Posteriormente, Lecomte et al. (2004) emplearon secuencias de ADN mitocondrial de muestras de sardinas colectadas en Vancouver, San Diego, Ensenada y el Golfo de California para probar la hipótesis nula de panmixia entre los tres grupos propuestos previamente en la literatura (uno de Vancouver a San Quintín, un segundo grupos del centro de California a Los Cabos y un tercero en el Golfo de California). No encontraron diferencia significativa entre estos tres grupos, los cuales solamente explicaron el 1.21% de la varianza total. Esto sugiere flujo genético suficiente como para homogeneizar las frecuencias alélicas entre ellos. En cuanto a los valores de diversidad genética, Lecomte et al. (2004) observaron un gradiente latitudinal con un valor máximo
en el centro de la distribución actual de la sardina monterrey (en California, h=0.92,
SD=0.04), y un decremento hacia sus extremos (h=0.83, SD=0.07 en Guaymas y h=0.89,
SD=0.05 en Vancouver; Figura 9a), lo cual sugiere concordancia con el modelo de cuenca descrito previamente. Finalmente encontraron una distribución de diferencias pareadas (mismatch distribution) unimodal. Esta distribución es consistente con un
modelo de crecimiento poblacional rápido a partir de un pequeño número de peces (Figura 9b), probablemente por eventos de cuello de botella o colonizaciones en el pasado.
Las principales limitaciones de estos estudios moleculares fueron el empleo de loci poco polimórficos (en el caso de Hedgecock et al., 1989) y pocos sitios de muestreo, así como el empleo de un solo gen mitocondrial (en el caso de Lecomte et al., 2004), lo cual limita el poder de inferencia a cerca de identificación de unidades genéticas.
a) b)
Figura 9. a) Diversidad genética del gen citocromo b de sardinas capturadas en el Golfo de California y
tres sitios del Pacífico este (Ensenada, B. C., México; San Diego, CA, E.U.A. y Vancouver, Canadá) y b) Distribución unimodal en el número de diferencias pareadas para cada localidad. n = número de
III JUSTIFICACIÓN
Para lograr el manejo adecuado de cualquier recurso es necesario conocer su patrón de diversidad genética, potencial evolutivo, grado de conectividad y/o aislamiento reproductivo y el efecto que tienen las fluctuaciones de biomasa sobre el reservorio genético (Lande y Barrowclough, 1987) Estos factores ayudarán a manejar los recursos para obtener una captura sustentable, preservando procesos evolutivos y evitando extinciones locales.
A pesar de los esfuerzos realizados para tratar de delimitar grupos y determinar el grado de conectividad entre subpoblaciones potenciales de la sardina monterrey, aún no se ha establecido un consenso. Si bien se ha observado heterogeneidad en algunas características, como tasas de crecimiento, número promedio de vértebras, antígenos de sangre, temporada y sitio de desove y afinidad térmica, no se sabe si estas diferencias son resultado de algún grado de aislamiento reproductivo. Los estudios de marcaje y
recaptura y genéticos (basados en aloenzimas y citocromo b) ponen en evidencia la gran
capacidad de mezcla de éstos organismos.
Las herramientas moleculares han permitido realizar diversos estudios ecológicos, evolutivos, de estructura poblacional intraespecífica y de identificación de unidades de manejo prácticas (Stepien, 1995) a partir de diferentes marcadores moleculares como las aloenzimas, ADN mitocondrial y ADN nuclear. Estos últimos han mostrado gran potencial para cuantificar niveles de variación genética dentro y entre poblaciones a
escalas temporales cortas (Hansen et al., 2001).
Aunque en muchos estudios moleculares el diseño de “Cebadores” o “Primers” para amplificar la secuencia de interés resulta tedioso y en ocasiones poco exitoso, para el
género Sardinops, recientemente, se han realizado dos trabajos enfocados a resolver éste problema. Inoue et al. (2000) obtuvieron la secuencia completa de ADN mitocondrial de
la sardina japonesa (Sardinops melanostictus) y, posteriormente, Pereyra et al. (2004)
diseñaron cebadores específicos para amplificar 11 microsatélites del ADN nuclear en sardina del Pacífico.
