Identidad y heterogeneidad poblacional de la ballena jorobada en la Bahía de Banderas y aguas circundantes. II. Identidad y heterogeneidad genética

Reporte técnico

IDENTIDAD Y HETEROGENEIDAD POBLACIONAL DE LA BALLENA JOROBADA EN LA BAHÍA DE BANDERAS Y AGUAS CIRCUNDANTES II. Identidad y heterogeneidad genética

Luis Medrano González, María de Jesús Vázquez Cuevas, María Rosalba Robles Saavedra, Xochiquetzal Rodríguez Cortés y Miriam Teresa Núñez López Facultad de Ciencias Universidad Nacional Autónoma de México Eduardo Peters Recagno Instituto Nacional de Ecología Septiembre de 2009

Introducción

La

Bahía de Banderas es un sitio donde anualmente se congrega una gran cantidad de ballenas jorobadas (Megaptera novaeangliae), provenientes de diferentes lugares de alimentación en el Pacífico Norte entre California y Alaska (Medrano-González et al. 1995; Urbán et al. 2000). Estos animales realizan en la bahía actividades reproductivas de apareamiento y crianza y junto con otros mamíferos marinos, han generado un enorme y creciente desarrollo de actividades turísticas que han impactado negativamente a estos animales y a su hábitat. Estos efectos negativos además están sinergizados por la práctica de observación turística ilegal así como por prácticas autorizadas mal realizadas en violación de la Norma Oficial Mexicana 131-ECOL (Díaz Gamboa 2005). Por lo anterior, la Dirección General de Vida Silvestre ha regulado la observación turística y científica de las ballenas jorobadas buscando que sea sustentable y en beneficio de las comunidades locales y las economías estatales.

Las ballenas jorobadas, como otros mamíferos marinos, se explotaron comercialmente hasta casi extinguirlas. La Comisión Ballenera Internacional decretó el cese a la captura comercial de estas ballenas en el Pacífico Norte desde 1966 y las poblaciones de todo el mundo parecen recuperarse pero su preferencia por aguas someras las hace aún vulnerables a los efectos de las actividades humanas en las costas en una amplia distribución mundial desde los trópicos hasta las regiones subpolares (Comission for Environmental Cooperation 2005; National Marine Fisheries Service 1991; Perry et al.1999). Un aspecto fundamental para el conocimiento y la conservación de cualquier especie y que será el atendido en este proyecto, es el de identificar su identidad y su estructura poblacional para determinar las fracciones poblacionales afectadas por actividades humanas específicas. Resolver esto no es trivial en las ballenas jorobadas que invernan en México en virtud de que en nuestro país se congregan ballenas provenientes de diferentes sitios de alimentación en el Pacífico Norte desde California hasta las Islas Aleutianas y también porque estos animales se mueven en forma heterogénea y tiempos específicos durante el invierno en toda la zona de estancia invernal de reproducción que abarca desde Baja California Sur hasta Centroamérica incluyendo las Islas Revillagigedo (Medrano-González et al. 1995; Medrano González y Urbán Ramírez 2002; Vázquez Cuevas 2007). El objetivo general de este proyecto es pues, determinar la identidad y caracterizar los elementos de heterogeneidad poblacional de las ballenas jorobadas en la Bahía de Banderas y aguas circundantes para definir unidades naturales de manejo que faciliten la toma de decisiones en favor de la conservación y manejo sustentable de esta especie. El presente reporte analiza la información genética sobre la identidad y heterogeneidad de la población de la ballena jorobada en la Bahía de Banderas y aguas circundantes. Para ello, se han recopilado datos de variación genética mitocondrial de tejidos recolectados y analizados por el Grupo de Mastozoología Marina de la Facultad de Ciencias UNAM en el periodo (1990-1996; Robles Saavedra, en elaboración) y se hicieron nuevas determinaciones, aún parciales, de tejidos colectados en el periodo (2004-2005; Cortés Rodríguez, en elaboración). Métodos Colecta de tejidos Se analizaron 113 muestras de piel de ballenas jorobadas colectadas entre 1990 y 2005 en la Bahía de Banderas, Nay.-Jal. y 71 en la Isla Socorro entre 1995 y 2005 (Cuadro 1). La mayoría de estos tejidos se colectó con un dardo modificado diseñado y fabricado por el grupo de trabajo (Figura 1, Medrano González 1993) y algunas son fragmentos de piel descamada que se recogieron del agua luego de conductas como saltos y coletazos. Las muestras se almacenaron en etanol 70-90% o solución salina saturada con Dimetil,sulfóxido 20% y se congelaron a –75 °C. Cuadro 1. Muestras de piel de ballenas jorobadas analizadas en este estudio.

