0 14.0 06.0 12.0 30 Volumen En ninguna de las comparaciones entre parejas endogámicas y parejas exogámicas hubo diferencias significativas en el volumen de los huevos (Fig. 8). El resumen de las medias y las desviaciones estándar se observan en la tabla 3. Figura 8. Volumen de los huevos ovipositados por las hembras y sus parejas formadas en los experimentos de elección. Volumen huevos ovipositados por hembras endogámicas que copularon con un macho de su colonia. Volumen de huevos ovipositados por hembras endogámicas que copularon con un macho exogámico de las colonias correspondientes a EC, CI, XO y VC. Las barras indican el error estándar, n=5, ns= no significativo * p ≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de t-student. ns ns ns ns 31 Tabla 3 Media y desviación estándar del volumen de los huevos ovipositados por las hembras, que copularon con un macho endogámico o con un macho exogámico de las poblaciones EC, CI, XO y VC. Experimento Población ͞x σ 1 1 2 2 3 3 *4 *4 Endogámica EC Endogámica CI Endogámica XO Endogámica VC 0.48 0.53 0.49 0.5 0.52 0.54 0.57 0.53 0.09 0.11 0.09 0.07 0.06 0.11 0.09 0.07 n=5, σ = desviación estándar, * p ≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de t-student. 32 Proteínas totales Los huevos de las hembras que copularon con un macho de su colonia presentaron una concentración de proteína similar a los huevos de aquellas hembras que copularon con un macho exogámico de las cuatro colonias utilizadas en la presente tesis (Fig. 9). El resumen de las medias y las deviaciones estándar se observa en la tabla 4. Figura. 9. Efecto en la concentración de proteínas totales en la progenie por la elección femenina de T. molitor. Concentración de proteína total obtenida en los huevos de parejas cuya hembra ha elegido para la copula a un macho exogámico. Concentración de proteína total obtenida en los huevos de parejas cuya hembra ha elegido para la copula un macho de su propia colonia. Las barras indican el error estándar, n=5 ns= no significativo * p ≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de t-student. ns ns ns ns 33 Tabla 4 Media y desviación estándar de la concentración de proteínas contenidas en los huevos ovipositados por las hembras, que copularon con un macho endogámico o con un macho exogámico de las poblaciones EC, CI, XO, VC. Experimento Población ͞x σ 1 1 2 2 3 3 4 4 EC Endogámica CI Endogámica XO Endogámica VC Endogámica 51.058 53.221 55.227 57.221 53.252 53.750 36.975 45.033 74.73 63.64 51.92 102.59 79.18 55.41 84.19 73.80 , n=5, σ = desviación estándar. * p≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de t-student. 34 Lípidos totales En cuanto a los lípidos, se encontraron diferencias significativas en el experimento donde la hembra eligió entre un macho de su misma colonia y un macho exogámico, siendo mayor la cantidad de lípidos para la población CI (n= 5 t-student: t = 3.9 p= 0.015; Fig. 10). El resumen de las medias y desviaciones estándar se observa en la tabla 5. Fig. 10. Efecto en la concentración de lípidos totales en la progenie por la elección femenina de T. molitor. Concentración de lípidos totales obtenida en los huevos de parejas cuya hembra ha elegido para la copula a un macho exogámico. Concentración lípidos totales obtenida en los huevos de parejas cuya hembra ha elegido para la copula un macho de su propia colonia. Las barras indican el error estándar. n=5 ns= no significativo * p ≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de t-student. ns * ns ns 35 Tabla 5 Media y desviación estándar de la concentración de lípidos contenidos en los huevos ovipositados por las hembras, que copularon con un macho endogámico o con un macho exogámico de las poblaciones EC, CI, XO, VC. Experimento Población x͞ σ 1 1 *2 *2 3 3 4 4 Endogámica EC Endogámica CI Endogámica XO Endogámica VC 57.34 60.68 77.22 50.84 76.74 66.38 69.8 58.88 4.33 8.06 16.76 9.2 21.29 8.17 10.71 10.59 n=5, σ = desviación estándar, * p ≤ 0.05 de acuerdo con la prueba de t-student. 