UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR

ANALlSIS SISTEMATlCO BIOQUlMICO y EVOlUCION ENZIMATICA

FUNCIONAL EN CUATRO ESPECIES DE CABRILLAS DEL MAR DE

CORTES GENERO Ep inephelus SERRANIDAE EP INEPHELlNAE

Tesis ProfesionalQue poro obtener ti 1iIuIe d

BIOlOGO MARINO

Presento

LUIS GERARDO LOPEZ LEMUS

Lo Paz B C s 1985

7

r t II I

E

3n

A Ml MADRE

A QUIEN DEBO TODO LO QUE SOY Y POR QUIEN ANHELO SER TODO LO QUE DEBO

LOS ESTUDIOS QUE DAN LUGAR A ESTE TRABAJO FUERO 1 REALIZADOS EN EL

CENTRO DE INVESTIGACIONES BIOLOGICAS DE BAJA CALIFORNIA SUR A C EN

LOS DEPARTAMENTOS DE BIOLOGIA MARINA BIOLOGIA EXPERIMENTAL y

APLICADA Y BIOTECNOLOGIA DURANTE EL PERIODO COMPRENDIDO ENTRE OCTUBRE

DE 1983 Y DICIEMBRE DE 1984

CONTENIDO

l PREFAC 10

11 111ICE DE FIGURAS v

I I I 11ICE DE TABLAS vii

IV LISTA DE ABREVIATURAS viii

V RESUMEN

VI

VII

A

C

D

VI I l

IX

INTRODUCC ION

ANTECEDENTES Y GENERALIDADES

Estudios genØtico bioquímicos en peces

B Especiación y evolución en peces estudiadas mediante el

anÆlisis elect ofo Øtico de p oteinas 15

Inter acc icr es genoma med io amb ierte

Adapt c ión b ioqu imica tempera tu a

MlTER 1ALES y METODOS

2

3

Especies analizadas Y sitios de colecta

Preparación de los extractos tisulares

Electroforesis y tinción de los geles

4 CÆlculo de f ecuencias gØnicas distancias genØticas y

construcc ión de 1 dendrogr ama 36

5 Purificación del isozima lactato deshidrogenasa del

mœsculo esquelØtico M4 LDH 37

6

7

Estudios en la cinØtica de los isozimas M4 LDH

React ivos sus1 arlc ias

RESUL TADOS

1 Datos rroOrfomØtr icos mer íst icos

3

8

8

18

21

27

27

28

30

38

40

56

58

2

3

4

X

1

2

3

4

XI

1

2

3

4

Anålisis electroforetico y distancias genØticas 56

PUl ificlIción del isozima M4LOH

57

Estudios en la cinØtica de los isozimas M4 LDH 57

01 SCUS ION Y CONCLUS 1 OIES 74

l1ed ic iones py oporc ionales 74

Calacteres mer sticos 75

El estudio electroforØtico las distancias genØticas y la

s istemÆt icll de Ep inephe 1 us 76

Estud ios en 1 a c ine1 ica de los isoz imas M4 LDH 82

APENO ICES 8S

Isozimas homomØl icos y he1 elomºricos 8S

El cÆlculo de las frecuencias gØnicas y genot picas S4

Distancia genØtica en1 re poblaciones naturales S6

CinØt ica de sa1 uración enz imå1 ica 100

4a Eficiencia catalltica 101

XII LITERATURA elTfDA 104

PREFACIO

jl erencia de la manera de pen ar tradicional en la biología

predarwinista que abordaba la investigación de la diversidad orgÆnica

de manera descriptiva basÆndose en el estudio de caracteres tomados

como rasgos estables en unos poco individuos el objetivo del biólogo

evolucionista moderno es el estudio causal de esta diver idad Dentro

de se enfoqlJe las idea s centr ales son la de población como unidad de

an li s 1 as de la ar iac ion y la adapt ac ión como fenómenos

aracterlstlcos de las poblaciones

studio de l a IJar iac ión es patr imon io de la genŒtica de

0tlac onea y el estudio de la adaptación se incluye tradicionalmente

p el lrplio terreno de la ecolog a las exigencia del anål is is han

determlnado que ambos estudios hayan tenido un tratamiento

re1 at ivamente independ iente nasta hace pocos aæo Pero e tamos en

pre encia de un momento en el de arrollo de la teorla biológica en el

que se ha ad Jert ido l a nece idad de e tudiar ambos fenómenos como

di 5 t ird c s as p ect os de ur pr oceso un ltario que se man if ies ta en el seno

de las poblaciones naturales De ahí el auge creciente de una biologta

poblacional en la que concluyen la genØtica y la ecolog a de

poblaciones en la bœsqueda de expl icaciones cada vez mÆ profundas de

las causas y de los resultados de las interacciones que tienen lugar en

el seno de las poblaciones y entre estas y el medio ambiente

1 i

Fue mi propðsito al realizar este trabajo tratar un aspecto del

fenómeno de la variacio elect oforØtica y cinØtica de enzlrr s en peces

ma P inos y Sf coyre1 ac iór e01 rl 1 a adap1ac iór Qu i e 11 amar la atencIón

s obr e 1 as POI lb11 idıodes que S lHgen cUıo ndo s e tratan estos fenómer os

dentro del mar cü de confllJerlcia genØti o ecológica eæalada i desta1 ar

11 misrr tiempo algunos problemas de la signIficación de 1 a

adaptaciones bioqy micas y el anålisi electrofóretlco en fiSiología

compa r ada y taxonomía respect ilJamente que todav ˝a no t an rec îb Ido urja

explicaclðn adecuada y que quiz4 puedan ser esclarecidos a travØs de

un in estl3aclón biológico poblacional integrada

Agradezco al Centro de Investigaciones BIOlógicas de Baja CalIfornia

Sur A C CIB el apoyð acad mico econ6mico y admlr istrat ivo

recibid s dlrante la elaboraclón de este trabajo En la misma medida

agradezco al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología CONACyT el