Bahía de Banderas Isla Socorro

1990

1991

1992

1993

1995

1996

2004

2005

Total

5

6

10

21

-

44

2

25

113

-

-

-

-

48

-

13

12

71

Figura 1. Dardo utilizado para la recolecta de muestras de piel de cetáceos en vida libre. Este dardo se dispara con una ballesta cuya potencia oscila entre 23 y 69 Kg de empuje. Tomado de Medrano González (1993). Extracción de DNA Aproximadamente 0.5 g de cada muestra de piel se digirieron en solución RSB pH=7.0 conteniendo proteinasa K (1 mg/mL) y Dodecil,sulfato de sodio (1%) incubada en rotación a 55 °C por tres a 12 horas. El DNA se extrajo de la suspensión digerida utilizando fenol y cloroformo y se precipitó y lavó con etanol 95% y 70%. Luego de secarse, el DNA se resuspendió en 100 a 300 mL de solución Tris-EDTA (TE) pH=8.0 o agua (Baker et al. 1991; Sambrook et al. 1989). Identificación de linajes mitocondriales Mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), se amplificó un fragmento de aproximadamente 450 pares de bases (pb) en la región hipervariable de la región control mitocondrial utilizando los iniciadores tPro (5’-TCACCCAAAGCTGRARTTCTA-3’) y Dlp5 (5’CCATCGWGATGTCTTATTTAAG-RGGAA-3’). Algunas de estas muestras se secuenciaron manualmente, otras mediante servicios comerciales de secuenciación automática utilizando el método de los inhibidores ddNTP con marcas fluorescentes (Sanger 1977, 1981) y en otras la identificación se hizo como polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (RFLP) con las enzimas Dra I (5’-TTT  AAA-3’), Nco I ó Sty I (5’-C  CATGG-3’) y Sau96 I (5’-G  GNGC-3’) o

como polimorfismos de conformación de cadenas sencillas (SSCP). Este conjunto de ensayos permitió distinguir los haplotipos mitocondriales (linajes heredados vía materna) A+, A-, AE, E y F. (Medrano-González et al. 1995). Todas las reacciones de PCR se hicieron con protocolos estándar (Palumbi et al. 1991) y todas las electroforesis para identificar los productos de extracción, de PCR y de restricción se hicieron en geles de agarosa 1.0-1.6% en Tris-BoratoEDTA (TBE) 0.5X, pH=8.0 teñidos con bromuro de etidio y visualizados con luz ultravioleta (Sambrook et al. 1989). Análisis de variación Se utilizaron secuencias estándar de los haplotipos A+, A-, AE, E y F (Baker et al. 1998; Medrano-González et al. 1995) para el análisis de variación nucleotídica. Estas son secuencias de 415 pb entre las cuales hay 12 sitios variables y presentan la siguiente matriz de nucléotidos diferentes:

A+ AAE E F

A+ 0 1 1 1 10

A-

AE

E

F

0 2 2 11

0 2 9

0 11

0

Estas secuencias se alinearon con el programa GCG V.9.0 (Genetics Computer Group 1996) y se hizo una reconstrucción filogenética por el método de parsimonia haciendo una búsqueda exhaustiva con el programa PAUP V.3.1.1 de Swofford (1993) (Medrano-González et al. 1995). Se examinó la variación genética durante el invierno dividiéndolo en cuatro etapas de acuerdo a la distribución del muestreo y los perfiles invernales de acumulación de frecuencias haplotípicas procurando que el tamaño de muestra fuese lo más homogéneo posible. Se examinó la variación genética entre las ballenas de la Bahía de Banderas y de la Isla Socorro en los años 1995-6 y 2004-5 para contextualizar la variación estacional entre la regional y la anual en escala decadal. Se construyeron bases de datos para el programa ARLEQUIN V.3.11 de análisis de genética poblacional (Excoffier et al. 2005). Por cada año y etapa invernal se determinó la diversidad de Nei o heterocigosis (h) y la diversidad nucleotídica (p) siguiendo las formulaciones de Nei (1987). Se calcularon asimismo los índices de diferenciación Fst (sin ponderación de las diferencias nucleotídicas) y Fst (con ponderación de las distancias nucleotídicas) mediante el análisis de varianza de Excoffier et al. (1992). Las matrices de Fst y Fst por etapa invernal, región y/o año se utilizaron como matrices de distancias para generar fenogramas por el método WPGMA. Resultados y discusión Las ballenas jorobadas de la Bahía de Banderas y la Isla Socorro son dos subpoblaciones con diferentes destinos y tiempos de migración (Medrano González y Urbán Ramírez 2002; Urbán y Aguayo 1987; Urbán et al. 2000) y entre ambas hay una pequeña pero reconocible diferenciación genética (Medrano-González et al. 1995). Se ha reconocido que la población de ballenas del Pacífico Norte ha crecido considerablemente, particularmente en las zonas de alimentación más norteñas posiblemente como resultado del acelerado calentamiento del clima en las últimas décadas (Calalmbokidis et al. 2008) y en el Pacífico mexicano esto ha implicado una importante variación genética anual que en las ballenas jorobadas de la costa mexicana se manifiesta como un incremento en la frecuencia del haplotipo AE y en las Islas Revillagigedo

como un incremento del haplotipo A+ durante la última década. En un análisis de diferenciación genética de dos niveles, el estadístico Fst entre regiones como segundo nivel de variación (Fct) es de 0.011 (p=0.37) y el estadístico Fst es 0.076 (p=0.32). La diferenciación genética decadal, también como segundo nivel de variación, es cero globalmente pero estadísticamente significativa (p