36 Discusión Los efectos negativos de la consanguinidad han sido reportados con anterioridad (Gerloff et al., 2003; Rantala et al., 2011; Van Bergen et al., 2013), las predicciones de esta investigación, apoyadas por el trabajo de Pölkki et al. (2012) sobre los efectos de la endogamia en la selección sexual de T. molitor, apuntaban a que las hembras de elegiría a los machos exogámicos. Sin embargo, los resultados obtenidos en este estudio no corresponden a dichas predicciones ya que las hembras no prefirieron entre ninguno de los grupos de machos exogámicos sobre los machos de la colonia endogámica. Una posible explicación sería que los grupos exogámicos no son genéticamente muy diferentes aunque no se hicieron pruebas moleculares que confirmeno nieguen esta hipótesis, por otro lado, muchos estudios que evalúan la preferencia de la hembra en base al parentesco utilizan familias y no poblaciones diferentes como en este estudio. Sin embargo, como se explicará más adelante, sí se observaron diferencias en otros parámetros que están asociados a la calidad de los machos y es evaluada por la hembra. T. molitor tiene un sistema de apareamiento poliginándrico donde las hembras copulan con más de un macho y los machos con más de una hembra, podríamos asumir entonces que no sería necesario una evaluación tan estricta. De acuerdo con Zeh y Zeh (2001), tener más de una pareja reproductora reduce los efectos negativos de los apareamientos entre consanguíneos y también los niveles de incompatibilidad genética que aunque no tiene una causa conocida, esto último está asociado a los efectos negativos de homocigosis como la presencia de alelos deletéreos, resultado de un alto grado de endogamia (Tregenza y Wedell, 2002). Un estudio con resultados similares al nuestro fue hecho en un escarabajo filogenéticamente emparentado al Tenebrio molitor: Tribolium castaneum (Coleoptera:Tenebrionidae). En esta especie, tampoco se observó una conducta discriminatoria por parte de las hembras en condiciones de monogamia (donde copulaba con un solo macho; (Michalczyk et al., 2010). Sin embargo, sí se observaron diferencias entre el porcentaje de fertilización cuando había competencia entre los machos, donde los machos no emparentados presentaron un 57% de las fertilizaciones (Michalczyk et al., 2010). En 1999, Stockley encontró también resultados similares a los observados en la 37 presente tesis. En dicho trabajo las hembras de la especie Gryllodes supplicans (Orthoptera: Grillidae) tampoco presentaron una conducta discriminatoria de las hembras entre los machos relacionados o no relacionados, pero encontró que existe una elección críptica (elección después de la copula) por parte de la hembra en la asignación de la paternidad. Se ha demostrado que las feromonas son un buen indicador de parentesco porque pueden cambiar cualitativamente y cuantitativamente entre individuos emparentados o no emparentados, es decir, la endogamia puede tener efectos negativos en la producción de feromona como se ha observado en ordenes como: lepidóptera, Orthoptera y Coleóptera. Sin embargo, la endogámica puede además manifestarse en una variación en la composición de hidrocarburos en relación al grado de parentesco que presenten los individuos como se ha observado en los órdenes: Blattodea y Orthoptera. Sin embargo, podría ser que las feromonas no sean el único atributo que las hembras evalúen durante la elección. Por ejemplo, en el grillo Teleogryllus oceanicus, (Orthoptera: Gryllidae) se observó que los machos presentan dos atributos asociados a la elección femenina: el canto y la producción de hidrocarburos cuticulares. Sin embargo, se ha demostrado que no existe una correlación entre ambas características y se ha sugerido que mientras el canto está asociado a la buena condición, los hidrocarburos cuticulares, usados como feromona sexual podrían estar demostrando compatibilidad (Simmons et al., 2013). En otro estudio se demostró que los machos menos