Determination of Protein Structures

Según el criterio de clasificación de la UICN (Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza), la tortuga golfina está enlistada como “especie vulnerable” (Abreu-

Grobois & Plotkin, 2008). Durante las últimas décadas, se han desarrollado diversas estrategias para la recuperación de esta especie, incluyendo la veda permanente, así como actividades de conservación y de investigación especialmente en zonas de anidación y gracias a estas acciones se ha notado una incipiente recuperación de esta especie. Por ejemplo, pocos años después de la veda permanente, el número de hembras en una de las principales playas de anidación en México, La Escobilla, incrementó significativamente y este incremento ha continuado desde entonces. Las anidaciones en La Escobilla se recuperaron desde su punto mas bajo de 55,000 nidos en 1988 a mas de 700,000 nidos para 1994 (Márquez et al., 1996) y a mas de un millón de nidos para el año 2000 (Márquez et al. 2005). Más aun, una nueva zona de anidación surgió en el estado de Michoacán a mediados de los años 90´s en una playa en la cual no se tenían registros de anidaciones de tortuga golfina (Sánchez and Reyes 1998). Sin embargo, aun persisten amenazas, incluyendo la captura incidental en artes de pesca de arrastre sin dispositivos especiales para expulsar las tortugas capturadas, además de la captura dirigida clandestina o bien otros factores como el cambio climático global.

En general, las tortugas marinas son animales de lento crecimiento y migran miles de kilómetros por lo cual han sido propuestas como indicadores de la salud del ambiente marino (Frazier, 1999). Debido a la influencia de la temperatura para la determinación de sexo, es probable que las poblaciones de tortugas marinas sean severamente afectadas a largo plazo por problemas tales como la alta contaminación de océanos y costas, principalmente por un grupo de contaminantes conocidos como Compuestos Endocrino- Alterantes (EDCs, por sus siglas en inglés) o bien por el cambio climático contemporáneo que puede estar generando una tasa de sexos sesgada (Janzen, 1994).

1.2.13.1. Compuestos Endocrino-Alterantes

Los compuestos endócrino-alterantes han sido definidos como agentes exógenos que interfieren con la producción, liberación, transporte, metabolismo, función o eliminación de hormonas naturales en el cuerpo, las cuales son responsables del mantenimiento de la homeostasis y de la regulación de procesos de desarrollo (Kavlok & Datson, 1996; Crain et al., 2000). Por otro lado, Ankley y colaboradores (1998) los definen como sustancias

exógenas que pueden alterar el funcionamiento del sistema endócrino de un organismo y por consiguiente su salud o la de su progenie.

Los compuestos endócrino-alterantes que han sido más estudiados son aquellos químicos que mimetizan la acción de los estrógenos, ya que tienen la capacidad de unirse a receptores estrogénicos e iniciar respuestas similares a aquellas producidas por la hormona 17 ß-estradiol (E2). Este efecto agonista se da a pesar de tener estructuras

moleculares tan diversas entre ellos y tan diferentes a los estrógenos. Debido a esto, son llamados xenoestrógenos, ecoestrógenos o estrógenos ambientales (Jones et al., 2000; Brion et al., 2002).

Existe una gran cantidad de compuestos que pueden actuar como xenoestrógenos entre ellos encontramos fitoestrógenos (genistein, coumestrol), herbicidas (alachlor, atrazine, noitrofen), insecticidas (DDT, lindano, endosulfan, dieldrin, toxafen), fungicidas (benomyl, mancozeb, tributyltin), compuestos policlorobifenilos (PCB’s), dioxinas, plásticos (ftalatos), metales pesados (plomo, mercurio, cadmio), productos domésticos (detergentes y surfactantes), productos farmacéuticos (dietilbestrol, etinilestradiol) y desechos industriales y domésticos, donde pueden existir una mezcla de todos estos compuestos (Jones et al., 2000).

En contraste con los estrógenos naturales y fitoestrógenos, los xenoestrógenos no se pueden degradar o son difíciles de degradar, pudiendo ser aun más tóxicos sus metabolitos. Además, tienen un periodo de vida largo, permaneciendo en el ambiente (aire, suelo y agua) y en los organismos por varios años. Asimismo, tienen la capacidad de almacenarse en grasa y en tejido muscular, es decir, se pueden bioacumular y por lo tanto biomagnificar a lo largo de la cadena trófica (Facemire, 2000).

Estas características han provocado que, a pesar de que el uso de varios de estos compuestos haya sido prohibido desde hace varios años, éstos y/o sus metabolitos permanezcan en el ambiente, incluso en zonas donde nunca han sido utilizados, ya que se pueden trasladar de un lado a otro por medio del aire, agua y de los mismos animales (Zhu y Norstrom, 1993; Facemire, 2000).