soporte financiero recibido a trav s de una beca tesIs y un convenIo de

apoyo CIB CONACyT No Reg 44182 y PCECCNA el2elS63 respectivamente

Quiero agradecer a los doctores George N Somero Oonald W WIIKIe y

Jeffrey B Graham de la Institución Scrlpps de Ocearograf fa

Uroiversidad de Cal ifornla Sa Olego p su ayuda en la

Ordeterminación definitiva de los objetivos de este trabaja El

Somero facilitó en calidad de prØstamo la col urnr a cromatogråfica

utilizada en este estudio

Agradezco al Dr F lix Córdoba Alva el permitirme utilizar espaCIO

equipo y reactivos de sus laboratorios aslmismo por brindarme

iii

la

Aloportunidad integrarme a su equipo de trabajo en el aæo de 1980

Dr JosØ Luis Ochoa por sus consejos y observaciones Al Dr Francisco

X Arredondo Vega por la asesorla t4cnica recibida durante

inicial del desarrollo de esta investigación

la etapa

A las siguientes personas que me permitieron realizar la parte

correspondiente al trabajo de campo durante sus salidas de colecta

quiero dejar asentado mi sincero agradecimiento

Biólogos Benito 8ermœdez Guadalupe Garc a JosØ de La Cruz Oscar

Tala era Hornero ROdrlguez Garza Jesœs ROdr guez Rorner o Octavio

Maravilla M en C Enrique Gonzålez y al equipo de lancheros de la

U A B C S

Por su paciente e invaluable ayuda en la mecanograf a del manuscrito

expreso mi gratitud a la Srita Cenobia Castillo y en la preparac ión

de las ilustraciones al Sr JosØ A Martinez y a los biólogos Teodoro

Reynoso Carlos Sepœlveda y Carlos Sånchez

Agradezco de una manera muy espeCial al B ió l Felipe Ascencio su

e tusla ta colaboración en la realización de los proced imientos

cromatogråficos aquí descritos Su ayuda jugó un papel

en el desarrollo y finalización de este estudio

muy i ortante

Quier agr adecfor al Biól Jon Elorduy el haberse tomado la molestia

i 1

de r e isar correg ir d la Mejor forma la pr imer a er Ion de este

1 r b 50

Finalmente hago un reconocimiento espec al para el Dr Daniel LI uct

Belda quiØn grðdezco su orien acì n apoyo e InterŁs en mi

f ormac i Ó n y deser lperJo n i i f ï cos al B I Ó l Francisco de Lachlca

Bor i lla por l as val iosas d isc I i es y punto s de v ista durante la

integraci6n final del presente estudio y al Bi l Joaqurn Arvizu por

sus obs vaciones y sugerencia

A la Srita Ana L z Alvar ez y te do aquello amigos q Je me apoyaron

Øl cord inIa r ce n este tr abajo t asta el f iral les estare s iempre muy

agradeCido

y

INDICE DE FIGURAS

1 Efecto de lŁ variación en la afinidad enzima sustrato 26

º Epinephelus Cephalopholis panamensis 41

3 Epinephelus Epinephelus acanthistius 41

4 Epinephelus Epinephelus labriformis 44

Epinephelus Epinephelus analogus 44

E Local izac ión geogråf ica de los s it ios de colecta48

7 Localización geogrÆfica de los sitios decolecta 4S

8 Pez con espinas y radios ilustrando las partes Y todos

de eonteo Y me d i c ion 50

S Aparato de electroforesis de fabricación domØstica 51

Sistema de tinción para MPl

SÜtema de 1 inción para ME

Sistema de tinción para AOH

Sistema de tinción para GPI

Sistema de tinción para LOH

Sistema de tinción para MOH

Sist@ma de tinción para PGt4

Sistema de tinción para 500

Sistema de tinci n par a GOH

IS Fenograma de identidad genØtica entre 4 especies de

cabr illas del Mar de Cort s 68

20 Analogfa estrJctural entre el piruvato y el oxamato 6S

21 SeparaCión de los isozimas M4 y H4 del tejido muscular 70

ˇ

22 Efecto de la temper atur a de ersayo sobre el Km con

respecto al piruvato para los M4 LDH de E analogus

E paramers iE ac anih i sti us 72

23 Der dr gr mas comparati os q Jo rf estran las relaciones

filogen ticas de cuatro especies de cabrillas del Mar de

Cort 88

24 Patrones electrofor ticos que se observarfan en c so de

mono di tr i tetrå meroE 93

25 Velocidad de reac iln graficada contra la co cen raci n

del sUEtrato para lIna reaccl n qlle obedece la cin tlce de

Michae 1 is t ente o de s turac ión 103

vii

INDICE DE TABLAS

l Sistemas enzimÆticos resueltos con Øxito en cuatro

especies de Epinephelus 2

2 Caracteres genØricos y sUbgenØricos de Epinephelus 9

3 Caracteres importantes de las especies de Epinephelus 60

4 Medidas proporcionales de 10 espec menes de E panamensis 61

5 t1ed id s proporcionales de 10 de E acanthistius 62espeClmenes

Med ida proporcionales de 10 espec menes de E 1 abr iformis 63

Medidas proporcionales de 10 espec menes de E analogus 64

Frecuencias alØl icas de los 1 oc i poi imÓrf icos en y entre

6

7

8

cuatro especies de cabrillas del Mar de CortØs 65

9 Oistanci s genØticas y error standard entre cuatro especies

de cabrillas del Mar de CortØs 67

10 Valores de Km con respecto al piruvato para los M4 LOH en

E ac anth i st i us 71

11 Valores de Km con respecto al piruvato para los M4 LOH en

E analogus y E labriformis 71

12 parÆmetr os cin˝tiC lS para los M4 LOH purHicados de tres

especies de cabrillas del Mar de CortØs a 25 C y a las

temperaturas media de los habitats de colecta 73

13 Estructura de las subunidades de isozimas homo ricos y

heter1mØ r ieos en he teroc i 9 ot os 92

LISTA DE ABREVIATURAS

vii i

A

AOH

cm

o

O glucosa

ONA ADtP

E C C E

EBT

EOTA

ft

GOH

GPI

9

g

G l S Dif GOP

GSP

GSPO

HCl

in

Kcat

Km

K fosfato

lOH

Aleta anal

Alcohol deshid ogenasa

centímetros

Aleta dorsal

Forma dextrorrotatoria del monosac rido glucosa

Acido desoxi ribonuclØico

Consejo Enzimtico Enzyme Council

EDTA Bor atos Tr is

Acido etilen dinitrilo tetra ac tico

Pies

Glucosa deshidrogenasa

Glucosa fosfato isome asa

g amos

Aceleración de la gravedad

Glucosa l S difosfato

Glucosa S fosfato

Glucosa S fosfato deshidrogenasa

Acido clorhídrico fórmula del

Pulgadas

Constante de la tasa de catålisis enzimÆtica

Constante aparente de Michaelis

K2HP04 Fosfato diPotåsico

lactato deshidrogenasa

Ix

M Mol ar

t—H Malato deshidrogenasa

I—Hm Forma mitocondrial de I—H

t—Hs Forma somÆtica o citosòlica de I—H

IE Enz ima mÆl ica

MgCl2 Cloruro de magneSio fórmula del

tfI Manosa fosfato isomerasa

MTT Metil tiazolil tetrazolio

m metros

mg mi 1 igramos

lNI mlllamperes

mi mil il itros

mm milimetros

mM mi 1 imo 1 ar

Al microl itros

JM micromoles

NAO Nicotinamida aden n dinucleótido forma oxidada

NAOH NAO forma reducida

NlOP NAO fosfato forma oxidada

NAOPH NAOP forma reducida

N2EOTA EOTA sal disódica

N fosfato Na2HP04 Fosfato disódiCO

nm nanometros

02 Ox geno fórmula de la molØcula de

PC Fosfato c itrato

PGM Fosfoglucomutasa

x

SPG

PMS

Ql0

6 fosfogluconato

Fenazina metosulfato

Se explica en el texto

rpm revoluciones por minuto

Solución amortiguadora para la muestraSB

500

SP

Te

TEM1

sal ie buffer

Superóxido dismutasa

vmax

Sodio fosfato

Tris citrato

Tris EOTA MgCI2 Anhtdrido malØico

Tris hidroximetil aminometano BASE

Unweighted paired group method using arithmetic

averages MØtodo de agrupación pareada no

sesgado que ut il iza med ias ar itmØt icas

Unidades por mililitro

Voltios

velocidad

Velocidad mÆxima

Tr 15

UPGMI

U mi

v

v

RESUMEN

Cuatro especies de cabrillas y r ros gØnero Epinephelus con areas

de distribución solapadas en las regiones media y baja del Mar de

CortØs fueron estudiadas en tØrminos de caracteres

genØtico bioquímicos y funcionales de enzimas El anÆlisis

electroforØtico de estos cuatro congØneres reveló que la especie

Epinephelus Cephalophol is panamensis encuentra justificada su

pOSición dentro de Cephalopholis en base a las diferencias observadas

en los caracteres anatómicos con respecto al resto de las especies sin

embargo sostiene un estrecho parentesco genØtico con labriformis y

el resto del tronco Epinephelus lo cual sugiere una divergencia

reciente de tal tronco Se propone un esquema alternativo en la

filogenia del grupo en base a estos estudios Estas dos espeecies

cercanamente relacionadas se encuentran igualmente emparentadas con E

analogusJ asímismo ellas tres se encuentran igualmente distantes de la

garropa del bajo Golfo acanthistius Las distancias genØticas que

separan a las tres especies templadas y subtropical cercanamente

relacionadas sugieren la ausencia de contacto genØtico entre ellas

durante los pasados 3 5 millones de aæos aproximadamente

Los resultados de los ensayos enzimÆticos con lactato deshidrogenasas

electroforØticamente diferentes del tejido muscular M4 LDH de las

cabrillas tropicales subtropicales y templadas mostraron diferencias

termocompensatorias en las propiedades cinØticas Km aparente con

2

respecto al piruvato la constante de la tasa catalCtica Kcat Estas

adaptaciones cinØticas se reflejan en una fuerte conservaClon de las

caracterfsticas funcionales del enzima a las temperaturas medias de los

habitats de las especies que difieren por 5 S e en promedio Estos

resultados Indican que tan sólo diferencias menores en la temperatura

del habltat cuerpo son suficientes para favorecer la evolución de

adaptaciones funcionales en los enzlmas El uso de especies

congenericas cercanamente relacionadas habitantes de entornos

tØrmlcamente diferentes en estudios de los procesos de adaptación

molecular a escala fina constitu en una valiosa aportaclôn al estudio

de la evolución molecular

3

INTRODUCCION

El en40que principal de lo estudios evolutivos recientes se ha

r ient ado hac h el pape 1 que desempeæan 1 as var iantes enz i t Icas

hoz lmas y aloz lmas en 1 a adaptac 16n med io amb lental y la evo 1 uc lôn

de las espec ies Lewont in 1974 Ayala 1976 Hedr iCK 1 l 19761

So ro 1978 La b Squeda de respuestas a esta Inquietud se ha

abordado desde dos niveles experimentales di4erentes en tØrminos de

cistancias evolutivas entre las especies enzlmas que se estØn

comparando Por una parte se han estudiado los enzimas de organismos

ampliamente distanciados por ejemplO mamf4eros y especies ectotØrmicas

l ow 1973 Borgrnann y Moon 1975 Borgmann II l 19751

Johns ton y Wa 11 esby 1977 Somero 1978 Somero y S iebenall er 1979

Por otra parte muchos intentos se han hecho para determinar cual es el

alor selectivo de las distintas variantes alØlicas de los enzlmas

alozimas en poblaciones de especies œnicas expuestas a di4erentes

cond ic iones med io amb ientales por ejemplo tØrmicas Kohen 1969

Merritt 1972 Place y Powers 1979 Y asI mientras ambos tipos de

estudios han permitido la realización de hallazgos en relación a los

patrones bÆsicos de evolución roolecular el papel de las variantes

enzi ticas en I adaptación medio ambiental a escala 4ina persiste

aun en controversia

Existe una tercer a 40r ma complementar ia para abordar el problema

Esta involucra el examen de enzimas de especies congenØricas

4

cercanamente relacionadas con ecolog as similares pero ocupando

habitats que difieran en temperatura presión Siebenaller y Somero

1978 1979 Somero y Siebenaller 1979 o alguna otra variable capaz

de afectar la función enzimÆtica Las especies congenØricas proveen de

la suficiente divergencia evolutiva para permitir la visualización del

papel que realizan diferencias nzimÆticas funcionales mlnimas pero

significativamente selectivas con un relieve mås claro Y definido Es

as como a diferencia de una situación que involucra a diferentes

poblaciones de una sola especie en la que las d iferenc ias alØl icas

fijadas en las diferentes subpoblaciones no pueden establecerse por

razones de tiempo evolutivo o el flujo genŁtico entre los grupos los

congØneres que habitan medios o ambientes distintos Y que poseen

diferentes formas alØlicas fijadas de una clase particular de enzirM

proveen de un excelente sistema de estudio para explicar cuÆl es la

importanCia de las variantes enzimåticas

ambiental a una escala relativamente fina

en la adaptación medio

De los factores frsicos que frecuentemente varían entre los entornos

de especies cercanamente relacionadas la temperatura es uno de los mås

importantes fisiológica Y bioqufmicamente Existen numerosos casos de

reemplazo de especies a lo largo de gradientes t rmicos en el med io

ambiente marino espeCialmente en organismos ectotŁrmicos Hubbs

1948 El rnan 1953 Como 1 a temperatur a es uno de los pocos par`metros

medio ambientales que afecta directamente a los organismos a nivel

molecular adem s de ser una fuerza selectiva importante en la

evolucion de las proternas segGn se ha demostrado Somero 1978

Hc c I chla y Sorner 1973 1984 podr fa se r que especies congenØricas

c rcaname t elacionadas habitantes de entœrnos con ligeras

diferencias t rmicas proveyeran de una excelente oportunidad para

i uest igar los efectos de peqt eias d iferenc ias med io amb ientales sobre

l Ł c ll ió mol2 1 1 1 funcic nil Y sobre ciertos eventos de evolución y

especiaci6n de las especies involucradas

Los mers y cabrillas del g nero Epinephelus habitantes del ar de

C rt s v de tros res tropicales y subtropicales del mundo proveen

de tal lTodelo pat el estudio de este tipo de pl blerras Las cuatro

especies de Epinephelus consideradas en este trabaja son similares

e 11 óg il merlt c lrllpar ten un numerCt cClns ider able de caracteres

morf 169icos Todas ellas son sol itarias o bien gregarias en algunas

reas ð cier as hor s del día o bien en ciertas pocas del ario

Habitan los arrecifes y sor especies predadoras Smith 1971 Thomson

ø 1979 Srnith 1371 a s bdividido al gran genero Epinephelus

en cinco IJbg e r ero Ep lrephe us Pr ortl i er Ci P S Ce phalopho1is

Dermltolepis y Alphe tes de los cuales Epinephelus contiene a tres de

lðs especies s diadas Y Cephalopholis a la otra Sin embargo debe

Yloi arse ql JE 1 cl sific ci r genår ic de la famil u roo estÆ

e t bil i d y la dis cu ión respecto œn per iste Gosllne 1966

rr i h 1371 Jo dirìs Cln 1983 Randall y Ben TLlvia 1983 Johrson y

ftt r er 1 84 L s Æ ea de di tribyción de estas especies se

r I It r rJ Ol F j 11 p a de esto l abundar e ia de las especies

ir de J rea ð otras TlcIMsor 1979 de tal forma fue

F it le detect r q Je las terrp r tlJr as promedio tu e estos organismos

6

exper imentan d H i@ren El inephe I U El inephe I us analogus y f

Iº tr iformis 18 C E Cephalphol is panamensis 230 C y E E

acanth ist i Js 24 26 C U S Oepar tment of Cornmer ce and Geodet ic

Survey 1952 López Lemus 1984 dato no publ icado

En este trabajo se reportan los resultados de una invest igac ión

electroforØtica de estas cuatro especies de cabrillas el cual ind ica

que han estado separadas por lo menos 3 4 millones de aæos y que el

gØnero Cephalopholis sostiene un estrecho parentezco genØtico con

Epinephelus de acuerdo a las similitudes observadas en las frecuencias

de sus loci enzim ticos con respecto a los del resto de las especies

estudiadas por lo cual se propone un esquema alternativo en la

filogenia y sistematica del grupo Se realizaron estudios relacionados

con el papel de la adaptaci n enzim tica a las variaciones t rmicas a

un nivel de escala fina para uno de los loci genicos en el cual se

detectaron diferentes formas alØl icas fijadas y que codifica para el

isozima del rr sculo esquelØtico M4 o A4 lactato deshidrogenasa LOH

E C 11127 NAO lactato oxidorreductasa Los patrones adaptativos

en la constante aparente de 1ichael is Km con respecto al p iruvato y

la constante con respecto a la tasa cataltica Kcat lnd lcan que las

diferencias en la temperatura de tan s610 algunos grados cent grados

sor suf ic ientes para selecc ionar d ifet encias termocompensator ias er las

propiedades cineticas de los enzimas Estas adaptaciones rr leculares de

las cabrillas se discuten a la luz de las afinidades morfológicas y

genØticas de las distintas especies en cuestión que son I as mas

cOmÚnes dentro del gØnero en el Mar de CortØs Thomsoni 1979 y

7

c n el pape 1 de las f I uctuac iones en Ia te eratura de I Plloceno y

Pleistoceno que pudieron haber influido en la formaciÓn y distribuciön

d estas especies

s

ANTECEDENTES y GEt ERAL1DADES

Ningœn otro grupo de vertebrado experimenta las amplias variaciones

arrbientales que se observan para los peces En el caso de la

ter eratura chos peces de altas latitudes sobreviven cont nuamente a

temperaturas cercanas al punto de congelación del agua de mar

aprox imadamente 18 C Los pecesillos del desierto genero

Cpr inodon del suroeste nortearner icano hab itan aguas con temperaturas

de 4el 43 C Brown Feldmeth 1971 Los peces de las grandes

profund idades tienen temperatur as corporales t p icas cercanas a los

2 4 e ademÆs tales especIes pueden vivir soportando presIones de

varios cientos de atmósferas Los peces son especiales entre los

ver tebrados por su ampl ia gama de es trateg ias osmor r egulator ias

d gase en el contenido osmótico total los tipos de osmal itos

ut lizados en la regulación os tica revisión de Yancel 1982

Los teleósteo dulceacurcolas tienen un contenido osrr tico total

aproximado a un tercio de aquello marino mientras que los

elasmabranquios marinos tienen los flu dos corporale 1 iger amente mas

concentrado que el agua de mar Los peces difieren adem s en el estilo

de vida por ejemplo en sus estr ategias al imenticias capacidades

para poderosos rompimiento locomotores Los atunes por ejerr lo

tienen capacidades locomotoras tremendamente desarrolladas y deben

nadar contfnuamente para satisfacer sus requerimientos de ventllacl n

forzada En e 1 otro ex tremo lCho s peces ab I s ales son perezos os s e

posan e peran o flotanesperan mIentras se alimentan teniendo

8

Icapacida des limitadas para la locomocion Sullivan y Somero 1880

E tas diferencias en los hÆbitos alimenticios Y de locomoción se

reflejan en una arr 1 ia gama de capacidades distintas para la glucóliSis

Y Asc Alar y en necesidade var iantes para asimilar productos finales del

metabolismo Castellini y Somero 1981

Dil do la extr ema diversidad en 105 atr ibutos biológicos Y ambientales

de los peces este grupo de vertebrados ha constituido una colección

ITllI part icul or de e r garl is me s d ispon ibles para el estud io b ioqu mico y