dominantes de la especie T. oceanicus, invertían más recursos en la producción de feromonas (hidrocarburos cuticulares), lo que aumentaba su éxito reproductivo aunque su eyaculado tenia menor calidad en comparación con los machos dominantes (Thomas y Simmons, 2009). Aplicado a nuestro modelo de estudio se podría sugerir que las hembras de T. molitor podrían evaluar algún tipo de atributo adicional al grado de parentesco para elegir pareja o que las feromonas no son una señal honesta ya que no están anunciando su condición endogámica del macho en relación con la hembra. En los parámetros asociados a la calidad de la progenie, observamos que las hembras de T. molitor no se abstienen de oviponer aun si su compañero está estrechamente relacionado con ellas (ver también Tregenza y Wedell, 2002). Sin embargo, se ha observado que las hembras de Drosophila nigrospiracula y Drosophila mojavensis 38 (Díptera: Drosophilidae) que se aparearon con sus hermanos, no ponen huevos o ponen menos huevos en cada evento reproductivo. Esto significa que aunque la hembra copule y los ovocitos y los espermatozoides sean viables no se lleva a cabo la fertilización si el grado de endogamia en la población en éstas especies es alto (Markow, 1997). Por lo anteriormente mencionado, se esperaría que las hembras que han copulado con machos endogámicos tengan una puesta menor, sin embargo, en tres de los cuatro experimentos realizados no se encontraron diferencias significativas, esto podría sugerir que independientemente de con quién lleve a cabo la cópula las hembras invertirán los mismos recursos en la oviposición. En uno de los experimentos donde se compara la preferencia de la hembra entre machos endogámicos y exogámicos de la población VC, se observó que contrario a nuestras predicciones, las hembras que copularon con un macho hermano ovipositaron una mayor cantidad de huevos que aquellas hembras que copularon con un macho exogámico. Una posible explicación recae en el hecho de que el número de huevos que ovipositan las hembras puede estar asociado a la disponibilidad de los recursos (Paukku y Kotiaho, 2008). La disponibilidad constante de alimento, así como temperatura y humedad controladas son condiciones estables que favorecen el desarrollo en el laboratorio. La estabilidad en dicha condición podría ser suficiente como para reducir los efectos de una mala elección o suficiente para cubrir los costos de la oviposición. Por ejemplo, aunque el sitio de oviposición en Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Chrysomelidae) es azarosa, tiene repercusiones en la cantidad de descendencia, supervivencia, densidad de larvas, tamaño, desarrollo y mortalidad; dichos parámetros están limitados por la cantidad de recursos que las crías tendrían a disposición luego de la eclosión (Paukku y Kotiaho, 2008). Se sabe que las hembras que copulan con más de un macho aumentan la viabilidad genética de su descendencia, porque una hembra con varios compañeros de apareamiento evita los efectos negativos de la incompatibilidad por endogamia (Zeh y Zeh, 1997). En el caso de T. molitor la viabilidad dada por el porcentaje de huevos que eclosionan debería entonces ser menor en las hembras cuyo compañero reproductor sea muy cercano. En dos de los cuatro experimentos realizados en el presente trabajo, se encontraron diferencias significativas en el porcentaje de eclosión. El primer grupo experimental, donde 39 se observaron diferencias fue cuando la hembra elegía entre un macho endogámico y un macho exogámico de la población VC. Los resultados mostraron que hay un porcentaje de eclosión mayor en los huevos cuando la hembra eligió un compañero exogámico. Esto estaría de acuerdo con la predicción planteada aunque fue éste mismo grupo el que obtuvo una menor cantidad de huevos podemos decir que si bien la puesta era menor, la mayoría resultó ser viable. El segundo grupo experimental donde se encontraron diferencias significativas en el porcentaje de eclosión fue