Los microsatélites son secuencias repetitivas de ADN encontradas en el genoma nuclear de eucariotas, son marcadores codominantes, altamente polimórficos y de herencia biparental (Ashley y Dow, 1994). Por su parte, el ADN mitocondrial es un molécula compacta, de herencia matrilineal, tasa evolutiva rápida en comparación con la del ADN nuclear (a excepción de microsatélites), ausencia de recombinación y corto tiempo de coalescencia (1/4 de Ne, con respecto a ADN nuclear), lo cual lo hace más susceptible a procesos estocásticos y las variaciones interpoblacionales se acumulan más rápidamente
que en marcadores nucleares (Avise et al., 1994; Moore, 1995).
En el presente estudio, se propone el empleo de estos marcadores moleculares (8 microsatélites y 2 mitocondriales) para conocer el grado de conectividad o aislamiento que existe entre subpoblaciones de sardina del Pacífico nororiental. La información generada será de utilidad para la elaboración de normas de manejo que permitan una captura sustentable.
IV HIPÓTESIS
Considerando a una muestra como aquel conjunto de organismos colectados en un mismo sitio y fecha, se establecieron las siguientes hipótesis:
Ho1. No existe diferenciación genética espacial ni temporal entre muestras
Ho2. No existe diferenciación genética entre los tres stocks de afinidad térmica
propuestos por Félix-Uraga et al. (2004)
Ho3. Eventos demográficos históricos como cuellos de botella o eventos de colonización
no han afectado la arquitectura genética (diversidad genética y/o acumulación de diferencias nucleotídicas entre secuencias) de la sardina monterrey
Ha1. Existe diferenciación genética espacial y temporal entre muestras.
Ha2. Existe diferenciación genética entre los tres stock definidos con base en afinidad
térmica.
Ha3. Hay indicios de que distintos eventos demográficos históricos como cuellos de
botella o eventos de colonizaciones han afectado la arquitectura genética (diversidad genética y/o acumulación de diferencias nucleotídicas entre secuencias) de la sardina monterrey
V OBJETIVOS V 1 Objetivo General
Identificar el grado de diferenciación y patrón de diversidad genética de la sardina del
Pacífico nororiental Sardinops sagax caeruleus por medio de análisis moleculares de
ADN mitocondrial y nuclear.
V. 2 Objetivos Particulares
Por medio del análisis molecular en dos genes de ADN mitocondrial (NAD5 y NAD6) y 8 nucleares:
¾ Determinar el grado de diferenciación genética mitocondrial y nuclear a lo largo
del rango de distribución actual de la sardina monterrey
¾ Determinar el grado de diferenciación genética mitocondrial y nuclear entre los
tres stock de afinidad térmica sugeridos por Félix-Uraga et al. (2004)
¾ Estimar el nivel de diversidad nucleotídica y haplotípica y evaluar si existe algún
gradiente latitudinal
¾ Evaluar el efecto de eventos demográficos sobre la arquitectura genética
(diversidad genética y numero y distribución de las diferencias nucleotídicas pareadas)
VI ÁREA DE ESTUDIO
Las muestras de sardina para éste estudio fueron obtenidas de 9 localidades a lo largo del Pacífico noreste y 2 localidades en el Golfo de California (Figura 10).
Figura 10. Localidades incluidas en este estudio: Vancouver (VA), Washington (WA), Óregon (OR), San
Pedro California (CA), San Diego California (SD), Ensenada (EN), Bahía Magdalena (BM), costa este del Golfo de California (GC1), costa oeste del Golfo de California (GC2).