fisiológico de la adaptación De hecho cada una de las caracter sticas

1 istadas arriba terr eratura presión hidroståtica concentración

osmØ t i a y campos ic ión de los osmol itos y hab illdades locomotr ices se

espera Sean manifestadas en el diseæo de los sistemas bioqu micos de

los peces especi lrnente en 1 as propiedades de los sistemas enzimÆticos

contr ctiles El enfoque del presente trabajo es hacia el pr imer

sistema poni ndose especial nfasis en la naturaleza de las principales

estrategias adaptativas que facilitan la conservaclon de 1 as

propiedades m s crIticas en las proternas de acuerdo a las condiciones

tØrmicas rooientales de las espeCies aquí tratadas conSiderando de

Igual forma sus finidades morfológicas y genØticas con el tiempo

voluti Jo

A Estudios genØtico bioqulmicos en peces

Una r ue Ia d lmens ión er el entend imiento de lavariac ión pr oteica tuvo

su base en dos ever tos de le s aæos Seis El modelo de la estructura de

10

la molØcula del DNA propuesto por Watson y CricK 1953 a y b llevó a

la comprensión de la relación directa entre genes y proteínas La

electroforesis en matrices de gel de almidón Smithies 1955 apoyada y

meJorada por la aplicaci6n de metodos de tinción histoquímica Hunter y

MarKert 1957 sumaron simpleza y sensibilidad al estudio de esta

variaci6n Estos eventos condujeron a una explosión de información al

respecto de la variación en las proteínas y su significado que empezó

en los S0s y ha continuado hasta nuestros días El estudio de la

variación genØtica a nivel de proteínas ha hecho contribuciones

importantes a una diversa gama de disciplinas orientadas hacia la

biología Muchos peces se han estudiado electroforØticamente revisado

por de Ligny 1971

Los problemas actuales de investigaci n en esta Ærea tienen sus

raíces en la mitad de los aæos 50s cuando George Ridway del U S

Sureau of Commercial Fisheries ahora el National Marine Fisheries

Service propuso que el salm6n del Pacífico Oncorhynchus que se

capturaba en alta mar pod ía ser identif icado de acuerdo a su or igen

continental por d iferenc ias detectables serológicamente que

reflejarían supuestamente diferencias genØticas El problema fue

abordado a travØs de estudios en las proteínas del suero y antígenos en

erUroc Uos

Se detectaron variantes en las prote nas sØricas en el salmón O

utilizando inmunodifusión e inmunoelectroforesis con antisuer os

obtenidos en conejos principalmente Una variante llamada A o ant geno

11

51 f encor trada en hembras madur as de todas las espec ies de

Col rnón ido examínºo das y se pr obó su ut il idad para identificar madurez

ma IIe para estudie r aciales Un par de antlgenos sØr ícos llamados

I y 11 que pa r ec leron Jar iar rnarcadamente en su d istr ibuc ión entre los

pece de arigen s i it ice amer icano const ituyeron una gran esperanza

para poder aSignar el origen continental de estos peces capturados en

el ocØar o ab ierto Sin embar go las dificultades para producir

cantidades adecuadas de antisueros potentes y espec ficos junto con

fuerte indi aciones de que estas variaciones reflejaban artefactos de

p eser c ión d iferen ial mÆs que d iferencias gen4t icas vÆl idas

ondujeron a descontinuar el estudio de estos anttgenos

Lo ant genos en er itroc itos se examinaron junto con una gran 1 ista

de sust ncias hemaglutinantes incluyendo sueros normales de una gran

la t ied d de animales fitohemaglutininas sueros heteroinmunes

xenogenØic s e iso inmunes alogenØicos s lo con los suerOS

iso inmunes se obtuvo una cierta promesa real para unaf

identificacion

confiable de diferencias genØticas en las especies del salmón del

PacIfico Estos reactivo producidos en la trucha arco iris

galrdneri se util izaron en la identificación de ciertas diferencias

entr e las poblaciones de distintos salmones para ind icar el

entrecr Jzarnier to en una poblaCión de la trucha S clarKi Sin embargo

estos antisueros eran difrciles de producir y purificar en las

cantidades decu das sus patrones de reaccion eran muy complejos y

hab a una p rdida de potencia en lo mismos despuØs de su

lrr cenamiento en congelaCión de un aæo al Siguiente

12

En una reuisi6n detallada de los estudios descritos Hodgins 1972

cot1lUYó

an hecho avances Significativos en conceptos al respecto de la

na uraleza de las poblaciones de peces como resultado de estudios

serológicoS e inmunoquímicos La magnitud de dos grandes problemas

milita en contra de futuros estudios e tensivos al respecto en la

actual idC d 1 problemas tØcnicos tales como la dificultad de

producir cantidades suficientes de antisuero de alta actividad y la

naturaleza crítica de la preser vación de las muestras y 2 problemas

teóricos tales como relacionar los grupos sanguíneos al genotipo Sin

embargo estos procedimientos pueden utilizarse en la diferenciación de

stocKs bajo ciertas condiciones

DespuØs de una dØcada de Øxito limitado y frustraciÓn considerable a

trav s del uso de mØtodos serológicos e intentando la identificación de

diferencias gen ticas en las poblaCiones de peces se hizo necesaria

una nueva forma para abordar el problema As se volvi6 toda la

atención hacia la electroforesis en matr z de gel de almidón

Pronto se hizo aparente que este era el mØtodo a escoger sobre

cualquier otro mØtodo previo que se hubiera utilizado para la

identificación de variaciones genØticas intra especie en

que se estudiaban

las especies

La ventaja principal de los datos genØtico bioqu micos que se

13

obtienen a travØs de la electroforesis en gel en comparaci n con los

datos inmunológicos es que se pueden hacer interpretaciones validas

directamente de los datos sin procesar crudos La expresión

codominante de la mayorla de los alelos variantes se observa en los

geles de almid n posteriormente al corrimiento electroforØtico es

decir en un individuo que contenga diferentes alelos de un locus dado

cada uno de los alelos se expresarÆ como una sola y distinta prote na

Tal situación permite co nmente la designación de los genotipos en

muestras individuales basadas en los patrones de tinción sobre los

geles La frecuencia con la que un gen dado ocurre en una poblaci n de

individuos puede determinarse directamente Y la distribución de los

fenotipos probarse contra las desviaciones de valores esperados

basados en modelos genØticos simples siendo uno de ellos el modelo de

Hardy Weinberg Este establece que en una población de individuos que

se aparean al azar en la ausencia de una cierta variedad de fuerzas que

lo alteren p ej selección mutación etc la distribución esperada

de los genotipos estarÆ determinada por la combinación al azar de sus

alelos

En el caso de dos alelos A B la frecuencia genot pica es asl

q 2 AA I 2q l q AB I 1 q 2 BB

Donde q es la proporción de los alelos A en la poblaciÓn Pueden

hacerse inferencias a partir de estos datos crudos al respecto de la

estructura de la protelna en t rminos de las subunidades que la

14

componen basandose en el numero de bandas observadas para un sistema

particular en individuos heterocigotos Esto se dicute en detalle en el

apØndice No 1 Otras dos ventajas pråcticas del mØtodo de gel de

almidón son que no se requieren antisueros y que la preparación de la

muestra asi como su preservación es mucho mÆs Simple Las ventajas

generales de esta metodologla sobre otras resultaron en un enorme

diferencial de información genØtica al respecto de la variacion

intraespecIfica por unidad de esfuerzo obtenible comparando los mØtodos

anteriores Y el descrito aquí Como un ejemplo hipotØtico pero basado

en la experiencia algœn investigador que se encuentre examinando

especies jamÆs estudiadas previamente pOdría obtener mayor cantidad de

información gen tica vålida en un dIa utilizando mØtodos

electroforØticos en gel de almidón que lo que todo un equipo de

investigadores pOdría obtener utilizando mØtodos de grupos sanguíneos

serol gicos o inmunoquímicos

En 1968 la principal porción de los esfuerzos que se dedicaban hacia

estudios genØticos se volcaron hacia los mØtodos electroforØticos y de

tinciÓn histoquímica Los primeros estudios en esta fase resultaron

sensacionales pues a n no se acostumbraba encontrar las variaciones

genØticas con la facilidad hecha posible gracias al cambio de

metodolog as A partir de aquí cantidades sustanciales de variación en

las proteínas entre las pOblaciones y en las poblaciones se

demostraron con tØcnicas electroforØticas revisado por Powell 1975

Y la existencia de variantes alØlicas que no pueden distinguirse por

todos electroforeticos standard tambiØn han sido reportadas en

IS

comparaciones de poblaciones y especies Johnson 1975 Siebenaller y

Somero 1978 Bernstein 1l 1973 El papel de estas yariantes

alØlicas detectables y crtpticas se ha transformado en el principal

objeto de estudio en el desarrollo del

contemporÆneo Lewontin 1974

conocimiento eyolutiYo

B Especiación y evolución en peces estudiadas mediante el

electroforØtico de protelnas

Para aquellos organismos gonocortsticos y con reproducción sexual

anål is 1s

tales como los peces el concepto de especie estÆ basado en el

aislamiento reproductivo de los grupos de poblaciones que se

entrecruzan yerdaderamente con respecto a otros En la prÆctica las

especies casi siempre de distinguen y describen sobre la base de

diferencias anatómicas Es razonable esperar que casi todas las

especies reconocidas actualmente sean morfológicamente distintas unas

de otras dada esta prÆctica Sin embargo la diferenciación anatómica

no constituye una base ni necesaria ni suficiente para el

reconocimiento de especies separadas La literatura esta llena de

ejemplos de especies que exhiben polimorfismos anatomicos dram1ticos

que son aœn conespeclficos y ejemp 1 os de comp 1 ejos de especies

morfol giCamente crlpticos que son de hecho unidades gen ticas

independientes Grassle y Grassle 1976 Borden l 1977 Gould et

l 1975 Salmon 1979

Un criterio alternatiYo para el reconocimiento de especies distintas

16

aquel de aislamiento reproductivo parece obvio dada la anterior

de inición de especie Sin embargo este criterio es debilitado por

numerosos ejemplos de entrecruzamiento ocasional entre especies bien

reconocidas De hecho tal hibridación interespeci ica bajo condiciones

naturales o de laboratorio est muy bien documentada para los peces

Schwartz 1981 y para otros grupos de animales a tØcnica de

electro oresis en gel para prote nas provee de un examen poderoso

aunque indirecto de la validØz de las especies como tales Dado que

esta t cnica permite la medición de la relaci n genØtica entre los

individuos debido a la expresión codominante de la mayor a de los

alelos en los loci analizados puede servir como un medio para

determinar la exclusividad gen tica de cualquier conjunto de organismOs

por ejemplo la identi icación de distintas especies Este modo de

abordar el problema es particularmente uerte en casos de simpatrià

verdadera en espacio Y tiempo En tales casos las espeCies

genØticamente diferenciadas son åcilmente reconocibles cuando se

detectan di erencias al licas fijadas Aquellas poblaciones simpåtricas

caracterizadas por diferencias al licas fijadas habrÆn evolucionado

tales poblaciones deben considerarse como

reproductivo Asi

especies biológicas

clara y e ectivamente por medio de aislamiento

verdaderas Por otra parte las observaciones de uniformidad genØtica

ya sea en tØrminos de distribuciones de recuencias alŁlicas similares

entre las muestras o espeCialmente en tØrminos de los loci

invariablemente idØnticos en todos los individuos son consistentes

con pero no establecen e ectivamente la naturaleza conespec ica de

tales poblaCiones Graves y Rosenblatt 1980 Sage y Selander 1975

17

Turner y Grosse 198e1 Manooch et 1976

En aquellos casos de alopatrta en espacio y tiempo las

distinciones descritas se vuelven confusas debido a efectos

cofundadores potenciales de diferencias geogrÆficas o temporales en la

composición alØlica de los organismos Geogråficamente esto podrta

tomar la forma de clinales aparentes en la frecuencia al lica o dado

un muestreo discontInuo en tiempo y espacio pOdrían aparecer aœn como

diferencias alØlicas aparentemente fijadas entre las muestras

Aspinwall 1974 Powers Y Place 1978 Se debe tener por ello

extremo cuidado al interpretar tales datos de muestras alopåtricas pues

el aislamiento reproductor resultante de alopatrIa espacial o temporal

puede no tener base biológica alguna Es mejor dicho muy dif1cil

determinar si las poblaciones alopåtricas pueden o no entrecruzarse si

se estableciera el contacto bajo condiciones naturales

Ademas de proveer una medida lo suficientemente fuerte de las

relaciones reproductivas de pOblaciones simpåtricas la aportación

electrofor tica brinda otros beneficios Uno es la identificación

segura de h bridos interespectficos Fl entre dos especies con mÚltiples

diferencias al licas fijadas Esto es resultado directo de la expresión

codominante de los alelos característicos de los loci y es una mejora

clara sobre le USO del criterio morfolÓgico que es generalmente menos

poderoso debido a un tipo de herencia mezclada cuantitativa en la

mayoría de las caracterlsticas anatómicas Un segundo beneficio del

anålisis bioqulmico de las espeCies se deriva de la hipótesis del reloj

18

molecular Nei 19711 Kimura y Ohta 1971 Maxson y Wilson 1974

Wilson l 1977 Carlson 1978 que asume que las proteínas

evolucionan a un ritmo relativamente constante AsI con la propia

calibración es posible estimar el tiempo aproximado de divergencia en

cualquiera de las especies que se analicen Gorman y Renzi 1979 Wyles

y Gorman 1980 Vawter i al 1980 basado en los valores de

distancia gen tlca derivados de los estudios electroforØticos Nei

1972

C Interacciones genoma medio ambiente

En al actualidad existe una cierta incertidumbre al respecto del

papel de la selección natural en el mantenimiento de polimorfismos

bioqu micos en las poblaciones La gran cantidad de polimorfismo

observado en los organismos se ha explicado en base a la selección

PraKash l 1979 y otros factores debidos al azar King y JuKes

1969 La utilidad potencial del polimorfismo genØtico bioqu mico

pOdría extenderse considerablemente con el mejor entendimiento del

grado en el cual las formas alØlicas de distintas proteínas interactœan

con los componentes del medio ambiente Las variantes pOdrían tener

entonces mayor valor al examinar los patrones de dispersi n y

cuestiones de sistemàtica taxonomla

En lo peces como en otros grupos de vertebrados que se han

estudiado poco se sabe al respecto de la magnitud en que las

interacciones genoma medio ambiente y las variantes

19

genØtico bio u micas aportan a la cantidad de variación ue se ha

descrito Kohen y sus asociados han relacionado las formas alØlicas de

esterasas en ciertos tele steos dulceaculcolas con la temperatura

sobre la base de la distribución geogrÆfica y actividad bio urmica

I ohen 1969 Kohen 1970 M S Johnson 1971 1977 relacionó en

base a sus observaciones y experimentos las formas alelicas de LDH en

Anoplarchus purpurescens con diferencias tØrmicas del ambiente

En otros estud ios Johnson et l 1972 1973 se observó un exceso

significativo de individuos heteroci90tos para los loci pOlimórficos

fosfoglucomutasa PGM y glucosa fosfato deshidrogenasa G6PD en

colectas a grandes profundidades en el ocØano Pacifico de espec menes

de Sebastes que no se observaron en colectas a profundidad

menores TambiØn se reportaron asociaciones significativas no aZarosa

entre los genotipos de estos dos sistemas pOlimÓrficos a mayores

PI ofund idades que no se observaron en colectas de aguas someras Estas

observaciones sugirieron que las fuerzas selectivas actuaban sobre

estos dos loci a mayores profundidades y seæalaron la necesidad de

incluir otros productos en el individuo as como para las influencias

externas cuando se consideran los componentes de la selección natural

en un locus particular Esto es un ejemplo en el que las fuerzas

selectivas pudieran actuar de un modo diferencial en segmentos

distintos de la misma poblaci n vease Williams 1966

Los estud ios real izados por Utteri 1974 incluyeron un examen

detallado de la cinØtica de las reacciones enzimÆticas en las formas

20

alØlicas de OH en Q mencionado con anterioridad os datos

indicaron primeramente que las diferencias en las constantes

aparentes de Michaelis Km existen en fenotipos diferentes de OH

hepÆtica de este salmÓn a temperaturas fisiológicas y en segundo

lugar que las formas del enzima que parecen idØnticas

electrofor ticamente tienen diferentes Km Estos resultados sugieren

que los alelos silenciosos Boyer 1972 Johnson 1976 discusión de

este trabajo se reflejan en sustituciones de aminoåcidos de carga

similar presentes y que alteran las propiedades funcionales de los

enzimas sin cambiar sus movilidades electrofor ticas

El obtener una mayor y mejor comprension de las relaciones entre la

variación genØtica bioqu mica y los factores ambientales es la

principal aunque difIcil dirección de las investigaciones que se han

realizado durante los pasados 15 aæos La gran cantidad de datos

descriptivos recogidos durante los 60s y 70s que ilustran la

considerable variación genØtica bioquImica en diversos organismos ha

dado la suficiente base empírica para un cambio en el pensamiento en

relación con la cantidad de variación genØtica que puede tolerarse en

las poblaciones naturales y el papel que desempeæa esta variaciôn en el

proceso evolutivo a meta a n mÆs compleja de demostrar el significado

biológico de esta variacion es un campo abierto a futuros

investigadores

Un fen meno similar se ha descrito Merritt

alØlicos de OH en Pimephales promelas y

norte sur observado para esta especie

1972 para los variantes

su relación al clinal

21

o Adaptacion bioqu mica temperatura

Durante una muy buena porci n de este siglo la bioqu mica pas por un

importante período de investigación descriptiva y en suI

mayor la

empírica Una reversión importante de este enfoque comenzo cuando se

puso en claro la maquinaria bÆsica de la organizaciÓn metabólica y los

t ioquímicos se encararon con el problema de la interpretación desde un

punto de vista funcional de una gran cantidad de conocimiento

emplrico Con este fIn el pensamiento de la bíoqu mica se avocó de una

manera total hacia las teorlas de la evolución y adaptación

fisiológica consecuentemente aquellos caracteres cuya ventaja

selectiva y significación fisiológica que fueron largamente ignorados

se transformaron en los temas centrales de muchas reas de la

investigación en bioqu mica

El enfoque funcional de la bioqutmica se encuentra tal vez mejor

ejemplificado por las actuales teorías de regulación enzimÆtica estos

conceptos estin basados en ideas de adaptación fiSiOlógica y las

contribuciones hechas por diferentes reacciones enzimÆticas son

consideradas en el contexto de necesidades y demandas celulares

AtKinson 196 1966 1968 1977 Stadtman 1968 Cuando el

metabolismo es enfocado desde una perspectiva funcional la importancia

de una reacción enzimÆtica nica no es vista como cat`lisis

sino en tØrminos del papel que esta reacción juega como parte de un

complicado trabajO coordinado de transformaciones metabólicaS

Las teorías actuales de regulación metabólica enzimÆtica pueden

22

resumirse como siguel la contribución que una yía metabólica dada hace

al metabolismo total depende principalmente de las necesidades de la

cŁlula por los productos de tal vra a actividad de una yfa est

estrechamente controlada a travØs de interruptores encendido apagado

en uno o mÆs de los enzimas que funcionen al inic lo de tal v fa En

muchos casos el enzima interruptor es el primer enzima que es

exclusivo de la vía este sitio de control permite obYlamente una

regulación altamente eficiente de la yía metab lica como un todo El

parÆmetro que ha sido electo de una manera general para medir el

papel del interruptor es la afinidad enzima sustrato E S que

normalmente es proporcional al recíproco de la constante aparente de

Michaelis Km con respecto al sustrato a mayoría de los moduladores

positivos conocidos activadores incrementan la afinidad E S los

moduladores negativos tienen el efecto opuesto Estas relaciones se

ilustran en la figura l Una implicaci n importante de la modulación de

la afinidad E S como mecanismo controlador de la actividadI

metabol ica

es que los niveles de sustrato en la cØlula deben estar normalmente

bajo las concentraciones de saturación vmax pues los cambios de Km

podr n afectar las tasas de reacción solamente si la concentración de

sustrato es baja Fig 1 Cuando los niveles de sustrato son bajos es

aparente que pequeæos cambios de Km podr n conducir a cambios grandes

en la velOCidad de reacción Por ello la modulaCión de Km es vista

como un mecanismo altamente eficiente en la regulación de la actividad

metab 1 ica

os problemas bÆsicos de control metaból ico en organ ismos

r1 ì J

23

poiquilote mos p oYienen del hecho de que la mayo ia de las funciones

reguladoras descritas arriba son afectadas directamente por cambios en

los parÆmet os tales como la temperatura por ejemplo la afinidad E S

puede variar de muy diversas y complejas maneras con la temperatura

Baldwin 1971 Somero 1969 a y b Baldwin y HochachKa 1970

1969HochachKa y Somero 1968 1973 1984 Somero y HochachKa 1968

Para algunos enzimas las interacciones enzima modulador son altamente

importantes problemas para el

los cambios de este tipo presentan

control del metabol ismo Behr isch y

sensibles a la tempe atura

HochachKa 1969 a y b En otros casos las funciones reguladoras

parecen se independientes de la temperatura Somero 1969a Somero y

Hochachla 1968 HochachKa y Somero 1973 1984El flujo de carbono a

travØs de las diversas ramas metabólicas es particularmente sensible a

cambios tØrmicos y puede mostrar características an6malas debidas a la

temperatura HochachKa 1968a Dean 1969 Las concentraciones iAnicas

supuestamente su compartamentalizaci6n pueden cambiar en respuesta

a las variaciones en la temperatura HeinicKe y Houston 1965

Hochachla y Somero 1971 HicKman et l 1964 Estos hallazgos

indican que los complejOS mecanismos que permiten a un organismo

regular estrechamente su actividad enzimÆtica tambiØn someten al

organismo a una alta vulnerabilidad y a los efectos deletØreos de

cambios repentinos en las condiciones ambientales Sin embargo el

hecho de que estas funciones enzimÆticas sean directamente afectadas

por la temperatura deja una posibil idad si los cambios inducidos por

el ambiente temperatura sobre las propiedades enzimÆticas ocurren en

Ulla d irecc ión adaptat iva y a un ritmo adaptat ivo entonces es pos ible

24

que el organismo sea capaz de hacer uso de una manera positiva de los