en el experimento donde la hembra eligió entre un macho endogámico y un macho exogámico de la población CI. En esta comparación, los huevos con mayor porcentaje de eclosión pertenecieron a la pareja conformada por una hembra y un macho consanguíneos. Una posible explicación se encuentra en su sistema de apareamiento ya que en condiciones naturales T. molitor tiene más de una pareja reproductiva mientras que en este estudio las hembras han sido obligadas a permanecer con el macho que eligieron; en tales circunstancias cabría esperar un resultado similar al obtenido en otros insectos. Por ejemplo, en los grillos Gryllusbimaculatus (Orthoptera: Gryllidae) los huevos de las hembras que copulan con machos no emparentados presentan una mayor viabilidad comparado con los huevos de una hembra que ha copulado con sus hermanos. Sin embargo, cuando la hembra copula con machos hermanos y con machos no emparentados la viabilidad de la progenie no se ve comprometida (Tregenza y Wedell, 2002). En general, se conoce que la reproducción representa un costo importante y que es usualmente mayor para las hembras que para los machos, debido a que la cantidad de recursos que la hembra invierte está fuertemente asociada con la viabilidad y supervivencia de la descendencia además de influir en las tasas de crecimiento y desarrollo (Cunningham y Russell, 2000). El tamaño del huevo es un ejemplo del esfuerzo materno, porque resulta costoso de producir por los nutrientes que se requieren para su elaboración (Bonato et al., 2009). En relación con el parentesco, la endogamia tiene efectos negativos tanto en la viabilidad como en la supervivencia de las crías y se ha encontrado una relación entre el tamaño del huevo para ambos parámetros (Silva et al., 2007). Aunque nuestra predicción 40 inicial se inclinaba a que las hembras que han copulado con un macho exogámico pondrían huevos de mayor volumen nuestros resultados no apoyaron dicha predicción. Esto indica que independientemente del parentesco que guarde el macho con la hembra, estás continúan produciendo huevos con un volumen similar, el tamaño del huevo es muy importante, por ejemplo, se ha visto que en el escarabajo de las semillas (Callosobruchus maculatus) los huevos más grandes se desarrollan más rápido, sobreviven más y tienen mejor desempeño en el estado adulto (Fox, 1994). Estos resultados podrían estar relacionados con la condición de la hembra, pues se ha descrito que la dieta de los padres influye en el desarrollo y supervivencia de las crías de T. molitor (Morales-Ramos et al., 2010). Sin embargo, todas las hembras utilizadas para los experimentos de este estudio tuvieron la misma dieta, y estuvieron sometidas a las mismas condiciones, y probablemente todas ellas tuvieron la misma cantidad de recursos para invertir en sus crías. A pesar de eso, se encontraron diferencias significativas entre grupos en cuanto al porcentaje de eclosión, y la cantidad de lípidos, lo que podría indicar que es el contenido del huevo (y no el tamaño) donde se ven los efectos de la inversión diferencial por parte de la hembra. En cuanto a los recursos contenidos en el huevo estos incluyen aminoácidos esenciales, lípidos, proteínas, algunos minerales agua y carbohidratos (Kunkel y Nordin, 1985). En muchos casos, estos componentes son de origen materno y pueden variar entre especie, edad, dieta y la condición del macho (Gilbert et al., 2006). Las proteínas son el componente más abundante del huevo y son fundamentales para la formación del embrión así como para la osmorregulación y nutrición (Zavala, 2011). Por ello mi predicción apuntaba a que las hembras que hubieran copulado con un macho externo tendrían huevos con una mayor concentración de proteínas en comparación con los huevos de las hembras que hubieran copulado con machos consanguíneos. Sin embargo, en la presente tesis la predicción no se cumplió, porque no se encontró diferencias en ninguno de nuestros experimentos con relación a la cantidad de