Desde hace varios años se han documentado los efectos que este tipo de compuestos tienen sobre una gran variedad de organismos, por ejemplo, en aves el clásico trabajo de

Fry y Toone (1981) en el que reportó un bajo éxito reproductivo en gaviotas expuestas a DDT debido quizá a la proporción de sexos sesgada (3.85 hembras por cada macho), así como malformación del aparato reproductivo en machos que encontró en esta población. En un trabajo más reciente, Panzica y colaboradores (2009), encontraron que la exposición a dietilbestrol y genistein en la codorniz japonesa, Coturnix japonica, durante etapas embrionarias tempranas, altera la diferenciación de las rutas sexuales, induciendo generalmente reversión sexual en el fenotipo neuroquímco que probablemente sea la causa del comportamiento sexual alterado que también se pudieron observar en los organismos adultos. En el grupo de los reptiles está el caso de los caimanes del lago Apopka en Florida, que se vieron expuestos a altas concentraciones de DDT, DDE y otros compuestos después de un derrame químico. Esta exposición resultó en feminización de machos así como niveles de testosterona reducidos. En hembras se encontraron niveles de vitelogenina que doblaban la concentración normal, además de malformaciones en el aparato reproductivo en ambos sexos (Guillette, 1994).

En especial, los organismos que presentan TSD son más susceptibles a este tipo de sustancias. Esta susceptibilidad se debe al papel tan importante que tienen los estrógenos y andrógenos durante el desarrollo gonadal en el embrión y que se ha propuesto se disparan de acuerdo a condiciones ambientales. Si algún compuesto capaz de mimetizar la acción de estas hormonas está presente en el ambiente, ocurre una feminización o masculinización de la mayoría de los embriones en desarrollo y, de esta forma, una tasa de sexos sesgada al exponer a los embriones a alguna clase de xenobiótico como los PCBs, lo que se ha visto en crías de tortugas de agua dulce y caimanes (Crews et al., 1995; Guillete et al., 2000).

1.2.13.2 Cambio climático global

A partir del siglo XIX, como parte de un proceso cíclico natural, inició el calentamiento paulatino de la biósfera; sin embargo, la industrialización acelerada ha producido gran cantidad de gases invernadero, de tal manera, que la temperatura promedio global en la superficie de la Tierra aumentó 0.6°C durante las últimas tres décadas y 0.8°C durante los últimos 100 años. Esto significa que este calentamiento no se ha dado de manera constante, en realidad, se presentó como un calentamiento lento hasta aproximadamente

1980 y a partir de entonces el aumento global de la temperatura se ha ido dando a una tasa aproximada de 0.2°C por década (Hansen et al., 2006), con incrementos de temperatura mayores sobre la superficie terrestre que sobre la superficie marina (revisado por Witt et al., 2010). Esta alta tasa de calentamiento global de las últimas décadas, ha llevado a los científicos a predecir que para el 2100, la temperatura promedio global habrá aumentado de 2 a 3°C (Hansen et al., 2006). Este cambio climático tan acelerado que se prevé para el siguiente siglo, ha levantado muchas dudas acerca de su posible impacto sobre los ecosistemas naturales y en este contexto, es de particular interés el efecto que pueda tener sobre numerosas especies.

Las tortugas marinas, al presentar un ciclo de vida complejo, hacen uso del hábitat abarcando una gran diversidad de ecosistemas; desde hábitats terrestres, donde se lleva a cabo la anidación y el desarrollo embrionario, hasta hábitats marinos, donde se desarrollan y alimentan (Frazier, 2001; Bolten, 2003). Al ser organismos poiquilotermos la temperatura ambiental regula directamente su ciclo de vida, bajo este esquema, las tortugas marinas están expuestas a los efectos del cambio climático a lo largo de toda su vida. Sin embargo, quizá el efecto más evidente de la temperatura se presenta durante la reproducción, ya que ésta controla la migración desde las áreas de alimentación hasta las playas de desove, la anidación, la determinación sexual durante la embriogénesis así como la duración de la incubación; además la distribución de los nidos en las playas también obedece a gradientes térmicos y de humedad óptimos (Márquez & Jiménez, 2010). Uno de los aspectos más preocupantes o al que se le ha puesto mayor atención, es el efecto del calentamiento global durante el periodo de incubación, ya que incrementos en la temperatura pueden causar un sesgo en la proporción de sexos de los neonatos, lo que podría provocar una feminización de las poblaciones, esto afectaría la fecundidad total de la población y por lo tanto su viabilidad (revisado por Márquez & Jiménez, 2010).