cambios ambientales que pueden parecer de et4reos en terrenos a priori

La elaboración de mecanismos de control que se han discutido hasta

aqu pOdr a servir de materia prima para que la selección diseæeN

mecanismos homeost4ticos que permitan al organismo adaptarse a los

cambios del ambiente En la discusión de este trabajo se encontraran

puntos de vista al respecto de la manera en que los poiquilotermos

pueden abordar estos procesos

serÆ importante tener en mente a lo largo del presente estudio que

las estrategias adaptativas empleadas por 10 pOiquilotermos var lan

considerablemente entre los diferentes organismos por ejemplo si se

encuentran disponibles comportamientos alternativos de escape de las

c ir cunstanc ias amb ientales daæ inas entonces la neces idad de adaptac ión

bicqutmica extensiva se ve disminu da ade s el rango de capacidades

adaptativas mostradas por un organismo pOdr4n ser dependientes de la

complejidad de su propio entorno Los eces que viven a temperaturas

casi constantes en los ocØanos antÆrticos muestran una habilidad menor

para aclimatar su metabolismo que los peces euritØrmicos como la trucha

o el dorado Somero 1968 Esta complejidad en las respuestas

adaptativas de los organismos podrÆ depender del ritmo y extension en

que los parÆmetros ambientales tales como la temper atura gases

disueltos y salinidad fluct en

Consideraciones de este tipo han llevado a los fiSiÓ1ogos a

considerar un cierto nœmero de diferentes direcciones en el tiempo con

25

respecto a la adaptación ambiental En un extremo estÆ la adaptaci n

evolutiva un proceso que requiere de muchas generaciones para su

terminación Un ejemplo de esto es el ajuste latitudinal de las tasas

n tab licas de los peces Wohlschlang 1964 Somero l 1968

Hemmingsen 1969

Respuestas fisiológicas similares a la temperatura se observan

comœnmente sobre una base estacional Roberts 1964 1967 Este

proceso de adaptac ión que ocurre en e1 curso de d as semanas o meses

se llama aclimatación o aclimatizacion

Finalmente los biólogos han reconocido recientemente que para por

10 menos algunos organismos y procesos fisiolÓgicos la adaptación al

entorno es inmediata por ejemplo Q10 aproximados a la unidad se han

teportado para muchos organ ismos de 1 a zona de entremareas Newe 11

1966 1967 Baldwin 1968

Hasta hace pocos aæos los bioqu micos comparativos han iniciado una

investigacion intensiva de los camb ios b ioqu micos que estÆn

involucrados en cada uno de estos procesos de adaptaci n

Las adaptaciones de este tipo que ocurren en el haÞitat natural del

organismo donde una variedad de factores ambientales ademAs de aquel

de interØs pudiese variar se llaman aclimatizaciones Las

adaptaciones inducidas en el laboratorio en respuesta a la variación de

un paråmetro ambiental se llaman aclimataciones Prosser 1973 Wilson

1979 HochachKa y Somero 1984

Definido como la razön entre las velocidades de reacción con una

di rencia tØrmica de 10 C

26

Vma

OeO

uo VmaeL

2

2 34 5 10 15 20

SubS1fa10 J 104 M

FIG l El efecto de la variaclon de la afinidad enzima sustrato defini

do como el recíproco de la constante de Michaelis Km sobre la

actividad enzimÆtica Los enzimas A y B catalizan la misma reacción

y exhiben la misma actividad a la concentración de saturación del

sustrato v Los enzimas difieren en el doble de su Km A con

centracione afisiológicas del sustrato indicadas por las líneas

punteadas el enzima A es mucho mÆs activa que B En tØrminos de

la teoría de la regulación enzimÆtica B podría representar un es

tado desactivado del enzima y A representar un estado activado

B podría ser convertido en A mediante el acoplamiento de un modula

dor positivo por el contrario A podría convertirse en B bajo la

influencia de un modulador negativo Hochachka y Somero 1971

27

MATERIALES y METODOS

I Especies analizadas y sitios de colecta

Las especies utilizadas en este estudio se ilustran en las figuras 2

3 4 y 5 se incluyen aspectos biológicos generales para cada

especie Los espec menes fueron colectados mediante buceo libre y

arpón anzuelo o redes en arrecifes rocosos de fÆcil acceso a lo largo

de la zona occidental del bajo Golfo de California incluyØndose la

porcion mas sUre a de la parte media del mismo Los sitios de colecta

fueron los siguie tes

Punta Mechudo Is1 a San JosØ e Islote San Francis uito Complejo

Insular Esp ritu Santo La Partida Las Cruces San Juan de los Planes y

Cueva de Le n La Rivera y Cabo Pulmo Los Barriles y la región de los

Cabos todos los sitios en el estado de Saja California Sur Fig 6 y

7 En algunas ocasiones se obtuvieron organismos mediante compra

directa a los pescadores en las distintas localidades

Una vez colectados los organismos se tomaron los datos mertsticos y

morfomØtr icos de uso co n en Ict 1010g a Sm1th 19711 Thomsonl l

1979 listados a continuación

Mertsticos Fig S

Filas transversas de escamas

Escamas sobre la línea lateral

28

Escarr s bajo la línea lateral

Escamas alrededor del pedœnculo caudal

Espinas y radios en las aletas

Radios branqui6stegos

Arcos branquiales

MorfomØtricos Fig 8

Profundidad del pedœnculo caudal

Del origen de la aleta dorsal a

la punta del hocico

Longitud de la base de la aleta

dorsal

Longitud patrón

Longitud cefålica

Amplitud cef lica

Longitud del hocico

Amplitud suborbital

Longitud cef lica postorbital

Oi metro orbital

Longitud de las mandtbulas

Profundidad del cuerpo

Amplitud del cuerpo

Longitud de la aleta caudal

Longitud de la base de la aleta

anal

Longitud del ped nculo caudal

Longitud de la aleta pectoral

Longitudes de espinas dorsales

1 III y la œltima

Longitud de las espinas anales

Se tomaron de igual forma los datos de campo pertinentes temperatura

del agua profundidad de la colecta tipo de sustrato actiyidad del

organismo y hora del dia

Se examinó un total de S0 espectmenes 15 de E acanthistius y I de

E analogus 25 de E labriformis y 25 de E Cephalopholis panamensis

29

2 Preparación de los extractos tisulares

Tomados estos datos los especímenes enteros o bien muestra de ojo

corazón hígado y mœsculo esquelØtico de los individuos colectados se

n9lðron inmediatamente en hieler as de campo comunes para evitar la

descomposición de los tejidos y consecuente desnaturalizaci6n de los

enzimas contenidos en ellos Una vez congeladas se transportaron al

laboratorio donde se preservaron a 20 C hasta su procesamiento Se

procuró que las muestras fueran analizadas dentro de las 3 semanas

posteriores a su colecta pues pasado tal período se obtenían resultados

poco fiables

Los tejidos deseados mósculo esquelØtico mÚsculo card aco h gado

y ojo fueron cortados en trozos pequeæos a una cantidad aproximada de

g tal cantidad de tejido fue homogenizada mec nicamente en 2

volœmenes de solución amortiguadora para las muestras S81 0 1M

Tris HCI pH 7 0 utilizando un disruptor de tejidos Polytron 8rinKman

Instruments y manteniendo baja la temperatura con un baæo de hielo

durante el proceso

Los homogenados así obtenidos se centrifugaron a 3800 rpm por 30

minutos para retirar fibras y restos de los tejidos que no fueron

hornogen izados Poster iormente 1 5 mI del sobrenadante obtenido se

transfirió a microtubos y se centrifugó a 15600 g durante 5 minutos

Los sobrenadantes as obtenidos se utilizaron para electroforesis o

bien se mantuvieron a temperatura de congelación hasta su anÆlisis Se

consideró el mismo periodo de confiabilidad antes mencionado

30

Los proced imientos descr i tos corresponden a Gorman 1 ll 1975

ligeramente modificados de Selander et al 1971 mismos que se

utilixaron en los estudios electroforØticos protocolos de

electroforesis e interpretación de las bandas en el gel con algunas

modificaciones de acuerdo a la disponibilidad de tiempo equipo y

reactivos Estos procedimientos se describen en la siguiente sección

3 Electroforesis y tinción de los geles

Las electroforesis se llevaron a cabo en sistemas de gel

horixontales similares a aquellOS empleadOS en otros laboratorios que

utilixan electroforesis en gel de almidôn para un gran nœmero de

organismos Fig 9 El equipo utilixado fue de fabricaci6n domØstica

LoS geles contuvieron almidôn hidrolixado para electroforesis

Connaught Labs al 12 en solución amortiguadora correspondiente de

acuerdo al sistema de electroforesis que se utilice para el an lisis

del marcador gen4t leo enxima deseado Tab 1

Los geles se prepararon de acuerdo a las instrucciones del fabricante

Connaught Labs Smlthies 1955 dej ndoseles enfriar a temperatura

ambiente por espacio de media hora entonces se colocaron dentro del

refrigerador 3 4 C durante media hora mas Se hixo una inclslon

transversal al gel a 5 cm de un extremo las dimensiones de los geles

fueron siempre 30 cm x 15 cm x 0 5 cm donde se colocaron de 12 a 14

muestras pequeæos cuadrados de 0 5 cm de lado de papel filtro Whatman

31

3 impregnados con el sobrenadante resultante del proceso descrito en

la secci6n anterior

Los geles con la muestra de tejido se sometieron al paso de una

cantidad dada de corriente elØctrica electroforesis usualmente entre

los 125 y 140 V Y 30 20 mA por espacio de 18 20 horas Cada protelna

de la muestra migra a travØs del gel en una dirección y a una velocidad

que dependen de su carga el ctrica neta y su tamaæo molecular

Todos los ensayos electroforeticos se llevaron a cabo dentro de un

cuarto frio 5 10 C y con refrigeraciòn directa sobre el gel en

corrimiento utilizando un sistema de l quido frIo circulante

Fr igomix

Una vez cumplido el tiempo de electroforesis los geles se recortaron

en dos rebanadas longitudinales Cada una de ellas se trató con una

solución qu mica que contiene un substrato especifico para el enzima

deseado y una sal Los geles se incubaron con esta solución en la

obscuridad a una temperatura de 35 37 C durante 20 minutos En este

periodo de incubaclón el enzima catallza la conversion del sustrato

hacia el producto que entonces se acopla con la sal para dar bandas

coloreadas en los puntos hasta donde ha mlgrado el enzima Dado que los

enzimas que son codificados por diferentes alelos pueden tener

diferente estructura molecular y distinta carga y por ello diferente

movilidad en el campo elØctrico la composición genØtica en el locus

genico que codifica para un enzima dado pudo establecerse para cada

32

Individuo a partir del nœmero y posición de las bandas electroforØticas

ver apØndice NO 1

Cada pez fue analizado para 9 enzlmas deflnl ndose un total de 16

loci por marcador por pez Tales loci fueron los siguientes

E r s Locr

Ldh aLdh bLdh c

h sMdh a sMdh b

Me

j

Pgm a Pgm b

Gpi a Gpi b

Adh

Sod a Sod b

Gdh

Lactato deshidrogenasa

Malato deshidrogenasa

Enzima malica

Manosa fosfato isomerasa

Fosfoglucomutasa

Glucosa fosfato isomerasa

Alcohol deshidrogenasa

Superoxido dismutasa

Glucosa deshidrogenasa

Se utilizaron cuatro sistemas de electroforesis para el an`lisis de

tales marcadores genØtícos enzimas que se describen en las pÆginas

Siguientes

l Sistema para corrimiento electroforØtico Tel

Gell 12X almidón peso volumen enl

0 0175 M Tris

0 0058 M CUrato

pH 7 0

Amortiguador para electrodosl

8 075 M TI is

0 1325 M C trato

pH 7 0

Electroforesis 18 horas 125 V 35 mAl 4 C

11 Sistema para corrimiento electroforØtico EBTI

Gel 12X almidbn peso volumen

8 042 M TI is

0 023 M Borato

0 00089 M EOTA

pH 8 6

Amortiguador para

En el citodo0 18 M TI Is

0 1 M Borato

6 0036 M EOTA

enl

electrodosl

En el ånodo0 129 M TI is

8 671 M Bora to

6 0026 M EOTA

pH 8 6

Electrofores is 18 horas 150 V 18 mAl 4 C

111 Sistema para corrimiento electroforØtico TEMM

Gel 12X almidón peso volumen enl

Soluci n amortiguadora para electrodos dilulda 1110Amortiguador para electrodosl

El 1 M TI h

0 1 M Maleato

0 01 M Na2 EOTA

0 01 M MgCl2

pH 7 4

Electroforesisl 18 horas 125 V35 mAl 4 e

IV Sistema para corrimiento electroforØtico pel

Gell 12X almidón peso volumen enl

6 87 mM K fosfato

1 21 mM Cltrato

pH 7 6

33

e

34

Amortiguador para electrodos

0 214 M K fosfato

0 027 M Cltrato

pH 6 7

Electroforesis 17 18 horas 12 V 3 mAl 4 e

En algunas ocasiones se util izó un quinto sistema que a continuaciónse describel

V Sistema para corrimiento electroforØtico SP

Gel 12 almidón p eso volumen en

Soluc ión amort iguador a para electrodos d ilu da 1 10

Amortiguador para electrodos0 01 M Na fosfato

pH 6

Electrofor esis 18 hor as 150 V 30 32 4 e

Como se ha mencionado al finalizar el corrimiento electroforØtico

los geles se trataror con una solucibn qutmica o mezcla reactar te

apropiada para el enzima que se deseaba visual izar la composicion de

ta es mezclas se describe a continuación

1 Glucosa fosfato Isomerasa GP 1 2 Lactato deshidrogenasa LOH

0 03 M Tr is pH 8 0 20 mi 0 05 M Tris pH 8 0 25 mi

Fr uctosa 6 fosfato 20 mg NO 10 mg

Glucosa 6 fosfato Icido l`ctico 0 5 mI

deshidrogenasa 100 U mi 10 1 MTT S mg ml 0 5 mI

NOP 5 mg PMS S mg ml 0 2 mI

MTT 5 mg ml 0 5 mi Agar 2 30 mI

PMS 5 mg ml 0 2 mI

Agar 2 30 mI

Incubados en la obscur idad a 37 e durante 5 10 min

35

3 Malato deshidrogenasa tIlH 4 Enzima fIEmalica

Acido millco 356 mg Acido mÆlico 100 mg

en el 1 M Tr is pH e 0 25 mi en 0 1 M Tris pH 7 0 25 mi

NAO 10 mg MgCl2 0 2 M 2 5 mi

MTT 5 mg ml 0 5 mi NAOP 5 mgPMS 5 mg ml 0 2 mi MTT 5 mg ml 0 5 mi

Agar 2Y 30 mi PMS 5 rng ml 0 2 mi

Agar 2Y 30 mi

Incubados en la obscuridad a 37 C durante 10 mln tIlH 30 mln ME

5 Manosa fosfato lsomerasa MPI 6 Fosfoglucomutasa PGM

0 2 M Tris pH 7 5

Manosa S fosfato

MgCl2

Glucosa fosfato

isomerasa 700 U mi

Glucosß 6 fosfato

deshldrogenasa 100 U mi

NAOP

MTT 5 rng ml

PMS 5 rng ml

Agar 2Y

25 mi

10 mg40 mg

0 05 M Tris pH 7 1 25

MgCl2 0 025 M 20

Glucosa l fosfato 50

Glucosa I 6 difosfato 1

Glucosa S fosfato

deshidrogenasa 100 U ml 10

NAOP 5

MTT 5 rng ml 0 5

PMS 5 rng ml 0 2

Agar 2Y 30

mi

mi

mg

mg

30 J 1

70 J1

5mg

0 5 mi

0 2 mi

30 mi

Jlrng

mi

mi

mi

Incubados en la obscuridad a 37 C durante 10 min

7 Super6xido dismutasa SOO e Alcohol deshidrogenasa AOH

0 05 M Tris pH e 0

MTT 5 mg ml

PMS 5 mg mi

Agar 2Y

25 mi

0 5 mi

0 2 mi

30 mi

0 05 M Tris pH 8 0

KCI

MgCl2

Etanol al 95X

NAO

MTT 5 mg ml

PMS 5 rng ml

Agar 2Y

25 mi

5mg

5 mg

2 mi

10 mg

0 5 mi

0 2 mi

30 mi

Se expone a la luz a temperatura

ambiente la actividad se detecta

como manchones blancos sobre un

fondo azul o morado

Incubados en la obscuridad a 37 C durante 20 min

36

9 Glucosa deshidrogenasa GOH

0 0 M K fosfato pH 7 5

O glucosa 1 0 M

NAO

MTT 5 rng ml

PMS 5 mg ml

Agar 2

25 mi

9 9

20 mg

0 5 mi

0 2 mi

30 mi

Incubado en la obscuridad a 37 e durante 3 5 horas

Las mezclas reactantes se prepararon justamente antes de usarse dada

su inestabilidad química

Los sistemas de tinción para los enzimas descritos se ilustran en las

figuras 10 18

4 CÆlculos de frecuencias gØnicas distancias genØticas y construcción

del dendrograma

A partir de las bandas coloreadas contenidas en el gel se anotaron

los genotipos de los individuos y se calcularon las frecuencias

alØlicas de acuerdo al mØtodo de Stansfield 1969 la distancia

genØtica entre las poblaciones Nei 1971 1972 1978 su correlacion

con el tiempo Carlson 1978 Y finalmente la construcción del

dendrograma con el metodo UPG SoKal y Sneath 1963

Los procedimientos para tales cÆlculos se describen en los apendices

2 y 3

37

5 PUl if icac ión del isozima lactato deshidrogenasa del MÚsculo

M4 LDHesqueletico

El homopol mero del isoz ima lactato deshidrogenasa del mœsculo

esquel tico M4 LDH se purificð por cromatografla de af in idad

utilizando una columna de Sepharosa 4B oxamato Pharmacia Co de

acuerdo a los procedimientos de Yancel y Somero 1978 1 igeramente

modificados de aquellos de O Carra et L 1974 Estos procedimientos

se describen a continuación

Muestras de MÚsculo esquelØtico se homogenizaron en solución

aroortiguadora 50 mM fosfato de potasio pH 6 8 en una proporción de 3

g 17 mi Se mantuvo baja la te eratura durante la homogenización

utilizando una baæo de hielo El homogenizado se centrifugó a 10000 g

durante 30 min 4 C

El sobrenadante se llevo a 0 5 M KCl respecto al volumen total y a

0 4 mM respecto a NAOH aplic ndose posteriormente a una columna de

Sepharosa oxamato 10 mi prev iamente equilibrada con solución

amortiguadora de fosfato de potasio pH 6 8 conteniendo 0 2 mM NAOH

La columna fue lavada con este amortiguador de equilibrio hasta que la

absorbancia del eluido calese hasta 0 a 280 nm

El isozima M4 LDH se eluyó de la columna con solución amortiguadora

de fosfato de potasio 50 mM pH 6 8 conteniendo 0 25 M KCl y 2 5 mM

NAO

38

Las fracciones ac ivas se reun ier on lo concen raron por

ultrafil ración con una membrana AMICON PM30 Se dializaron contra un

amortiguador saturado de sulfato de amonio y se preservaron a 4 C como

un precipitado de sulfato de amonio al 80 conteniendo 2 3 mg ml de

prote lna

Estos precipitados se dializaron contra 00 volœmenes de solución

amortiguadora 80 mM Tris HC1 pH 7 a C antes de USArse en los

estudios cineticos que se describiran mas tarde

La pureza de cada preparaCión se probó utilizando electroforesis en

gel de poliacrilamida dodecilsulfato de sodio SDS PAGE de acuerdo a

los procedimientos de Laemmli 1970 y FairbanKs et al IS71

descritos ampl iamente por S nchez 1983 Las preparaciones de los

enzimas M4 LDH de las distintas especies de Epinephelus mostraron una

banda œnica que comigró con M4 LDH de conejo comercial Sigma Chemical

Co

6 Estudios en la cinØtica de los isozimas M4 LDH

La actividad enzimåtica se registró en un espectro fotómetro 8ausch

Lomb Spectronic 2000 Las constantes aparentes de Michaelis Km con

respecto al p i l IJVato se obtuv ieron c inØt icamente determinando 1 a

relación entre la velocidad inicial de reacción y la concentración de

piruvato Esta reacci n provee una aproximación de la afinidad entre

el enzima y el sustrato a las diferentes ter eraturas La solucion para

39

el ensayo enzimÆtico 5 0 mI contuvo 200 M NADH Y concentraciones de

piruvato entre 0 2 y 1 0 mM Se utilizó una solución amortiguadora con

80 mM imidazolHC1 pH S 98 a 2 C para asegurar que el pH en cada

temperatura de medición fuera fisiol giCamente apropiado el pH de los

amortiguadores de imidazol cambia aproximadamente 0 017 unidades de pH

por gradO cent grado aumentado una relación de incremento de

pH incremento de temperatura similar a aquella encontrada en los

flu dos de la mayor a de los ectotermos Reeves 1977 Yancey Y Somero

1978 Graves y Somero 1982 Las soluciones patrón stOCK se

prepararon frescas cada tres horas

Los valores de Km aparentes determinados grÆficamente SE

determinaron gråf icamente a cinco temperaturas 10 15 20 25 Y 30 C

La temperatura en las cubetas de reaccion se mantuvo controlada

utilizando un baæo de agua con una variación de 0 8 C Se hicieron

mediciones por duplicado en cada una de

piruvato utilizadas

las 8 concentraciones de

La constante catalitica Kcat una expresion de la maxima tasa de

recambio por sitio activo del enzima o eficiencia catal tica måxiIT la

veloc idad m x ima de reacc iór que una molØcula de enz ima puede genel ar

fue determinada para todas 1 as espec ies excepto para el isoz iIT t14 LDH

de labriformis Para las mediciones de Kcat una pequeæa al icuota de

las fracciones reunidas de la elución de la columna que tuvier a la

måxima actividad para LDH fue dilu da y probada del modo descrito

dentro de los 30 minutos posteriores a la purificación para asegurar un

40

m nimo en la perdida de ac ividad os valores de Kcat estan basados en

los valores te6ricos de vmax Ambos valores te6ricos de Km y Kcat

fueron determinados utilizando el mØtodo de regresi n de gråficos

Lineweaver BurK de acuerdo a WilKinson 1961

La concentración de prote nas de las fracciones reunidas en el piCO

de actividad fue determinada espectrofoto tricamente midiendo la

absorbancia a 280 nm Y computando la concentración de DH usando un

coeficiente de extinción de 1 29 para una solución de LOH con 1 mg de

proteína por mililitro Stinson y HolbrooK 1973 a solución de

enzima fue exhaustivamente dializada para quitar todo resto de NAO

que tarooien absorbe fuer emente a 280 nm proveniente de los

procedimientos cromatogråficos Se juZg terminada la di11isis cuando

la absorbancia alcanzó 1 8 en una razón de 280 260 nm que es tIpica

para la absorción de protefnas en la ausencia de contribución por

nucleotidos a al absorbancia Graves y Somero 19821 Graves l

1983

7 Reac ivos y sustancias

Todos los enzimas y coenzimas sustratos y colorantes fueron de Sigma

Chemical Co Sto Louis MI U 5 A El resto de sustancias y reactivos

provienen de diversas casas comerciales y fueron simpre de grado

analC ico

Para una explicación detallada al respecto de Km Y Kcat

apØndice 4

vease el

FIGURAS 2 Y 3

Af 41Þ lA I p AIJ n 1NV

411 If

1 trnti i W o c F

t i 1f 0 r I ii i i

u lf0 t ti e i

1tl Lli

pinephe us Cłph pholis ponamensis Steindochner 1876

flA y

1 i ˛ tl A

8 jv

t f Z t i ti 1u

I oO

oKf

Jrv

w

iiS

Epinephe u Epinephelus oconfhislius Gilbert 1892

41

42

Figura 2

ENJAMBRE

ENJAMBRE Panama graysby

Epinephelus Cephalopholis panamensis Steindachner 1876

Especímen ilustrado

Adulto Joven 160 mm 6 3 in por Tor Hansen talla mÆxima que

alcanzan estas espec ies 305 mm 12 in

Características distintivas

Esta pequeæa cabrilla puede distinguirse de otras por su aleta caudal

redondeada de 9 a 10 bandas obscuras que cruzan su cuerpo y numerosas

manchas azules y anaranjadas a los lados de la cabeza Los Juvenile

son similares a los adultos en la coloración excepto que el adulto

tiene una gran mancha negra Justo por detrÆ del ojo E a cabrilla ha

s ido descr i ta como Petrometopon panamens is D IX 14 A II1 a

Distribución

El Ærea de distribuciön del enjambre va desde

Cal ifornia Roca Consang ha ta Colombia Isla

Galåpagos Es muy comœn en arrecifes poco profundos

Golfo de California

el propio Golfo de

del Coco e Isla

en el centro y bajo

Ecolog a

El enjambre es un pez solitario y reservado que e encuentra a poca

profundidad o hasta los 75 m 250 ft Esta cabrilla permanece cerca

del fondo escondida en recovecos saliendo solamente para capturar

pequeæos peces y crustÆceos En caut iver io atacarÆ e intentarÆ comer

peces de su misma talla Se le colecta frecuentemente a lo largo de las

costas rocosas del Golfo de California y puede que sea el serrånido mÆsabundante en ciertos arrec ifes tal es como los de Sah a Concepc lóna c s

Una especie similar a E panamensis ocurre en el AtlÆnticoOccidental El enjambre E cruentatus Lacepede es la cabrilla mÆcomœn en las Sahamas y a pesar de su pequeæo tamaæo 30 cm tiene

cierta importancia allÆ como especie comestible y a diferencia de fpanamensis es poco temerosa de los buzos