Las condiciones oceanográficas del Pacífico nororiental están regidas por el Sistema de Corriente de California (CCS), la Contracorriente de California (COC) y la Corriente de
Davis. La CCS se caracteriza por un flujo lento continuo que corre hacia el ecuador y que se encuentra alejado de la costa (entre 300 y 400 km en promedio, pero puede alcanzar los 1500 km de distancia en la costa central de California). La CCS tiene baja temperatura y salinidad. La COC es un flujo que corre hacia el polo cercano a la costa (10 a 40 km de distancia). Este flujo se origina en la parte este del Pacífico ecuatorial y puede continuar hasta por 400 km. Son aguas tibias, de bajos niveles de oxígeno, nutrientes y salinidad, y varía en intensidad dependiendo de la estación del año. La COC ha sido
reportada desde Baja California hasta aproximadamente los 50°N. Finalmente, la
Corriente Davidson (CD) también corre de sur a norte (contracorriente), es altamente estacional, superficial y cercana a la costa. Se presenta generalmente entre finales del otoño y principios de invierno (con un máximo en mayo). Su flujo inicia en Punta Concepción y se extiende hasta la Isla de Vancouver (Di Lorenzo, 2003; Longhurst,
1998; Marchesillo et al., 2003).
El Golfo de California se encuentra al noroeste de México, bañando por las costas de los estados de Sonora, Sinaloa, Baja California y Baja California Sur. Presenta una longitud de 1200 km a lo largo y un ancho promedio de 150 km. Es uno de los mares más dinámicos y productivos en México, debido a que cuenta con tres mecanismos principales de fertilización: las surgencias inducidas por el viento, mezcla por marea y circulación termohalina (Álvarez-Borrego, 2002). Roden y Emilsson (1979), con base en la estructura vertical termohalina, identificaron cuatro regiones dentro del Golfo de California: Golfo Norte, Grandes Islas, Golfo Central y Boca del Golfo.
La región norte comprende desde la desembocadura del río Colorado hasta las Grandes Islas. Es somero (entre 0 y 50 m de profundidad) y tranquilo. Sin embargo, presenta una
de las amplitudes de marea más grandes del mundo, las cuales generan la resuspensión del sedimento y turbidez del agua cercana a la costa (Álvarez-Borrego, 2002). En verano, una corriente caliente y somera, proveniente de las costas del delta del río Colorado, fluye mar adentro. En invierno, las capas superficiales se enfrían y por su mayor densidad se sumergen y reemplaza al agua que fluye hacia la costa. Tiene un alto contenido orgánico, por lo que es muy rico en bacterias, plancton, peces y crustáceos juveniles (Bourillón-
Moreno et al., 1988). La región de las grandes Islas se caracteriza por una topografía
compleja, conformada por cinco cuencas. La circulación es dominada por fuertes corrientes de marea, movimientos horizontales de agua que cambian de dirección y velocidad en sincronía con el periodo mareal. La velocidad de las corrientes es muy alta alrededor de las islas, generando fuerte mezcla de agua y alta productividad. En el Canal de Ballenas, localizado entre Isla Ángel de la Guarda y la península de Baja California ocurren surgencias costeras en verano e invierno para la costa occidental y oriental del Golfo, respectivamente.
La región central del Golfo se localiza entre el límite sur de las Grandes Islas y la línea imaginaria formada por las bahías de Topolobampo, Sinaloa y La Paz, B.C.S. Presenta una pendiente submarina causada por la escasa depositación de sedimento del lado occidental del Golfo. No hay plataformas o terrazas a lo largo de la costa de Baja California, o si las hay, estas son breves. En cambio, del lado continental, los ríos que se originan en la sierra Madre Occidental, han creado una plataforma de pendiente suave y ancha. En el Golfo Central las corrientes de marea son menos importantes que las corrientes generadas por los vientos. Aquí se encuentra el mayor número de islas y presenta zonas de surgencias estacionales en ambas costas.
La Boca del Golfo de California comprende desde la línea imaginaria formada entre las bahías de Topolobampo, Sinaloa y La Paz, B. C. S., hasta su conexión con el Océano Pacífico. Esta región está fuertemente influida por el Océano Pacífico, la amplitud de marea es de un metro, la más baja para el Golfo de California y semejante a la de Pacífico Mexicano. La flora y fauna de ésta región es similar a la encontrada en el Océano Pacífico Tropical.
VII METODOLOGÍA