Hulin y colaboradores (2009) desarrollaron un método para evaluar el riesgo que presentan especies con TSD ante el cambio climático, el cual está asociado a la longitud del rango de transicional de temperatura (TRT). A rangos mayores, mayor probabilidad de responder a condiciones termales nuevas. En tortugas marinas, los valores de los límites superior e inferior del TRT, así como la amplitud de éste, pueden variar entre

especies y poblaciones. Por ejemplo, temperaturas en las que se han obtenido únicamente hembras varían de 29.75 a 32°C, mientras que temperaturas en las que se han obtenido únicamente machos van de 26 a 28.75°C dependiendo de la especie y de la población examinada (revisado por Wibbels, 2003). En este sentido, L. olivacea muestra un riesgo intermedio al tener un TRT de 2.96°C, al igual que C. caretta con un TRT de 2 a 3°C (Mrosovsky, 1988) esto en comparación con otras especies con TRT bajo como D. coriacea con un TRT de tan sólo 1°C (revisado por Wibbels, 2003). Esta información posee grandes implicaciones en términos de conservación ya que ésta sugiere que cambios de temperatura en las playas de anidación de tan sólo 1 a 3°C, pudieran potencialmente cambiar la proporción de sexos o incluso afectar la supervivencia en una población. Por esta razón, los estudios en los que se trata de estimar la proporción de sexos en playas de anidación se han vuelto prioritarios.

Desde hace aproximadamente 20 años, se han llevado a cabo estudios en los que se pretende estimar la proporción de sexos de neonatos en diversas poblaciones de tortugas marinas (Fuentes et al., 2009). Haciendo una comparación de todos estos estudios, sobresale la gran variación que existe en la metodología empleada. Sin embargo, aun a pesar de todo esto, es importante destacar un aspecto muy importante, la gran mayoría reporta una proporción de sexos sesgada hacia hembras (revisado por Wibbels, 2003). Si bien, algunas de estas estimaciones reportan un 50% de machos, la gran mayoría reporta un sesgo hacia hembras, incluso hay trabajos que calculan un porcentaje de hembras arriba del 90% (Mrosovsky & Provancha, 1992; Mrosovsky, 1994, Chu et al., 2008). Aun más, no hay trabajos en los que se reporten playas de anidación con tasas de sexos desviadas hacia macho (revisado por Wibbels, 2003). De hecho, esta proporción de sexos sesgada ha sido también reportada tanto en neonatos como en juveniles y adultos, con poblaciones que aparentemente funcionan de manera exitosa con una tasa de sexos macho-hembra de 1:2 y 1:3 (Fuentes, et al., 2009). Con base a esta información nos enfrentamos a dos posibilidades, la primera es que la TSD no cumpla con las predicciones de la teoría evolutiva de Fisher sino que más bien presente una proporción de sexos sesgada hacia hembras de manera natural, simplemente porque represente una ventaja a nivel evolutivo. O bien, la segunda posibilidad es que estas estimaciones representen ya un efecto del calentamiento global que se ha venido dando desde hace

100 años. Si bien es cierto que no existen datos suficientes que nos permitan considerar estas proporciones de sexos sesgadas como un efecto del calentamiento global, es inminente que si la temperatura sigue en aumento a la misma velocidad que en los últimos 30 años, las poblaciones de tortuga marina se verán seriamente afectadas. Se estima que una proporción de sexos preocupante sería 1 macho por 4 hembras, ya que la fecundidad de la población disminuiría porque aun cuando las hembras continuaran produciendo la misma cantidad de huevos, éstos no podrían ser fecundados porque el número de machos sería insuficiente y las hembras ovipositarían huevos no fertilizados (revisado por Márquez & Jiménez, 2010). Fuentes y colaboradores (2009), realizaron un estudio en donde construyen un modelo que les permite predecir que como efecto del calentamiento global, la temperatura de la arena va a incrementar en las playas de anidación, resultando en un incremento de la feminización de las crías para el año 2030. Aun más, para el año 2070, los autores predicen que la arena alcanzará temperaturas cercanas o mayores al limite superior del umbral térmico de incubación ocasionando probablemente, una disminución en la supervivencia de las crías.

El calentamiento global es un hecho que ya no se puede negar y la evidencia de sus efectos negativos crece día con día. Las tortugas marinas debido a su mecanismo de determinación sexual dependiente de la temperatura, son consideradas entre las especies más vulnerables ante los efectos del calentamiento global produciendo un sesgo en la proporción de sexos. Es bien sabido que las tortugas marinas a lo largo de su historia evolutiva han logrado sobrevivir cambios climáticos drásticos, por lo que se esperaría que posean el potencial de adaptarse y sobrevivir al cambio climático contemporáneo. Sin embargo es necesario recalcar que la tasa de calentamiento actual es mucho mayor y aumenta aceleradamente en comparación con los cambios climáticos históricos.