Referencia Thomson 1979

43

Fig 3

BAQUETA

BAQUETA Glf coney

Epinephellls Epinephelus acanthistius Gilbert 1892

Especimen i 1 ustado

Adtllto 7lel mm 28 in por Alex Kers1 itch

mayor de 0 m 3 ft

alcanzan na longitud

Calacter s1 icas distintivas

Esta garropa se caracteriza por su gran cabeza su cuerpo robusto y

color rosado achocolatado Dependiendo de la edad y la profundidad

l color var a en intensidad Las espinas dorsales anteriores

especialmente la tercera y la cuarta son alargadas y la merrbrar a

ntre ellas se encuentra hendida Una prominente barra negr a obl icua

bigote corre por encima de la mand bJla sJPerior las aletas son

e bscuras distalmente Hasta hace poco había s ido colocada dentro del

gØr ero Cephalop lolis D I 17 A III 9

Distr ibuc ión

La baqueta se distribuye por todo el Golfo de California hasta

Es frecuente que aparezca como fauna de acompaæamiento en las

camar Ø neras tan al norte como Puerto Peæasco

Perœredes

Ecolog a

La baqueta antes considerada como una espee ie t ara es un pez comœnde los fe r dos a todo lo lar go del Golfo de Cal ifornia Esta cabrilla

hab itante de las profundidades moderadas se encuentra por los

arrecifes aislados y fondos arenosos cercanos a las costas normalmente

a pr ofundidades que exceden los 45 m 150 ft Es muy raro observarla

mie tras se bucea por los arrecifes pero es capturada frecuentemente

por los anzuelos de los pescadores a profndidades de 90 m 300 ft

Dada su preferencia por las profundidades poco se sabe de su biolog a

A veces se vende come pargo colorado en la pescader as de Puerto

Pe1asco

Referencia Thomson l 1979

44FIGURAS 4 Y S

c

f

Epinephe us Epinephe u Jobriformis Jenyns t 843

o

EpinePhe u Epinephe us ana ogus Gill t 1864

45

Figura 4

CABRILLA PIEORERA

CABRILLA PIEDRERA Flag cabrilla

Ep inephe l us Ep inephe 1 1S 1 abr iformis Jenyns lB43

E5pecir n ilustrado

Adulto joven 230 mm 9 in por Alex Kerstitch alcanzan una

longitud de alrededor de 510 mm 20 in

Características distintivas

Epinephelus labriformis es una cabrilla de talla mediana ue puede

distinguirse f cilmente de otras por su patrón de coloraci6n tan

especial el cuerpo va del verde olivo al cafØ rojizo manchas blancas

de varios tamaæos y formas irregulares la cubren y las partes blandas

de las aletas dorsal anal y caudal son rojas en los rgenes dorsales

y ventrales Una mancha obscura a manera de silla de montar aparece

por encima del ped nculo caudal El interior de la boca es rojo Tiene

once espinas dorsales y sus pe ueæas aletas pØlvicas no llegan hasta el

ano D XI 16 17 A 111 8

Oistr ibuc ton

La cabrilla piedrera se distribuye desde Bahía Magdalena en elPacífiCO hasta la parte mÆs septentrional del Golfo de California

Puerto Lobos y hacia el sur hasta Perœ incluyendo las islas alejadas

de las costas Es muy comun en el Golfo medio y bajo en arrecifes poco

profundos

Ecol09ta

La cabrilla piedrera es un predador solitario ue parece alimentarse

día y noche tomando peces pe ueæos en su mayoría durante el d a y

crusticeos al atardecer Un pez reservado E labriformis abandona su

guarida para capturar a su presa pero permanece cercana al fondo

rocoso Los juveniles aparecen en el arrecife de octubre a diciembre

lo cual indica ue el desove ocurre avanzado el verano A pesar de ue

los adultos son los mÆs abundantes a poca profundidad ocurren hasta

los 30 m 100 ft cuando menos

Referencia Thomson j 1979

46

Figura 5

CABRILLA PINTA

CABRILLA PINTA Spotted cabrilla

Epinephelus Epinephe us analogus Gill 864

Especirren ilustrado

Juven il 195 mm 7 7 ir por Tor Hansen se d ice qUe alcanza una

talla de 0 8 m 2 1 2 ft 9 Kg 20 lb

Caracter sticas distintivas

Esta garropa de talla mediana puede distinguirse de otras por las

siguientes caracter sticas diez espinas dorsales aleta caudal

redondeada y numerosas manchas obscuras entre barras p lidas

cubriØndole el cuerpo El color es cafØ rOjizo con grandes manchascafØs que recuerdan el patrón de coloración del mero jew fish E

itajara Su gemelo del Atlåntico Occidental es la cabrilla de roca

adsencionis OsbeK y el nombre analogus similar se refiere a su

fuerte semejanza con esta especie D X 16 16 A 111 8

Di5tribución

La cabrilla pinta se distribuye desde el sur de California y losar ec ifes rocosos mÆs norteæos de 1 Go 1 fo has ta Per y 1 as Is 1 as

Galåpagos La pinta es la garropa mÆs abundante en el Golfo superior

Ecologra

El habitat preferido de la pinta poco frecuente en la cercanía de

las costas parece ser aquel de los arrecifes aislados en la lejanía de

las mismas donde es abundante y frecuentemente capturada por los

anzuelos de los pescadores Por este hecho de agregarse en los

arrecifes alejados de las costas a prOfundidades moderadas su ecolog a

ha sido poco estudiada La cabrilla de roca que antes se mencionaba

por el contrario es una especie de aguas poco profundas

Las cabrillas pintas son voraces depredadores que se alimentan de

crustÆceos y peces en gran parte sobre los fondos rocosos y arenosos

En el inv ierno cuando 1 a te eratura de l agua de 1 Go 1 fo es baj a es tos

peces se acercan a la costa hacia aguas someras donde se allmentan de

Iangostilla el Kr ill langostero o cangrejo rojo peli˝gicoPleuroncodes planipes que es muy abundante en esa Øpoca

A pesar de ser uno de los manjares rr s finos del Golfo la pinta no

ocupa un lugar muy importante entre los pescadores con caæa pues es

f Cil de capturar y cuando es anzueleado no opone una resistencia muy

47

espectacular En lugar de eso nada hacia el fondo y se esconde en

hendiduras y recovecos siendo dificil para el pescador el desenganche

Sin embargo los pescadores locales explotan con Øxito esta especie

Referencia Thomson 1 1979

110030

Islote Los AnImas

250 OO

Son Fronc squ to

òO

Cl

lO1i

VSl

V

V

lV

ISI

Partido

t

1510Es plritu Santo

FIG 6 Localización geogrÆfica de los sitios de colecta

25000

240 30

48

o

l c

tC

onto

ðu vo d le0˝l

24000

O

23030 o

10

2330

o1

10

23000

FIG 7 Localización geogrÆfica de los sitios de colecta

48

Figura 8 Un pez conespinas y radios ilustrando las partes y mØtodos del conteo y medición l interorbital 2 occipital 3 nuca 4 longitud de la cabeza S longitud predorsal6 longitud estÆndar 7 longitud al escote 8 longitud total 9 longitud de la base de la

primera aleta dorsal oaleta espinosa lO una de las espinas de la primera aleta dorsal espina de la segunda aieta dorsal 12 altura de la segunda aleta dorsal 13 longitud del bordedistal externo o libre de la segunda aleta dorsal 14 uno de los radios blandos de lasegundaaleta dorsal 15 longitud del hocico lS longitud del ojo 17 longitud cefÆlica postorbital18 escamas sobre la línea lateral o series laterales que son contadas 19 altura mÆxima del

cuerpo 20 uno de los poros de la línea lateral en una linea lateral completa 21 una de lasescamas laterales que con las dEmÆs forma la serie de la linea lateral 22 longitud de la base dela segunda aleta dorsal o aleta blanda 23 altura mínima odel pedœnculo caudal 24 la aletapectoral 25 uno de los radios blandos de la aleta pectoral 26 región abdominal vientre27 escamas bajo la línea lateral o series lateralesque son contadas 28 longitud de la base dela aleta anal 29 longitud del pedœnculo caudal 3 longitud de la mandíbula superior31 istmo 32 pecho 33 altura de la espina pØlvica 34 altura de la aleta pØlvica 35 uno

de los radios blandos de la aleta pØlvica 36 espinas de la aleta anal 37 radios blandes de laaleta anal 38 radios rudimentarios de la aleta caudal 39 uno de los principales radios blandos sin ramificar de la aleta caudal 40 radio blando ramificado de la aleta caudal 41 la aletacaudal con el nœmero en lo mÆs profundo de escote de la misma

50

1

4

FIG 9 Aparato de electroforØsis de uso convencional

1 Bandas coloreadas que indican la posición de los

enzimas posteriormente al corrimiento electroforØti

co 2 Ranura para el inicio del corrimiento 3

Gel matriz de almidón hidrolizado 4 Electrodo

5 Puente de contacto 6 Cubeta para la solución

amortiguadora o tampón

Tabla l Sistemas EnzimÆt1cos resueltos con Øxito en

cuatro espec1es de Epinephelus

protena Sistema ElectrofNo E C Loci Estructura

Oxidorreductasas

Lactato de8hidrogenasa 11127 1 4 TetrÆmero TC EBT

Ilalato deshidrogenasa 11137 1 3 D mero TC TEMM

Enzima mil1ca 1 1140 1 2 TetrÆmero TEHM

Super6x1do dismutasa 115 11 1 2 D mero TC TEMM EBT

Glucosa desh1drogenasa 11147 1 D mero SP

Alcohol desh1drogenasa 1111 1 2 D mero EBT

Transferasas

Fosfog1ucomutasa 2 7 5 1 1 2 Mon6mero TEHM TC

Isomera8as

Ilanosa fosfato 180m 5 3 18 1 Mon6mero EBT

Glucosa fosfato 1som 5 3 19 1 2 D mero EBT TC

52

ANOSA 6 FOSFATO

f MPI

FRUCTOSA 6 FOSFATO

G6P

6PG

IN AOpl

NAOPH

10 Sistema de tinción poro MPI

IL MALATO

PIRUVATO

Figll

INAOpl

NAOPH

Sistema de tinción poro ME

I ETANOL I

ACETALOEHIOO NAOH

FíO 12 Sistema de tinción para A O H

formazón

1 MTTI

formazan

I MTTI

formazón

r MTT I

3

UCTO A 6 FOSFATOIGPI

G6P

6PG

Fig 13 Sistema

NADP

NAOPH0

de tincian poro GPI

IL LACTATOI

PIRUVATO

I NAOI

NADH

Fil 14 Sistema de tinción poro LDH

MALATOJ

OXALACETATO

INAOI

NAOH

Fig 15 Sistema de tincion paro MOH

farmazón

l MT

formozón

IMTTI

formazån

IMTTI

4

LJCOSA I FOSFATO 1PGM G I 6 oiFl

G6P

6PG

INAOP armazón

tll MTT INAOPH

Fig 16 Sistema de Tinción poro PG M

I MTT I lI LUZ I

I PMSIformazcˇnmorado obscuro

bandosamarillo cloro

01

FíO 17 Sistema de tinacion poro SOO

lGLUCOSA 1

GLUCONATO

INAO p 1 farmazón

IMTT INAO P H

Fig 18 Sistema de tinción poro GDH

55

56

RESULTADOS

l Datos morfomØtr icos y mer sticos

En el presente estud io se ha puesto ha compar at ivamente poco Ønfas is

In los datos mer sticos Las cu ntas que se han utilizadoI

estan

Useæadas para establecer los nor rnales para las especies Y para dar

Ina indicación del r ango de Jar iacion El material disponible no fue

suficiente para j Jstificar un estudio exhaust ivo de variaclon

geogrÆfica en estos tØrminos Las cuentas de los r adios de las aletas

sin embargo son lo bastante jt Iles corno caracteres taxonómicos y se

determinaron siempre Tab 2 Y 3

Los datos morfomØtr icos en las cabr i 11 as fuero n mÆs satisfactorios

que los mer sticos en cierta forma pues la mayor a de los espec rnenes

fueron lo suf ic ientemente grandes para obtener considerable exactitud

en las medidas AdemÆs las especies anal izadas tienen caracteres

dhtintivos expresables a traves de las medidas tomadas Se muestran

los valores obten idos de 10 espec menes por espec ie col ectados en las

distintas local idades Tabs 4 7

2 Anål isis electrofor t ico y d istanc las genØt icas

I

Los resultados de los anal isis electroforeticos se presentan en la

tabla a Los valores de d istanc ia genØt ica Ne i 1972 calculados a

I

partir de los datos electroforet icos estan dados en la tabla 9 Se

57

Jestr el e ograma de identidad genØtica entre las cuatro especies de

oÞrillas est Jdiadas en la figura 19

3 Plrj fi ción del isozima M4 LDIl

El isozima M4 LDH del mœsculo esquelØtico de las especies estudiadas

H copla fuer temente a l oxamato inmov i 1 izado corl la resina

cromatogråfica Sept arose 48 a qui n reconoce como un analogo del

pirtlvato en pr esenci de NAOH y se eluye fÆcilmente a bajas

oncentr aciones sal iras Kel 6 25 t1 NADt 2 5 mM cuando el NADH se

s JSpende del irrigard e I igs 20 y 21

4 Estudios de la cinØtica de los isozimŁl s M4 LOH

Par a deter minar si tIa ocur r idc evolución molecular funcional

si9nificativa en respuesta a los diferentes entornos t rmicos de estas

especies se investigó la respuesta funcional de un locus con distintos

alelos en ellas Iuios sÜtemas enzimà1 icos mostrar on diferencias

llel icas errtre de s o ma s de las cabrillas Tab 8 Se decidió

restrigir los an lis is al enzima LDH del tipc muscular M4 o A4 por su

9 ð cti idad en el mo sculo bla nco del pez su estabilidad en el

tejido congelado y porque ex iste una gran cant idad de irformac lón de

apoyo en la l iteratLlra Yarlce y Se rrero 1878 a b SClmerc

Slebealler 1879 Go a es y Somero 1882 Graves l 1983 Esto

vltirO l no es el c so de clJ3 1quietotro enzima que mostr j E difererlcias

aiØl cas fijadas ertre las especies de Epineptelus Tres formas

58

electrofor ticamerlte distintas del enzima M4 IDH se resolvieron er las

cuatro especies Tab 8 Cada especie fue rilonorrórfica para s u alelo

particular el tamaæo de las muestras se lista en la tabla 8 f

analogus y E 1 abr Hormis las dos especies de aguas templadas

compart ieron un aleI o con mov i 1 id d anhd ica lenta mientras que la

subtrop ical E pð namens is la tropical E acanthistius se

encontraron ij adas para los ale1 os de mov i I idad intermed ia l råp ida

respect i lamente

Los valores de Km con respecto al p iruvato de valios ind iv iduos de la

misma especie se muestran en la tabla le Se hicieron rØplicas de los

ensayos enz imÆt icos ut il izando I a mismaI

pr eparac lon del enz ima o

preparaciones ltiples del mismo individuo resultando en una

reproducibilidad del SŒ

Los ísozimH M4 LDH electrofor ticarnente id nticos de E analogus l

E abriformis tambien mostraron los mismos valores de Km con respecto

al piruvato Tab 11

Sin embargo se observaron diferencias notables enI

la cinetica de los

tres alozirnas electroforØticamente distintos Fig 22 que fueron

resueltas en el anÆl is is prev iamente descr ito Tab 8 Mås aun los

yalores de Kcat de los tres M4 LDH examinados fueron notablemente

diferentes a 25 C Tab 12

59

rabll2 CARACTERES GENERICOS y SUBGENERICOS DE Epinephelus

Epinephelus

Epinephelus Cephalopholis

Longitud cefll ica gr ande grande

Aleh caudal redonda o cuadrada redonda o cuadrada

Hueso supramx i l al presente presente

Crestas fronto

parietales craneanas

convergente s

anter iormente

convergentes

anteriormente

Pared supra etmo idea presente o ausente ausente

AITlPI itud suborb ital grande grande

Proceso postocular pl esente presente

Espina antrorsa 1 ausente ausente

Radios dorsales IX XI 14 18 IX 13 16

Radios anales III 7 10 111 8 9

Radios pectorales 32 40 32 38

L neas transversas de

escamas

80 128 65 84

Branquispinas totales 21 28 16 17

Se describen nicamente el gØnero y subg neros que contienen a las

espec ies cons ider adas en este estud io

Con respecto al preopØrculo

alal al al al alØ

Ø Ø Ø Ø ØIl al ll ll ll alel Q Q Q QI 60Ø g Ø Ø Øal e g c

o o oQ Ø C C el C

QI Q QI QIo

co

Ø11 11 11 11ł

en I I I ICI CI CI CI

ł1Il alØ Cal

Ø o al alc al C C

11 Q Cc C C

Q C C c cS al c QI QI

i Q c cO c

I oØ

jl IIIal Q o ł Q Q QIel Ic lo

e c cQ Q QI

C en C 1Il mQ Q c Q l

ł III loQ al llIt

I I m I I oo c al al l lo QI

Nll 1Il o Q llfIl e o o al 1Il Q c 1Ilil O e 0 co lI o m l el III

al o Q o c u e kti el k lI k lI QlI mfIl al al k al lI

oc c lll al al IIIU o o C o OC C c kfIl k C 1Il m c C CIl CIl III CO o III11 o o m ll Q m Q ll al alkQ mti u k o k C k mcocofIlO

ti C

j lo O lO 0 III1Il

8 I Q11 CI O ON N N III

ti

alfIl0 o lO mł CI CI

í alk I I I QJ CCI CI 11 0 C alCI CI CI lOO C III C

l III lal lO O

el c IIIk 0 0 lO lO Qti No lo

rJ lDal ml QI llO QIfIl U k

3 c QI al al U

í lO l C QIC k l lo

CO 4 CIl c III m III m

QJ lo1 el Qm1Il lO III lO m

m CIl lOIII QI o al Q III Q

ll m c Cm1Il ll O c QI III Ql 1Il O C 1Il loQ om ClO lolD alClIl CIQ III e c C CCIl m 1Il m III III l O III llQI

o l c o O O C c C alc llO c Oc ooO C C CalC SaQ c lO m E cQ lO o lO c1Il

Izl el III c lOlO lO lo NCI 4 11 0 lO

TABLA 4 rFOIDAS PROPORCIONALES DE 10 ESÞECIMENES DE Epinephelus panamensis

Medición 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 media

Long i tud patrón mm 124 160 210 220 250 254 262 278 296 310

Longitud cefålica 389 413 416 400 391 413 407 400 401 411 4v4 1

AlII litud cefåUca 158 171 168 168 145 154 160 173 174 177 164 8Profundidad cefålica 253 252 272 269 265 275 279 275 272 276 268 8

Longitud del hocico 86 94 96 83 84 99 104 102 102 103 95 3

Amplitud subolbital 24 32 46 37 36 39 44 38 42 51 38 6

AllIp litud intel orbital 56 53 47 53 47 54 48 59 56 60 53 3

Longitud orbital 86 66 83 76 76 80 68 76 66 72 74 9Postorbital cefÆlica 231 252 245 236 200 250 251 243 230 251 238 9Mui lar 180 192 192 186 200 213 202 204 210 214 1993

t1 nd bula inhrior 191 201 20 1 200 201 220 210 212 211 228 207 8Hocico al preopØrc Jlo a7 290 293 284 287 290 293 296 287 300 289 7