proteínas totales contenidas en el huevo. En cuanto a los lípidos, se ha observado que los lípidos son necesarios para la embriogénesis y eclosión, sobre todo para aquellos organismos donde el huevo no dispone de recursos externos (Santos et al., 2011). Apoyados en esta afirmación, la predicción de mi 41 estudio era que los huevos provenientes de hembras cuya pareja reproductora fuera exogámica, tendrían una mayor concentración de lípidos y por tanto habrá un mayor porcentaje de eclosión. Tras los resultados de este estudio, esta predicción no se cumplió porque se detectaron diferencias significativas en el experimento donde la hembra eligió entre un macho endogámico y un macho exogámico de la población CI, siendo que los huevos provenientes de una pareja conformada por macho y hembra endogámica son los que presentaron mayor cantidad de lípidos. Aunque no se le dio seguimiento a la etapa larvaria, los resultados podrían ser un indicador de que los lípidos tienen un papel fundamental en la viabilidad del huevo, ya que las hembras que copularon con un macho consanguíneo no sólo presentaron la concentración de lípidos más alta sino que también mostraron un alto porcentaje de eclosión. El contenido de lípidos y proteínas así como el tamaño del huevo son resultado de la inversión materna (Fox, 1997), ambas sustancias son fundamentales desde la ovogénesis hasta el final del desarrollo del huevo y la eclosión de la larva, estos componentes son adquiridos en distintos momentos de la vida de la hembra a través de la dieta (Santos et al., 2011) esto podría darnos una explicación a los resultados observados en este estudio en donde las hembras han tenido libre acceso al alimento así como fuente de agua y carbohidratos para cumplir su ciclo de vida en óptimas condiciones 42 Conclusiones 1.- La hipótesis inicial planteada, la cual sugiere que la elección femenina es afectada por el parentesco, no se cumplió ya que no observó una conducta discriminatoria por parte de la hembra. 2.- La decisión de la hembra tuvo un efecto notorio en la progenie, al menos para los parámetros de número de huevos, porcentaje de eclosión y concentración de lípidos. 3.- No se encontraron diferencias en el volumen del huevo, ni en la cantidad de proteínas contenidas en el mismo, para ninguna de las poblaciones estudiadas. 4.- Cuando la hembra eligió a un macho emparentado puso más huevos, pero con un porcentaje menor de eclosión en comparación con aquellas que copularon con un macho exogámico de la población VC. 5.- Las hembras que copularon con un macho consanguíneo obtuvieron un porcentaje mayor de eclosión y sus huevos tuvieron una mayor cantidad de lípidos en comparación con las que copularon con un macho exogámico de la población CI. 6.- Las condiciones de crianza en el laboratorio de las hembra fueron óptimas, lo que le probablemente dio la oportunidad de invertir una buena cantidad de recursos en otros aspectos de la adecuación, sin comprometer tanto su supervivencia. Esto explicaría por qué observamos parámetros similares en cuanto al volumen y la concentración de proteínas que son reflejo de la inversión materna. 43 Referencias Ahtiainen, J., Alatalo, RV., Kortet, R, y Rantala MJ. 2005. A trade-off between immune function and sexual signaling in a wild population of the drumming wolf spider Hygrolycosa rubrofasciata. Journal of Evolutionary Biology 18(4): 985–991 Arnqvist, G. y T. Nilsson. 2000. The evolution of polyandry: multiple mating and female fitness in insects. Animal behaviour, 60(2): 145-164. Arnqvist, G., y Danielsson, I. 1999. Postmating sexual selection: the effects of male body size and recovery period on paternity and egg production rate in a water strider. Behavioral Ecology, 10(4): 358-365. Bateman, A. J. 1948. lntra-sexual selection in Drosophila. Heredity, 2(3): 349-68. Barraclough, T. G., Harvey, P. H., y Nee, S. 1995. Sexual selection and taxonomic diversity in passerine birds. 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