Connectivity between natural populations of the sea urchin Echinometra lucunter lucunter (Echinodermata: Echinoidea: Echinometridae) throughout the Caribbean region

Uno de los requerimientos básicos para el manejo y la conservación de las especies es la correcta definición de sus poblaciones, es decir, cuántas poblaciones puede haber en un área particular y cómo se conectan entre sí. Esto se puede lograr de manera más efectiva utilizando enfoques genéticos en las poblaciones a estudiar de una especie objeto para determinar la conectividad (flujo de genes) entre sitios de interés (por ejemplo, áreas marinas protegidas, áreas de pesca). En la provincia marina del Caribe, se han propuesto cuatro regiones de conectividad basados en complejos modelos hidrodinámicos de corrientes y datos genéticos especialmente de estudios de peces arrecifales del Caribe: Caribe Oriental, Caribe occidental, Bahamas y Panamá-Colombia. La dispersión es extensa dentro de las regiones, pero se desconoce la dispersión a lo largo de los bordes de esas regiones. Los esfuerzos para definir la conectividad marina y la estructura genética entre poblaciones se han centrado abrumadoramente en corales, esponjas y poblaciones de peces. En otros taxa marinos bien representados para el Caribe, faltan datos sobre la estructura genética de sus poblaciones y el flujo de genes. El erizo de mar Echinometra lucunter lucunter fue seleccionado como modelo para este estudio, principalmente debido a su amplia distribución en todo el Gran Caribe y sus características biológicas y ecológicas. El objetivo principal de esta investigación fue postular conexiones a nivel genético entre poblaciones naturales de invertebrados marinos a través de la región del Caribe con base en la especie modelo escogida, detectando si las discontinuidades marinas que se han identificado para otros taxa afectan esa conectividad, actuando como barreras para el flujo genético. Con este preámbulo, se buscó responder las siguientes preguntas utilizando microsatélites como marcadores moleculares: 1) ¿Cómo es la estructura genética de Echinometra lucunter lucunter a través del Mar Caribe? y 2) ¿Existe alguna influencia de discontinuidades marinas previamente detectadas a otros taxa en la conectividad entre poblaciones naturales de Echinometra lucunter lucunter?. Para alcanzar los objetivos, se diseñaron 26 microsatélites específicos para la especie basados en técnicas de secuenciación (NGS); diez de ellos se utilizaron para detectar la estructura genética de las poblaciones de E. lucunter lucunter a través del área, con base en varios índices genéticos y paquetes estadísticos. Los resultados mostraron en todos los loci y en todas las localidades, una heterocigosidad observada inferior a la esperada, mostrando un alto déficit de heterocigosidad reflejado por la desviación significativa del equilibrio de Hardy-Weingberg y los valores altos y positivos del coeficiente de endogamia (FIS) en todas las poblaciones y en todos los sitios. Hay varias razones discutidas por varios autores que podrían explicar potencialmente este comportamiento: 1). La variedad de opciones de apareamiento ligado al reconocimiento de proteínas de gametos, 2) la presencia de grupos de reproducción espacial vinculados a la estocasticidad en el éxito reproductivo, 3) parches en la distribución de gametos y 4) la dispersión colectiva de larvas genéticamente relacionadas en el plancton. Los sitios dentro del mar Caribe escogidos para este estudio muestran una clara evidencia de estructuración y flujo genético para E. lucunter lucunter a lo largo del Mar Caribe. Es evidente la presencia de tres grupos genéticamente distintos, uno con las estaciones del mar Caribe colombiano (con diferencias significativas entre los sitios), un segundo grupo con las estaciones de Venezuela y Belice y un tercer grupo con la estación de Puerto Rico. La estructuración y el flujo genético evidenciado entre las poblaciones de E. lucunter lucunter aparentemente están relacionados con las discontinuidades marinas encontradas, tales como la influencia de factores físicos (como, por ejemplo, las corrientes marinas y las rupturas geomorfológicas), así como las características biológicas de la especie, los cuales también han sido detectados en otros taxa marinos estudiados en el Caribe. Con los resultados de esta investigación, se demuestra la influencia de discontinuidades (corrientes marinas y rompimientos geomorfológicos) en el comportamiento de la etapa larval de Echinometra lucunter lucunter, evidenciado con los mosaicos espaciales heterogéneos de dispersión marina de la especie a través del mar Caribe colombiano frente al escenario homogéneo que se muestra en la conexión genética a través del Mar Caribe Occidental. Los resultados de este trabajo tienen implicaciones importantes para la aplicación de estrategias de conservación y manejo de áreas marinas protegidas, y pueden generar aportes importantes para investigadores y tomadores de decisiones.

• Autores: Benavides Serrato, Milena
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2020
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: eng
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/79147
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/79147
• Palabra clave: Gene flow; Caribbean Sea; molecular markers; microsatellites; echinoderms; genetic population structure; Flujo Genético; Mar Caribe; estructura genética poblacional; marcadores moleculares; microsatélites; equinodermos
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