Long i tud sup rama xi lar 60 81 70 63 67 60 64 60 60 61 646

Amplitud madlar 38 45 43 46 47 52 42 46 45 46 45 0

Amplitud del cuerpo 150 148 143 163 130 132 166 160 170 186 154 8Profundidad del cuerpo 334 365 360 365 357 345 367 362 363 363 358 1Profundidad pedo caud 136 138 144 148 141 101 136 140 141 145 137 O

Hocico origen dorsal 381 400 401 392 395 412 410 387 410 399 O

Hocico base pectoral 380 373 372 380 373 380 380 382 381 400 380 1Hotlco base p˛lvica 400 395 402 450 387 405 392 408 440 442 412 1

Long i tud base dorsal 515 552 519 555 540 530 545 545 505 488 529 9Oorul depr imida 620 680 f33 690 665 640 665 640 615 605 645 8

Base ana1 159 173 191 180 175 170 170 175 170 172 173 2

Anal deprin ida 31 335 340 344 320 304 318 305 298 310 318 6Fin dorsal inic caudal 150 146 146 135 150 135 138 135 140 140 141 5

Longitud pedo caudal 190 180 201 190 182 182 180 185 191 170 185 4

A1eh pector l 250 260 277 268 256 240 251 243 243 235 252 8

Aleta pØlvica 190 192 202 185 191 170 185 175 170 173 183 3

Espina dorsal 1 55 60 60 65 60 52 55 58 59 57 58 1

Espina dorsal III 120 132 120 130 130 120 113 125 113 120 122 3

Espina dorsal IX 110 125 132 120 120 100 120 110 113 100 1150

Espina anal 1 55 88 77 63 64 70 63 71 70 66 68 7

Espina anll II 135 140 175 156 140 132 120 140 125 120 138 3

Espina anal 111 135 140 152 130 140 125 122 126 115 110 129 5B caudll radios supo 220 240 245 236 225 224 215 214 205 200 222 4

B caudal radios med 255 265 282 268 235 240 230 225 220 225 244 5

8 clIudal radios ini 22 245 230 225 223 230 185 230 200 205 229 5

Todas las proporciones se expresan en milØsimos de la longitud patr n Los 15

pec menes provienen de Columna 1 Los Frailes Columnas 2 4 Cabo Pulmo 5 6

e Los llarril E Santo El Mechudo 7 10 Las Cruces

61

TARLA 5 nIDAS PROPQRCIONAL S DE 10 ESPECIMENES DE Epinephelus acanthistius

4

Mediciôn 2 3 4 5 6 7 8 9 10 media

Long i tud patrón mm 408 532 567 570 573 580 604 637 642 720

Long i tud cef lica 416 420 425 426 423 428 333 438 434 435 417 8

Amplitud cef4˛lica 190 183 170 164 180 170 183 199 196 195 183 OProfundidad cefålica 320 310 305 323 320 320 312 328 315 315 316 8

Longitud del hocico 95 97 97 103 94 94 187 100 100 105 97 2

Amplitud suborbital 32 26 26 22 30 30 30 36 40 40 31 2

Amplitud interQrbital 64 70 70 65 72 60 61 75 80 77 69 4

Long i tud orbital 100 100 95 103 87 92 105 83 88 802 93 3Postorbital cefílica 228 238 235 235 248 235 250 200 260 262 239 1

Ma xi lar 200 207 207 207 210 195 210 190 215 210 205 1Mandíbula inferior 182 210 200 205 200 186 210 200 217 217 202

Hocico al preopØrculo 0 290 300 303 306 255 300 290 307 308 295 9

Longitud supNlmaxi lar 70 86 81 83 72 70 68 73 79 72 75 4

Amp 1 i tud ma x ilar 50 52 50 52 53 54 55 50 48 48 51 2

Amplitud del cuerpo 156 174 154 166 155 163 167 160 172 172 163 9

Profund idad del cuerpo 410 406 400 407 397 385 383 390 466 420 406 4Profundidad pedo caud 125 120 125 126 126 126 130 132 130 140 128 0Hocico origen dorsal 330 393 390 400 400 380 407 394 400 405 393 9

Hocico base pectoral 394 425 426 405 390 390 390 373 400 405 399 8Hocico base p lvica 425 436 450 416 425 420 400 405 434 437 424 8

Longitud base dorsal 553 540 536 567 540 540 540 553 530 526 544 4

Dorsal deprimida 695 687 677 717 673 700 702 696 664 644 675 5

Base ana 1 2CO 196 205 201 197 195 186 196 190 200 196 6Anal deprimida 370 362 385 380 344 370 372 370 336 296 358 5

Fin dorsal inic caudal 122 121 130 120 120 118 130 127 120 125 123 3

Long i tud ped caudal 175 183 180 190 190 180 182 186 182 200 184 8

Aleta pedoral 310 310 330 320 300 300 313 312 295 300 309 O

Aleta pØlvica 275 280 276 300 256 282 276 282 246 244 271

Espina do al 1 60 62 70 57 62 60 64 64 61 52 61 Ü

Espina dorsal II 162 153 154 150 169 142 180 150 160 160 158

Espina dOI sal IX 163 170 170 163 165 163 173 170 164 143 164 1

Espina anal 1 70 58 69 57 62 58 66 64 60 60 62 1

Espina anal II 142 126 181 186 140 125 127 127 118 103 127 2

Espina anal III 152 146 152 150 147 140 166 150 142 121 146 6

B caudal radios s up 263 310 283 272 246 258 282 296 263 266 273 9

B cauda 1 rad ios med 287 267 320 312 292 293 293 309 290 284 294 7

B caudal radios inf 266 273 260 266 256 260 293 282 270 280 270 6

4

Todas las proporc lones se expresan en milØsimos de la longitud patrôn Los es

pecím nes provi ene de Columnas 1 2 Y 3 El Mechudo Los Planes La R1VEH dl

4 10 Cabo Pulmo Los Frailes

óz

ABLA 6 I IOAS PROPORCIONALES 1 1 ESPES It1ENES DE Epin phelus labriiormis40

r1edlC LCO 2 3 4 5 6 7 8 9 10 media

o liA patrón mmi 15S 226 242 280 298 319 344 367 378 383

Long i ud cefÆlica 427 446 C 428 410 430 420 400 437 427 425 7

mpli ud cefÆlica 177 193 2C 207 186 10 120 170 210 187 192 OProtlJnd t jad cefÆlica 242 265 2CJ 2ò7 242 265 252 242 270 260 257 2

LO i i tJ j del h 00 i c o 92 110 1 103 100 110 11 196 106 100 102 7

Arti i t d uborbltal 26 39 44 44 42 48 46 50 47 42 4

wp 1 i t Jd i nterorb i ta 1 50 88 6 9 2 O J 60 60 ó8 66 64 2Long 1 tud orbital 94 90 87 7 70 66 67 69 68 75 8Postorbltal ceTllitd 242 266 260 62 251 260 255 255 266 266 258 3t JJ ì lar 186 193 194 lQl 186 190 190 183 184 200 189 711and bula inferior 190 202 162 202 192 196 200 186 193 210 193 3

H JClçO al precpØrculo 286 290 223 292 288 2C12 286 286 285 293 288 6

Long tud suprama i la 57 57 59 63 60 57 56 48 56 63 57 5

r 11 t Jd i axllar 47 47 48 43 44 43 43 45 41 47 44 8

mp 11 tud del uerpo 1 6 166 223 207 156 192 146 1 T5 206 166 177 3

P f Jnd idad dlfl cuerpo 320 338 2E 27l 342 346 328 333 368 344 343 5

ProtlJna ilj d pedo caLd 117 103 l 120 110 11 1Ü6 112 110 103 1108

hOCIC J origen d 01 sa 1 El 406 313 4 393 387 390 385 384 403 389 0H t t base peçtoT al 400 382 40 36 360 377 360 366 340 360 370 9HOC1C1 base p lvica 453 428 S 413 4lJJ 426 4 07 415 407 414 423 4

onglttld ase dorsal 112 572 570 612 590 590 576 588 593 588 588 1CO Hl dØprímida 68 632 610 677 ö65 ó55 700 644 660 700 665 93a e illal 171 164 178 171 171 UO 158 170 167 163 167 2

AnJl aepr l lda 320 275 290 301 273 270 277 285 270 264 282 4

In d Jrsal iI11C caLdal 198 102 lO 100 1 02 103 136 120 960 103 106 4Jn 1 t A ped caUdil 186 185 18 leC 190 178 20C1 190 180 200 186 9AI til pectoral 241 217 217 22u 206 213 207 210 312 190 213 3Aleta p@lvica 193 172 17 80 166 156 161 155 157 157 166 7

Espha dorsal 1 70 52 60 70 55 50 50 58 48 40 55 3

Esp 1 1orsal III 148 133 1J 1 126 132 1 1 32 110 126 131 9

Espi a dorsal XI 135 102 115 1 6 101 104 194 193 191 135 107 6

Espi 13 anal 1 80 60 67 64 57 57 52 57 53 58 60 5

Espi il anal II 143 113 125 113 126 103 192 106 191 193 110 5

Espha anal III 144 122 12 11 6 112 107 107 107 105 110 115 3

e cau 1ill radios supo 221 210 05 d43 215 210 215 220 210 210 216 O

2 çauda1 radios ed 236 210 212 228 218 205 211 220 200 203 214 3

S c udil1 radios i ni 218 214 217 23 216 215 223 227 204 209 217 5

Tod J las proporciones se expresan e nilØsi lloS de la longitud patrón Los esI

pT VierH f de ee1 U ala 1 Los F all s ea 1 umr aS 4 6 8 10 1 EP Cllll es Ij

Santo Las Cruces Cueva de Leon 7 Cabo Pu 1 0 9 El Mechuôü

bj

ABIA 7 DIOAS PROPORCCNA ES DE le ESf E 1 tr FNES DE Ep lnepnellJs analogus

liedlcíón 2 3 4 5 6 7 8 9 10 media

M

Lon9 í tu patr ón TI 173 180 o 23 Z 27 481

j 2 376 393

Lon í tA cef líca 415 402 116 107 409 40iJ 405 412 427 407 9

11 01 i tlJd cefº˝llca 172 175 175 186 177 1 1 d0 20 200 192 187 9

Prot JMí jad ce Ælica 247 270 2 d 1 Lrt J 247 257 252 O

Ll í tud del hocíco 9S e5 O i3 95 95 194 190 192 195 91 4

A p 1 í tJJ su olbítal 24 26 j iC 28 36 32 38 39 31 6

Amplítud Interorbítal 7 66 7 64 n ó9 i 7 78 77 68 1

Long ltud orbítal 94 10 c 84 81 75 I 82 74 77 82 4

Po torbítal cef˝l1ca 246 236 225 250 240 238 2t 255 263 272 248 5

tia ular 190 185 174 182 185 177 178 190 190 193 182 4

tiand bula ínferíor 190 193 17t 190 185 185 176 194 192 200 186 3

HOCl c o al preopculo 32 29 272 287 287 280 280 285 284 298 286 2

Longítud supl ama 11ar 67 60 57 08 59 55 40 55 52 59 56 2

AIp 11 tud ma i 141 48 42 35 45 44 40 40 47 42 45 4 9

A ill í tu j del cuerpo 143 135 155 160 170 190 193 176 170 175 166 7

ratuM ídad del cuerpo 342 337 321 3 8 330 376 343 332 355 347 343 8

PrO JM Idad pedo caud lP llC 13 118 114 132 117 117 115 122 120 1

HOCl e0 origen dar sa 1 338 377 2f 390 370 864 358 367 3b7 393 373 5

Mace c a base p ctoral 375 360 355 360 370 345 343 346 347 378 357 9

MacIc base pt lvíca 387 387 372 3C 8 40 41 0 383 33 377 417 390 0

on ttuj ba1t dorsal 586 598 5 i 608 595 tJ 2 612 602 620 590 596 7

Dorsa 1 deprlmída 180 175 18 175 180 190 175 175 172 173 177 5

Sa e 3nal 330 320 3 31 315 330 306 310 280 302 310 6

Anal d pr irnda 080 690 6 5 705 700 685 2 674 676 656 681 3

FlO dor al ínic caudal 112 118 112 120 1 116 116 112 110 110 114 8

Laogituj pedo caudal 20 195 2QQ 180 204 207 205 207 200 210 200 8

Aleta p ctoral 250 245 230 260 228 236 2 8 237 218 220 235 2

Aleta pelvlca Ó0 219 176 205 200 115 190 193 180 185 194 3

Espín dorsal 1 36 77 64 73 47 63 63 57 68 66 2

E p In dorsll II 161 1 15 137 155 126 122 130 135 133 140 1

EspIna dorsal X 123 123 1 4 126 132 115 12t 114 114 114 120 5

E p ín 3na 1 1 67 68 77 84 60 55 50 62 45 44 61 2

E p1na anal 11 123 120 124 150 130 109 109 100 90 100 115 5

Esp í f13 anal II 123 120 12 137 138 120 11 110 115 110 120 8

S caudal radios s p 246 227 232 250 251 235 23b 241 228 248 239 4

B cauda 1 radios mæd 245 244 213 266 264 250 258 254 240 240 250 1

a ca Jdal radíos i nf 227 2 7 J J 233 236 228 234 240 220 245 232 O

ToddS las ploporcíones se ei pf at 1 milØ51mOS d la longItud patr n Los es

pecím@r s províenen de Columnas 1 5 J El Mec hu j o San Francisquitob a Cabo Pulmo 9 Las Cruces lO Los Fralles

64

jibia ð FT l culncias alØlicas dt los loci polimól ticos en y entT P cuatro espechs dI cabT illiH del 1 1 de COT t Aquf llos loci neo 1 istadoaquíse I ncontT aTon fijados paTa el mismo alelo en las cuat o esperitosLos valorls pTóximos a los nombreeper Ficos indican el tamaæo de

las muestras

4

Lar Ale E analog 15 panamlnsi s 5 E acanthistius 15 b labl il oTffil ı 2

ldh a a 1 00b 1 00

100 1 00

Mdh a 1 00b 1 00 1 00

100

slldh a 1 00b 100 1 00 100

Me a 100 100 100b 1 00

Mpi a a 100 1 00 100b 1 00

gm b a 1 00 00 1 00b 1 00

Gp i a a 0 20b 0 90 1 00 O 80 0 84

O 10 0 16

Gpi b a 1 00b 100 100

100

Adh a 100 100b 1 00 1 00

Sod a a 100 100 1 00b 100

SOd b a 1 00b 100 1 00 100

Gdh a 100 100 100b 100

NOlllbrl s abrlviaturas de los loci investigadolactato deshidrogr nasa

ILdh a Ldh b Ldh c malato deshidrogenasa m Mdh sMdh a s Id h b en

65

lima mÆ1icil Me manosa fosfilto ìsofnl rasa Mpi —J fosfog1ucomuta iJ Pgm a

pgm b glucosa fosfato ìsomel asa lpi a Gpì bJ alcohol deshidr09fnilSa Adh

superondo dismutasa Sod a Sod b 91l1 05 d hidroYlnaSΠGdhl

b

1 Þla9 Distancias genØticas N i 1972 error standard entre cuatro especies de cabrillas del Mar d Cort s La estimaciollse basan en 16

loc i comunes aparentemente a las CUijt o esp ec ies Ap arer en entre

parØntesis bajo los valores de distancia genØtica los tiempos de

divergencia en millones de aeos basadt s 01 la corH lación de SarlCh

1977 entre los valores de distancia genØtica y los tiempos de di

vergencia para vertebrados modiFicado por Carlson 1 21 1 178

S labrilormi s b acantllistius panampnsi s

malogus O 302 1 0 075 0 b05 1 O 110

5 75 1 1 40 11 32 t Oó

1 panamen s i s 0 190 t 0 055 O 780 1 0 1P

3 55 100 14 75 1 2 51

1 acanthistiu5 O b35 t O 1bO

12 00 1 2 15

O 365 t O oao6 85 1 50

b7

0 50 0 60 0 70 0 80 0 90

11

0 50 0 900 60 0 80

100

E ponomensis

E lobrlformis

E onoJoous

E oconthistlu

100

FIG 19 Fenograma de las relaciones genØticas de cuatro especiesde cabrillas del Mar de CortØs derivado de los cÆlculosdel coeficiente de identidad genØtica de Nei 1972 utilizando el mØtodo de grupos pares no sesgados con mediasaritmØticas UPGMA Los cÆlculos se basan en el anÆlisisde los productos alØlicos codificados por 16 locí expresados en las cuatro especies de Epinephelus

0 70

Identidad Genetica 1

ss

CH2C

C2 C

CH2NH ICH2

NH

IC O

Ic

e O

ti

o

Clsaal

en

CH3o

C

IC

el 0

NH20

Cr

IC

e 0

Oxomolo Oxomotoinmovilizodo

FIG 20 Analogía estructural entre el piruvato el oxamatoy el derivado del oxamato acoplado a la matríz desoporte Sepharose O Carra y Barry 1972

Piruvoto

6S

roJ

sin irrigonte

GIg

goO

16 mM NAO

u

t

16 mM NAO

o 4 8 20

Volumen de Elusión u ˛ colurmo

FIG 21 Separación de los isozimas M4 punteada y H4 continua del

tejido muscular de las distintas especies de Epinephelusmediante cromatografía de afinidad en columna de Sepharoseoxamato

70

ASLAIO Valores de Km con Tespec l prJ ato cr M para 1 4 LOH determinados a cinco temperatur as en LDH s pCJriflcados por separado de tresindividuos diferentes de canthistlus

10 e 15 S 20 e 25 e 30 e

J a anthistius O 070 0 115 0 154 0 227 O 304

J a anthistius 2 0 085 0 117 O 147 o 200 0 280

L acanthistius 3 0 072 o 115 o 142 o 225 0 270

Prc 1ed io o 075 0 115 o 147 0 217 0284d s 0 oca o 001 0 006 0 015 0 017

3 i ti aloTes de Km con Tespecto al piruvato r M para M4 LOH s electrofOTØtica1 nte idØnticos de a aloQus y g labriformis a cinco tem

peTaturas Los valores de la tabla son promeaios N 3 E analogusN 2 L labrifor llis y desviaciones standard No se det t dTferenclas cin ticas signlficatlvas entre ambos enzimas

leł

e 15 e 200 e 25 e 30 e

E a dlo IUS O 1500 002

0 2000 015

0 2700 015

0 342

O 0200 4150 030

1 labriformiS 0 1570 015

0 200O 020

0 2500 020

0 3320 015

0 4000 020

1i

72

iE

0 30

j040

oE analogusð E panamensis

E acanthistils

o

Õ

ä

º 0 20

EC t X L

Xr

f

t0 10

10 15 20 25 30

Temperatura Oe

FIG 22 El efecto de la temperatura en la constante aparente de MichaelisKm con respecto al piruvato para los LDH M4 de tres cabrillas

del Mar de CortØs Los valores de Km para la especie E labriformis

no se muestra son estadísticamente indistintos de aquellos deE analogus Las barras verticales representan las desviaciones

standard Cada punto representa un promedio de los valores de Km

determinados con al menos tres preparaciones purificadas de LDH

de diferentes individuos de cada especie Los procedimientos de

ensayo se detallan en la sección de Materiales y MØtodos Las porciones contínuas en las líneas que conectan los valores de Km in

dican los rangos de temperatura en el habitat de las especies

laÞlalZ ParÆmetl os cinØticos dI los t14 LDH Plll ificado de trt s cabl illas del

Mar de cortØs a S C J las temperatuTas media de ltJs habitats decolecta TI1 paT a cada espec ie LtJs valul E pilNl LDH de L 1 01 1 FtJT ll

no se muestran no di fiertn significativmente de aouello de

analogus Kcat no se determlnó par a el lDH de E labri fOl mis Se daneViaciones standard para los paråmetT os 7inØtilos a 2S C Las

estimaciones de Km est6n basads en las mediciones hechas con cincopreparaciones separadas de LDH de cintu indivlduos de cada especlelas estimaciones de Kcat estÆn basadas en tres purlflcacione de LDH

para cada especie LtJs valores de Kcat y Km a las temperaturas TM

son interpolaciones de grÆfiCOS de Arrhenius J grÆficos de temperatura respectivamente

analog pallampnf i 5 ßac

mthistius K1ll piruvato 2S C O 35 t0 02 roM O 25 t O 0 mM 020 t 0 02

mM Kcat I25 C 895 t 54 seg 1730 t 37 g l 660 t 19 se9

1 Temp lIled TM lS C 23 C 26

e Km piruvato TM 0 25 roM 025lÑ 1 O 24

mM Keat I TM 670 seg l 685 eg 1700 seg

17

74

OISCUSION y CONCLUSXONES

t Med lc lones proporc ional es

Si se encontraban disponibles diez espec lmenes de cada especie

fJeron medidos para establecey sus proporciones corporales Las

mediciones se transformaron a milØsiroos de la longitud patrón y vienen

dadas en las tablas 4 7 Corr el propósito del presente estudio no fue

la investigación de la variación geogrÆfica los especimenes fueron

selecc ionados para su med ic ión s in importar su procedencia Las 37

medidas tomadas se hicieron con el fín de enr iquecer el conjunto de

datos qtle habr ía de contener 1 as py inc ipales caracter sticas anatómicas

de las espec ies Para fa cilita r la comparac ión ce y otros espec imenes

las mediciones estan dadas para los individuos junto con sus promedios

Algunas medidas fueron practicamente constantes para todas las

especies otras revelan tendencias dentro del gtnero o muestran

resemblanzas dentro de los grupos especie que 1 as incluye Smith

IS7D Las espec ies valias de Ep inephe 1 us y los grupos especie del

mismo gØnero mostraron divergencias notables en algunos caracteres

Tabs 4 7 Con r especto a la long itud del max i 1 al E acanthistius

difiere de una manera pronunciada en relaciÓn con las otras especies

De iglJal manera la longitud de la aleta pØlvica es un caracter bien

Grupo especie l Epinephelus Cephalopolis cruentatus f Epanamensis 1 gr Jpo especie 11 E Epinephelus niveatus L Laeanthistius grupo especie IlI E E guaza E E labriformis

grupo especie IV adsensiıis fE anïogu

ns

deflniclo Pl I esta espec le y para el grupo al ue pertenece tal

longitucl es negao tilamente alomØtr ica para ellos

E panº mer s is mostro la tercera esp ina dor sal corta y por el

contrar io 1 a pr imer a esp inao anal larga con respecte a las otras

espec ies

La significaci n sistemÆtica de estos caracteres se discutira en

conjunto con otros rM S tarde

e Caracteres me l sticos

Algunos caracteres contables de es t as ca br ill as fuer en lo

suficientemente constantes para ser de util id ad el la distinción de los

gØreros y espec ies aunque pa r a este tr abaj o impe r taba mÆs cual es elan

edos caracteres mer sticos pr opios I tiles P ara identificar sus

relac iones interespec f icas S in embargo como todos los caracteres

taxonomicos los datos mer sticos lar tan independientemente de tales

relaciones Por ello la pØrdida de espinas dorsales en aralogus y

acanthistius s lo podrÆ evaluarse dentro de toda una estructura que

incluya a todos los caracteres para estas especies y aquellas

relacionadas Tabs 2 y 3

76

S El eshldio electroforØtico las distancias genØticas y la

sistemÆtica de Epinephelus

I

Los resultados del estudio electroforetico presentados en la tabla 8

las d istanc ias genØt icas Ne i 1972 calculadas de los datos

electroforØticos mostradas en la tabla 9 y el fenograma de ident idad

genØ1ica de I as cuatro cabr i 11 as pr esentado en 1 a figura 19 hacen

evidente que las dos cabrillas que se presentan en aguas templadas

López Lemus op cit se encuentran mas cercanamente relac ionadas

entre sI que con la especie tropical acanthistius Las distancias

senØticas entre las corooinaciones pares del grupo L anal ogus f

F anarnensis labrHormis son de alrededor de un medio con respecto a

las distancias entre cualquier miembro de ese grupo y acanthistius

Las distancias geneticas calculadas a partir del estudio

eleetr ofe rØt ico de estas cuatro espec ies de cabr illas del I1ar de

Cortes se prestan a discusión con aquellas afinidades basadas en

anÆlisis mOrfológicos L acanthistius difiere de las otras especies

por su gran long i tud max il ar 1 argos rad ios en la aleta pØlvica y

euerpo muy profundo alJnque no compr imido d ir ase muy bien que es

robusto Las cuentas de los radios de la aleta dorsal son altos en

relaci n a las de su grupo especie tiene 17 pero nicamente 9 espinas

SI la pØrdida de espinas ocurrio en el borde posterior de la parte

up inosa de la dorsa l entonces esto pudo ser acompaæado por la

ganancia en la misma I enea de dos r ad i os suaves La reduccicSn de

esp Inas en la dorsal dentro de esta misma 1 nea es un hecho que

tambiØn se observa en E anal09lJS qlJe tiene una espina dorsal menos en

77

relación al res o de sus congØneres del grupo especie al que per enece

acan h is ius fue r efer ido al gener c Cephal ophol is duran e rwcho

tiempo MeeK y Hildebrand 1925 Smi h 1971 por ener 9 espinas

dorsales sir embargo por el res o de sus carac eres ha sido

claramen e ð S igrado al gr 1Jpo espec ie b n ivea us del genero

Epinephelus por compart Ir la gos rad ios pØlvicos cuerpo profundo

coloración roj iza ac ocola ada y aletas pelvicas obscuras CSmi h

1971

Existe una gran can idad de rabajos que discu en Łt un 1 as afinidades

diferencias entre las cabrillas Las especies del Pacífico Oriental

inclu do el Mar de Cor Øs han s ido tra adas en ex ensas revisiones Y

diversas publ icaciones CGosl ine 1966 Johnson 1983 Snli h 1961

191 51 1971 Wal dman 19841 Wal ford 1937 Johnson y Keener 1984

Randall y Ben TJvia 1983 Robins y StarcK 1961 Rosenbla y

Zahur anec 19671 Smith y Young 19661 Thomson ll 1979 En todas

ellas se encuentran discrepancias en cuan o a los niveles taxonómlcos

de espec ies c gØneros ya que mien rð s unos reconocen generos o ros

reconocen a es os como subgeneros Tal es el caso de Cephalopholis

Sm1th 1971 Rar dall Ben Tuvia 1983

En el presen e rabaJo se es udio una especie de es e genero o

sUbgØnero de Epinephelus segun S ith 1971 Cephºdopholis difiere del

r esto de los EpinephellJs por tener 9 espinas dor sales œnicamente y

pequeæas modificaciones en el cr neo Este g nero cor rende a una sola

78

upec i en el PilC f ico Or iental fpanamens is que muestra una

cercana r elación con L k labriformis de acuerdo con los resultados

aquí presentados

Es pertinente hacer una obsevación al respecto de las evidencias

discutidas hasta aquí es evidente que si la clasificación de E

acant istius fuera correcta dentro de Cephalopholis MeeK y Hildebrand

1925 cl br la esperar In parentesco genØt ico mÆs cercano con E

panamens is y s in embargo se observa que no es as Fig 19 mÆ s aur

las i Hn idades genØt icas de panamens is son mayores hac ia la espec ie

L IabrHormis y L analogus de aguas templadas que al mismo E

acanth ist i Js

Con el objeto de esclarecer los puntos de discusión considØrese la

figura 23

Para que sean Ýtiles en la determinación de I neas filØticas los

caracteres empleados deberÆn ser consistentes en y entre los grupos

lnvolucrados y deber n ajustarse a un m n imo de var iac ion indiidual

En las cabrillas los car acteres mer sticos son œtiles y los rasgos

o teológ icos son mw importantes 111 gunas de 1 as med ic iones

proporcionales sirvieron para separar grupos principales e ind icar

dem s las tender c ias de estos grupos mej or que con otros caracteres

La coloración provee del mÆs œtil de los caracteres en el campo pero es

de valor 1 imitado en la indicaci n de filogenias El patr n juvenil en

pa rticulðr es œt il en el al ineamiento de ciertas espec ies

7S

En ocas ione se le da demas iada importanc ia a la apar ienc ia general

de los organismos pero tale impresiones subjetivas requier er de apoyo

por parte de otros r asgo que puedan responder mejor a una

cuantificación mÆs precisa

El esquema evolutivo del tronco Epinephelus en sI mismo dista mucho

de ser completo para las especies anal izadas en base a caracteres

morfo tricos mer sticos ShaKleeœ 1982 Smith 1971 Fig

23A identifica dos linajes distintos para e tas especies una l nea

rrJs e pec ial izada de Ep inephe lllS a Cephal opho 1 is cc mc sllbgØner os

las observaciones aqll realizadas concuerdan con aquellas de Smith en

cuanto a caracteres anat micos Dentro de ellosflabr iformis Cll a

afinidades son difíciles de establece es colocada pOt Smith 1871

CHcana al grllpo especie E triatlls por Sll semejanza estrllctllral

aurque tamb i4n sug ier e qtle sea ur forma inmigrante de la region del

lndo Pac f ico s in par ientes cercanos en Ar rica Finalmente propone

una soluci r mÆs viable a esta incógnita que E labriformis es llna

ramificaci n reciente del propio tronco Epinephellls hecho qlle

concuerda de una manera parcial con el esqllema qlle aqui se propone

Fig 238 en base a la información obtenida a partir de los estudios

descritos

El grupo especie al qlle pertenece analoglls tampoco posee parientes

cercanos en Am rica y tambiØn evolucion6 probabler nte de la r eg lon

Indo Pac f iCil Pc el contrar io aquel gr llpo e pec ie que ont iene a E

acanth ist ius a otras espec ies evolllC ionb en ag Jas amer icanas

80

p obablemente De aqu su ant iguedad de acuerdo al esquema aqu

propuesto con respecto al resto de las especies estudiadas y de origen

no ðmer icano seg n las propos ic iones de Smi th 1971

De lo anteriormente seæalado se desprende que i analogus y i

acanthtstius evolucionaron como dos 1 neas diferentes e independiente

tal afirmaciJn va de acuerdo con el esq lema 238 hasta cier to punto el

dendrograma que se propone presenta a E acanthistius como miembro de

una I nea que seI

segrego independientemente del tronco comun

Ep inephe IIs hace un s 15 mi 11 ones de aæos F ig 18 pero E analogus

proviene de una ancestro cor caracteres de panamens is labr iformis

y los prop ios desde ese mismo t ie o d iverg iendo hac ia la forma actual

de L anal ogls poster iormente

acanthistius de distingue como ya se ha dicho por sus 1 ar9 os

rldios pØ I J icos Y cuen1as dorsa les carac1er sticas IX 11

Otra 1 nea ident if icada por una r educc i n secundar ia del rll meo de

esp Inas dorsal es a 9 dio origen a laI

apar lC lon del sub gØnero

Cephalopholis mismo que incluye a la especie L panamensis tratada

aquí cuyas grandes afinidades genØticas con el resto de las especies

de cabr i 1I as sug leren que Cephal opho 1 is es una I enea rec iente der ivada

del mismo sub9 nero Epinephelus desde hace unos 3 5 millones de aæos

LaI

invest igac ion electroforØtica de es1 as especies revele la

t istencia de suficientes diferencias al licas entre ellas hecho que

81

reconf Irma su sttus de espec ies separadas s in embargo el parentesco

de E panamens is con E I abr ifc rrl1is s ugier e ura reciente

divers if irae itn del 1 ron o Epinephelus El trabajo de los

sistematieistas taxonomos de tratarla dentro de un grupo diferente en

base a sus caracteres anatamicos o como una especie dentro del propio

9 nero Epinephelus nicamente tomando como bases sus afinidades

ger ticas const ituye l JrJ impor tante punto de discusion en el cual

deber tomarse rr y en cuenta que la reciente definición evolutiva del

gØnero al n no muestra 1 a suf íc ierlte divergencia genetica a nivel

1OO1ecular en cc mpar acitn cor la notable divergencia de car acteres

anatomicos De tal forma ser vÆlido llamar Ia Ep inephe 1 IS y o

Cephalophol is panamens is hasta que desPŁlØs de tomar en cuenta toda la

Información que se encuentre y discutirla de la manera mas amplia se

llegue al acuerdo sistem tico que habr de definir las categor as de

los gØneros v especies del tronco Epinephelus

Las dos especies de aguas templadas analogus y labriformis y

aquella subtropical E panamensis muestran afinidades genØticas aunque

no anat micas a lo largo de la zona costera del bajo Golfo

Sudcal iforn iano Hubbs 1952 seæal que tales distribuciones de

afinidad son comunes en los peces del Pacífico Drier tal y son

resultado probablemente de cruzamientos ecuatoriales en los perfodos

de compresiJn tropical durante el Pleistcceno Sin embargo al aplicar

la correlaci n distancia genØtica tiempo de divergencia de Carlson

L 1979 modH icada de aq Jell a de Sar ich 1977 obtenida para otros

vertebrados a las distancias gen ticas que separan a las cabrlllas se

8a

obtiene un tien o de divergencia de 3 5 millones de aæos para el par

s cercanamente relacionado panamensis y E labriformis La

distancia genØtica 0 190 que separa a estas dos especies es ademas

cercana a la distancia media entre especies pares de peces separados

por la emers i r de 1 Istmo de Panarnt Vawter II 1980 evento que

ocurr i hace unos 3 mi 11 ones de aæos Ke igw in 1978 As r a pesar de

Iue las cabrillas terl4 ladas Y subtropicales pueden mostrar ciertas

afinidades y o diferenciaos gen ticas y o morfológicas los tierl4os de

divergencia obtenidos de las distancias gen ticas indican que la

separac ion ocurr io durante el Plioceno que la separacion de E

analogus OCllrr iÓ en c iertaI

epoca anterior del mismo Plioceno 5 7

millones de aæos y que E acanthistius se separ de todas ellas

durante el Mioceno Pl ioceno 11 15 mi 11 OMes de a1l 05

4 Estudios el la cir Øtica de los ise zimas M4 LOH

Al comienzo de las comparaciones cinØticas de estos alozimas t14 LOH

diferentes se determin la variabilidad de los patrones cin ticos de

los isozimas purificados de un numero dado de individuos de la misma

espeCie Las replicas de los Km con respecto la piruvato utilizando la

misma preparaci5n o preparaCiones ltiples del mismo ind iv iduo

demostraron una reproducibilidad del 92X Como se muestra en la tabla

10 los valores de Km de val ios ind iv iduos de la misma especie caen

tambi n dentro de este estrecho rango AsI con todo y las limitaciones

de 1 a t cn ica y los tamaæos de muestra no parece existir valiac ion

electrofor tica funcional de caracter crlptico en los M4 LOH de cada

S

UM je 1 c la tr œ espec ies al examinadas

Los M4 LDH electroforØticamente idØ nt icos de E anal09us y f

lat r iformis mo tr æ r orl los mi mC1S valclre para Km con respecto al

piruvato Tab 11 A todas las temperatura s de experimentación no se

e cont aron dif re cias otables entre las dos especies A cada

temperatura los valot es de fm co inc idieran con el 92 de

reprc duibilid ad jo a mer cionado As es plausible decir que existe

ident idad electroforØt ica y c inØt ica entre lc s t44 LDH de das congØner es

1ve habitan arrbientes templados en simpatr la Figs 6 jo 7 19 p ro

C n 5 millores de ar c de divergencia e olutia pe r lo menos

Sin errbargo entre los alozirr s electroforØticamente distintos se

encontrarQn diferenias cinØticamente nQtables Fig 22 A las cinco

temperatur as de ens a o los valQres de Km Con respecto al p iruato de

lo tres alc Ł imas fueron aprec iablemente d ist intos Sola a 30 e lQS

errores standard de E ana 1 ogus E panamens is se solapan

mar9 inalmen te AÝr mŒ s lCI s va le r es de Kcat de lQS tres M4 LDH al ut

examinadQs fueron diferentes a 25 C Tab 12 Con lo anterior los

tres alelos electroforØticamente distintos mostraron d iferenc ias

f lrcion les nQtat les en tØrminos de eficiencia catalftica K t en

Km con r espectQ al pirvvato

Estas diferencias funcionalei entre los alozimas 114 LDH parecen se

compensa cior es a la temperatur e irterpretables en tØrrr inos de los

diferp ntes r es mnes tØr mlCOS exper imentado por las espeCles de

84

cab 111as Pa a los valores Kcat el enzima de la especie templada E

analogus mostr un valor mayor a 25 e que el enzima de la especie

subt opical panamensis Esta 61tima en carrbio tiene un valor mayor

de Kcat que el enz ima de la espec ie màs trop ical E acanth ist ius Tab

12 Se observa as l que 1 a eficiencia catal h ica de los LOH esta

inversamente relacionada con la temperatura promedio del habitat

temperatu a corporal relaciJn que tiende a compensar los efectos de

la tellferatura sobre las reacc iones metabch icas N6tese que a las

temperaturas corporales promediO de las especies los valores de Kcat

de los tres aloz imas LOH son muy paree idos Tab 12 Los datos

refe entes a Kcat de 1 a tab1 a proveen de 1 a ev idencia de que

diferencias menores 4 7 C en las temperaturas corporales promedio

son de suficiente importanCia selectiva en el favorecimiento de

diferencias termocompensatorias en la eficiencia catal tica

A n mÆs pronunc iada es la conservac ión observada para los valores de

la constante aparente de Michael is Km con respecto al piruvato a

tellferaturas fisiológicas para los LDH electrofor ticamente distintos

de estas cabrillas Fig 22 A pesar de que el Km con respecto al

pi uvato fue depend iente de 1 a temperatura en todos los casos los

valores de Km observados a lo largo de los rangos de temperatura en los

habitats de las cuatro especies fueron extremadamente parecidos De

hecho el Km con respecto al p iruvato en el punto med io de cada rango de

temperatura para cada espec ie fue v irtualmente e 1 mismo er todas e11 as

Tab 12 Fig 22 Los valores de Km coro respecto al piruvato

encont ados en los LOH de estas cabrillas cayeron dentro del rango de

85

valores observados para otros M4 LDH de vertebrados probados a

te eraturas fisiológicas y pH mismos que aqu se realizaron 0 15 0 30

ntIde p irUlato Yancey y Somero 1978 a y b S in errbargo en este caso

la conservac ion no es una tendenc ia ampl iamente d istr ibu ida entre

orsar ismos filogen ticamente distantes sino un efecto a escala fina

e tre congener es que v i en erl amb iertes 1 igerarnente d iferentes Como en

el caso de las adaptac iones de Kcat 1 as d iferenc ias t r micas mln lmas

ya mencionadas son de suficiente importancia selectiva para favorecer

cambios evolutivos en los valores de Km

En conclusi n se descubrieron diferencias alØlicas funcionales entre

los M4 LDH de las especies analizadas Los datos de la cinØtica de los

enzimas Tab 12 muestran la existencia de diferencias en ambos

par metros determinados Km con respecto al piruvato y Kcat entre las

e pecies que abundan en los habitats templados y aquellas en habitats

mas tropicales en todos los casos los enzimas de las primeras

especies parecen estar perfectamente adaptadas a aguas mas fr as en

relaciÓn con los enzimas de las œltimas Hecho que tarrbi n explica las

diferencias en abundancia de ciertas especies en ciertas localidades

donde las aguas o bien son templadas o bien tibias As de acuerdo

con estud ios real izados en otros ver tebrados mar cadamer te diferentes

peces reptiles mam feros y que tienen temperaturas corporales

extremas entre 2 C pecs antÆrtico y 46 47 C reptiles del

desierto los LDH de las especies que abundan en aguas frías tinen

inherentemente valores mayores de Km con respecto al piruvato a

cualquier temperatura dada que aquellOS LDH de congeneres adaptados

86

hac ia aguas rMS t ibias Estas d iferenc ias re1 ac ionadas con la

temperatura y los Km favorecer una IM rcada estabil ización del mismo

temperaturas fisiolÓgicas coroo puede observarse en la figura 22 Este

al o grado de conservación de Km en las diferentes especies a sus

temperaturð S corporales prop iadas se t a in t rpretado como una

adaptac ión que aseg lra a los enimas la retención de una cierta

capac idad de reserva para in rementar la tasa de catÆl is is al elevarse

la concentració del sustr ato dtlrante activaciones metaból icas por

eJemplo dJrante el ejerc ic io v i90roso As estab i 1 izando los valores

de I lY en un rango que es cer cano a o de algœr modo mayor que las

concentraciones fisiológicas del sustrato el enz ima sera capaz de

obtener una fracción significativa de su velocidad potencial vmax

bajo cordiciones fisiológicas constntes ademas incrementar su

actividad en tanto los niveles de sustrato se eleven Fersht 1977

Gra es omero 1982 Gra ves 1983 Cabe observar aqui que

s a fuerte conservación de Km con respecto al piruvato se percibe sólo

C uando el medio de ensayovitro tiene el pH apropiado para la

Fledic ión de temperatura Yancey y Somero 19813 Somer o 1981 De esta

forrna la detección de diferencias funcionales significativas entre

enzi as variantes dependerÆ del uso de las condiciones de ensayo que se

asemejen en lo pos it le a la rea l idad espec ialmente en pH y tempel atura

Place y Powens 1979

Las diferencias en la constante catal tica Kcat entre las distintas

especies son tambi n termocompensatorias Las especies abundantes en

agua templadas poseen la variante de LDH con las ma ores tasas de

87

cat41is is

all 90S

potenciales Estos valores de Kcat concuerdan con aquellos

realizados durante el estudio de especies diversas de

vertebrados los cuales mostraron que los valores de Kcat para unð

I

amplia variedad de reacciones enzimaticas incluyendo aquella para LDH

varían inversamente con la adaptac iÓn tØrmica Somero i978 Borgmann

Moon 19751 Graves y Somero 1982 Johnston Wal1 esb 1977 Low

Somero 1976 Somero y S iebenall er I 1979 Graves i 1983 Low II

l 1973

As L 1 as d iferenc ias entre los M4 LDH de los congeneresi

aqu 1

estudiados sugieren quel pequeæas diferencias en la temperatura del

cuerpo son sufucientes para favorecer la selecciÓn de diferencias

adaptativas hacia la temperatura en las propiedades cineticas de los

enz imas un hecho cons istente con 1 as comparac iones hechas en

congŁneres de barracudas con d iferenc ias de 5 8 e promed io en sus

temperaturas corporales GravesSomero 1982

Para final izarI

la conservacion en los valores de Km a 1 as

temperaturas fisiol gicaS observadas en este estudio as 1 como en

otros indican la importancia de este tipo de adaptaciones cinØticas de

los enzimas en evoluci n molecular

El examen de loci enzimas adicionales en estos cuatro congener es y

en otros ectotermos de distribución antitropical podr n sacar a la luz

profundos conocimientos importantes de la adaptación molecular a escala

fina y la evoluci n de las especies

r CephalophOlis E panamensis 1

1

1 EpinepheluS 1TI ID líl rE acaothistius TI

L EpinepheIUS LElobriformis mI

E onalogus nł

CephoIOPhOIiS E ponomensis

1m

ID E lobriformis

IillN

E onalogus

II E oconthistius

FIG 23 Dendrogramas comparativos que muestran las posibles relaciones

filogenØticas de cuatro especies de cabrillas del Mar de CortØsA en base a las característcas anatómicas Smith 1971 8

en base a los caracteres genØticos analizados en el presenteestudio 1 11 111 Y IV son los grupos especie Los subgØneros

aparecen entre parØntesis

ae

88

APENO ICE No 1

hoz lmas homomØr icos y heterom r icos Harr is 1880

Muchas prote nas tienen una estructura multimJrica esto es se han

formado por dos o mas unidades de cadenas po 1 ipept d icas Estas

unidades pueden ser id nticas en cuanto a la secuencia de sus

mino c idos hoz imas homomØr icos o dicha secuenc ia puede d iferir

isozimas hetero r icos El patón isoenzimÆtico ue se observa

espu s del corrimiento electroforJtico depende en general del numero

de subunidades ue ocurr en ero las moltculas de isozimas y del n mero de

cadenas pollpept dicas estructuralrnente distintas ue hayan sido

intet izadas

Si se considera un solo locus en el cual puedan ocurrir dos o mas

alelos y ue cada alelo codifi ue para una version estructural mente

distinta de la cadena polipept dica en cuestitn entonces tendremos ue

un individuo homoci90to en el ue los dos alelos presentes son los

mismos solamente sintetiza una forma de cadena polipept dica pero si

el indi idJO fuese heteroc i90to tendr dos o mÆs alelos diferentes

presentes y por 10 tanto sintetiza dos cadenas polipept dicas

distintas

En el caso de los enzimas monomØricos el patron de bandas isoz imas

que se observan en el heteroci9oto representa una mezcla sencilla de

90

las dos formas que ocurren por sl mismas en cada uno de los homocigotos

correspondientes Sin embargo en el caso de enzimas multi ricos se

forman i oz imas heteromØr icos h lbr idos en el individuo heterocigoto

esto es asumiendo que una vez sintetizadas las cadenas polipept dicas

diferentes se p Jeden cornb inar para formar mal cu 1 as de isoz imas

multimericos y esto por lo general es regla

La estructura de las subunidades de isozimas primarios que pueden

originarse en tales heterocigotos varía de acuerdo al nœmero de

ubunidades que se sucedan en las molØculas de isozimas

En el caso de los dímeros existen dos formas homomer icas y una

heteromer ica er los trlmeros hay dos formas homor ricas Y dos

hetero rica y en los tetràmeros hay dos formas honJ meras y tres

h ertmeras

En general si el numero de subunidades identicas sintetizadas en el

soz ima pr imar io de un indiv iduo homoc igoto es Un entonces en los

eterocigotos se esperara n l de isozimas primarios siendo dos

t omomer Icos Y rl I heterorner icos

Si los polipeptidos determinados por dos distintos alelos difieren

en la carga neta entonces los isozimas primarios forrr dos en

heterocigotos muestran patrones característicos como los de la figura

24 y patrones estructurales tales corr los de la tabla 13

91

Con lost

rT tonornecls hay dos componentes con los drmeros tres con los

tI meros cuatro etc

En cada caso las bandas mas externas corresponden a las formas

thomomer icas I las bardas inter med ias a 1 as heter orner icas

Los patrones s imetr icos de isoz imas como los de la figura 24 se

obsevan nicamente si los pOlipØptidos determinados por los dos alelos

contr ibuyen de igual forma a 1 a ct iv idad erz irroÆt ica y si las

J

subun idades e comb inar al azar y s in r estr icc ion alguna

Si esto sucede la proporci n de actividad de los distintos isoz imas

formados en heterocigotos ser

1 1 para monomeros

para d meros

para tI meros

para tetrÆmeros

12 1

1 3 3 1

1 4 6 4 1

y as suces ivamente

De tal modo un 5ØX de la actividad total esta dada por formas

homo ricas en los d meros en los tr1meros sólo un 25X y en los

Jtetrarneros solo un 12 5

T U 13 Estructura de las subunidades de isozimas homomØricos y heteromØricosen heterocigotos

Monómero Oí mero Trímero letrame ro

Homómero 81 8181 818181 81818181

Helero mero 818281 81 82

828281

81 8 81 828181828282 82828

Homo mero 82 8282 828282 82828282

2

Monomero

HomociQoto

HelerociQoto

Homocigoto

Dimero Trímero

93

Tetrómero

FIG 24 Patrones electroforØticos que se observarían en casos de monómeros

dímero trímeros y tetrÆmeros en individuos heterocigotos

94

APEf JD ICE No 2

t 1 cÆlC ll r de frecuencias 9 nlc 5 genot picð S Roughgarden 1979

Notae i6n

ConsidØrese una poblacion que contiene variación genØtica en un locus

con dos alelos AO y a Entonces los genotipos posibles son AA o

Aa y aa I Introdœzcase la notación como sigue los n6meros

genot fp icos denotados como NAA Nla y Naa son e 1 nœmero de organ ismos

de cada genot ipo respect ivamente Sea el tamaæo total de la pOblac ión

NI entonces

N NlA Nla Naa

Aœn es necesaria una notaci6n mÆs precisa Se definen las frecuencias

genot ip ieas o fracc iones como 1

o NAA N

H NAa N

R Naa N

La suma de O H y R debe ser igual a la unidad esta notación se

utiliza aunque A no sea dominante Finalmente se definen las

fr ecuenc ias gØicas como pag ina s igu iente I

95

p 2NAA NAa 2N

q 2N a NAa 2N

De acuerdo a estas formulas p es la fraccion de los alelos A en la

poza gen ica y q e la fracc i rl de los alelos a Si existen N

individuos entonces existe un total de 2N genes en la poza genica para

el locu A Ahora cada homoc ijloto AA tiene dos alelos A y cada

heteroc igoto tiene un alelo A as p la fracc i n de alelos AI

debera

ser

p 2NAA NAa 2N

La Slma de p y q es la unid Õld Es importante entender la distinci n

entre frecuencias genotfpicas y frecuencias gØnicas Estas ltimas s lo

se refieren a la variaci n gen tica dentro de toda la poza genetica

mientras que 1 as pr imer as ð demas al modo como se encuentra organ izada

esa variacion en los genotipos

96

APENDICE No 3

Distancia genetica entre poblaciones naturales Nei 1972

Resumen

Se formula una medida de distancia genetica O basada en la

identidad de ge es entre poblaciones Esta medida se define como

D In 1 donde I es la identidad normalizada entre los genes de las

poblaciones dos La distancia genetica mide las diferencias alel icas

acu Jladas por locus Si la tasa de sustitucion de genes es constante

la medida se correlaciona linealmente con el tiempo de divergencia

entre las poblaciones bajo aislamiento reproductivo Tamb ien se

orrelaciona de manera lineal con la distancia geografica o el area en

I

ciertos modelos de migracion Ya que D es una medida del numel o

acumulado de diferencias codon por locus tambien puede estimarse a

partir de datos de secuencias de amino cidos en prote nas de especies

lejanamente relacionadas Asf si se dispone de suficientes datos la

distancia genetica entre cualquier par de organismos puede medirse en

t rminos de D Esta medida es aplicable a cualquier tipo de organismos

sin importar su n mero crorr s mico Ploid a o estrategia reproductora

La identidad normalizada de genes entre poblaciones es equivalente

a la identidad prote nica

El numero acumulado de sustituciones de genes o diferencias por

locus es distancia genØtica

97

Proced imiento

Sean X y Y dos poblaciones que se entrecruzan al azar diploide y

con alelos mœltiples que se segregan en cada locus

x i e y i frecuencia s del i esimo alelo n X e Y

j SUI1 x i 2 probabilid d de identidad de dos genes

eseog idos al azar en la pOblac ión ì

j y SUI y i 2 pr bab i 1 ida j de ident idad de dos genes

escogidos al azar en la poblaci6n Y

j XY SUIx i i pr c babilidad de ident idad de un gen en la

poblacion X y un gen en la población Y

La ident ida d nOI m izada de genes entr X e Y con respecto a este

OCUS 9en 5 i no e iste seleccicn J cada alelo se der iva de un

mu1ac ión irflpl en una gener ac i6n ð Flce1 t al es ta def in ida por

1 j j XY SOR j Xjy

Esta cantidad es l unidad cuando las dos poblaciones tIenen los

mismos alelos en frecuencias idØnticas y es cero cuando no tienen

a lelos coml nes

La identidad normalizada de los genes entre X e Y con respecto a

todos 1 o I oe i se def ine corno

JXY SQR JXJY

Donde JX JY JXY son las medias de jX jY y jXY respectivamente

sobre todos los 1 oc i incl ti dos aquellos monomórf icos

98

a distancia gen tica ent e X e Y se define entonces como

o In 1

Esta def in ic itn es lo suficientemente ap op i ada si la tasa de

sustituciones de genes po locus es la misma pa a todos los 1 oc i En

este caso O mide el numero acumulado de sustituciones de genes po

locus

Cuando la tasa de sustituciones de genes varra con el locus Y los

lj s son muchos una medida mÆs apropiada de distancia gen tica viene

dada por

O 1ni

Donde l J XY SGR J X J Y en los que J X J Y y J XY son las

Iiedias geom tr icas de jX jY y jXY respectivamente La f rmula tambi n

puede e presa se como sigue

O SUM dj n

Oond dj In Ij en el j esimo locus y n es el nume o de loci la

SUMatoria va desde j hasta n

99

Not

Existen dos estimaciones diferentes del valor correspondiente de la

distancia gen tica con aquel del tiempo evolutivo Un valor de

distancia genØtica de 1 es equivaler te a 5 millones de anos Nei

1975 mientras que otros investigadores lo aproximan a 18 millones de

aæos Gor man et l 197E Esta l tima pa rece acercar se mð s a los

eventos geolóic conocidos Y que han sido descritos en otros estudios

Gor man et al 19 6 Vaþlte et al 1886 Es esta misma medida la que

aquí se ilizado de acuerd Ias modificaciones ya mencionadas en

el texto

100

APENDXCE No 4

Cinetica de saturacion enzimatica HochachKa y Somero 1984

Las reacciones químicas catalizadas por enzimas pueden ser descritas

d acuerdo a lo siguiente

E SeS ES EP E P

donde S es el sustrato E es el enz ima ES es el complejo

enzima sustrato ES es el complejo activado EP es el comp 1 ejo

enzima producto y P es el producto La velocidad de tales reacciones

catal izadas por enzimas muestra una dependenc ia cr t ica sobre la

concentración del enzima y de iglJal forma el sustrato Cuando estas

se varían experimentalmente se encuentra que la velocidad inicial de

I

reaccion v es directamente proporcional a la concentracion del enzima

EO esto significa que las tasas mÆs altas de reaccion

metab6lica ocurren cuando la concentraci n del enzima se eleva Sin

embargo v sigue una cin tica de saturaci6n con respecto a la

concentrac i n de 1 sustrato S F ig 25 a baja S v

1 inealmente con S en tanto que si S J se incrementa

comienza a quebrantarse y v se incrementa menos rapido

se ir crementa

esta relacion

que S Jcue al saturarse S J v alcanza un valor límite llamado vmax

hasta

101

Estas relaciones entre S l v se describen por la ecuaclon de

Michaelis Ment en

v vmax s Km S

El t rmino Km constante de Michaelis Ment en es la concentración de

sustrato en la que v 1 2 vmax

Eficiencia catal t ica HochachKa y Somero 1984

El t rmino eficiencia catalftica se ha definido de muchas formas

En todas ellas el criterio com n es que tan r Pidamente el enzima puede

convertir el sustrato en el producto expresando resto sobre la base la

cantidad convertida por mol cula de enzima Una de las expresiones se

basa en el numero de recambio medido frecuentemente como los moles de

sus trato convertidos en producto por mol de enzima por unidad de

tiempo generalmente minuto Una medida alternativa es la cons tante

catal tica Kcat que expresa el recambio por sitio activo del enzima

Ambas medidas conllevan la funci n del enzima a su velocidad max ima

posible vmax Una tercera forma para estimar el poder catal tico de

un enzima involucra la razon de Kcat con Km esta constante de primer

orden provee de una estimaci n m s real de la actividad catal tica bajo

concentraciones de sustrato que se encuentran tfpicamente por

debajo de la saturacion Sin embargo para estimar la eficiencia

inherente de un enzima bajo condiciones optimas vmax las primeras

102

dos definiciones son preferibles ya que corresponde con la energla

libre de actiYaci n de la reacci n la cual es la medida termodtnåmica

de cómo puede un enzima reducir la barrera de energ a libre a su

nivel de reacci n

v

v Vmox Kcot Eov sJKm

Vmox2

Km S

FIG 25 La velocidad de reaCC10n graficada contra la concentración del

sustrato para una reacción que obedece la cinØtica de MichaelisMenten o de saturación

eficiencia catalítica

103

184

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