Hibridación entre los camarones de río macrobrachium rosenbergii (de man) y m. acanthurus (Wiegmann). ¿Es posible?

Greys Salazar¹, César Graziani², Elvis Villarroel³, Merirros Luna⁴, Carlos Moreno⁵ y Miguel Guevara⁶

¹Licenciada en Biología, Universidad de Oriente (UDO), Venezuela. Investigadora, Laboratorio de Camarones Dulceacuícolas, UDO, Venezuela. e-mail: gmarineve@yahoo.com

²Magíster en Ciencias Marinas, Instituto Oceanográfico de Venezuela (IOV, UDO). Investigador, Laboratorio de Camarones Dulceacuícolas (LCD), UDO, Venezuela. Dirección: Laboratorio. de Camarones Dulceacuícolas, UDO. Apdo. Postal 245, Cumaná, Venezuela. e-mail:   graziani@sucre.udo.edu.ve

³Licenciado en Biología, UDO, Venezuela. Investigador, LCD, UDO, Venezuela. e-mail: elvilla@sucre.udo.edu.ve

⁴Licenciada en Biología, UDO, Venezuela. Investigadora, LCD, UDO, Venezuela. e-mail: elvilla@sucre.udo.edu.ve

⁵Licenciado en Biología, UDO, Venezuela. Investigador, Instituto Nacional de Investigaciones Agronómicas (INIA) Venezuela. e-mail: cmoreno@inia.gov.ve

⁶Magíster en Ciencias Marinas, IOV, UDO, Venezuela. Investigador, Lab. de Acuicultura, IOV, UDO, Venezuela. e-mail: mguevara@sucre.udo.edu.ve

Resumen

    Macrobrachium rosenbergii es una especie de camarones de río exótica en Venezuela y existe preocupación en cuanto a la posibilidad de que hibride con especies nativas afectando la biodiversidad local. En este trabajo se ensayó la factibilidad de hibridación entre M. rosenbergii y la especie nativa M. acanthurus mediante cópula controlada e inseminación artificial. Se comparó la eficiencia de ambas formas de reproducción mediante cruzamientos intraespecíficos en dos especies. Ambos métodos resultaron igualmente eficientes en las dos especies de acuerdo a la mayoría de las variables cuantificadas. Sin embargo, el porcentaje de éxito en producción larvaria fue menor en cruzamientos intraespecíficos de M. rosenbergii por inseminación artificial. Se realizaron diez cruzamientos ínterespecíficos por cópula controlada entre machos M. rosenbergii y hembras M. acanthurus y diez en sentido inverso del cruzamiento, en los cuales no se observó cortejo ni apareamiento, lo que sugiere la existencia de aislamiento reproductivo etológico. Se realizaron 19 intentos de inseminación artificial entre machos M. rosenbergii y hembras M. acanthurus, y 21 en sentido inverso del cruzamiento, en los que se observó que los huevos fueron fertilizados pero no completaron el proceso de blastulación. El aislamiento reproductivo etológico y la muerte de los cigotos híbridos constituyen barreras pre- y postcigóticas, que impedirían la hibridación de estas dos especies en el medio natural.

Summary

    Macrobrachium rosenbergii is an exotic freshwater shrimp species found in Venezuelan rivers, and there is concern about the possibility of hybridization with native species affecting the natural biodiversity of the region. In this study, the possibility of hybridization between M. rosenbergii and the native species M. acanthurus was evaluated using controlled mating and artificial insemination. We compared the efficiency of both types of reproduction using intraspecific crosses in both species. Both reproduction methods were equally efficient in both species according to most of the quantified variables. However, the success rate in the production of larvae was lower in the intraspecific crosses of M. rosenbergii using artificial insemination. Ten interspecific crosses were carried out using controlled mating between M. rosenbergii males and M. acanthurus females, as well as ten reciprocal crosses. Neither courtship nor mating attempts were observed, which suggests that ethological reproductive isolation exists between these two species. Nineteen attempts were carried out using artificial insemination between M. rosenbergii males and M. acanthurus females, as well as 21 reciprocal crosses. In every case, fertilized eggs were observed but they did not progress past the blastula stage. The ethological reproductive isolation and the lack of viability of the hybrid zygotes constitute pre- and postzygotic barriers that should preclude the natural hybridization of these species.

Resumo

    Macrobrachium rosenbergii é uma espécie exótica de camarão de rio da Venezuela e existe preocupação quanto à possibilidade de hibridar com espécies nativas afetando a biodiversidade local. Neste trabalho se ensaiou a factibilidade de hibridação entre M. rosenbergii e a espécie nativa M. acanthurus mediante cópula controlada e inseminação artificial. Comparou-se a eficiência de ambos formas de reprodução mediante cruzamentos intraespecíficos em ambas espécies. Ambos métodos resultaram igualmente eficientes nas duas espécies de acordo a maioria das variáveis quantificadas. No entanto, a porcentagem de êxito na produção larvária foi menor em cruzamentos intraespecíficos de M. rosenbergii por inseminação artificial. Realizaram-se dez cruzamentos interespecíficos por cópula controlada entre machos M. rosenbergii e fêmeas M. acanthurus e dez no sentido inverso do cruzamento, nos quais não se observou cortejo nem apareamento, o que sugere a existência de isolamento reprodutivo etológico. Realizaram-se 19 tentativas de inseminação artificial entre machos M. rosenbergii e fêmeas M. acanthurus, e 21 no sentido inverso do cruzamento, nos que se observou que os ovos foram fertilizados mas não completaram o processo de blastulação. O isolamento reprodutivo etológico e a morte dos zigotos híbridos constituem barreiras pré- e pós-zigóticas, que impediriam a hibridação destas duas espécies no meio natural.

Palabras clave/ Hibridación / Inseminación Artificial / Macrobrachium acanthurus / Macrobrachium rosenbergii /

Recibido: 15/10/2004. Modificado: 30/06/2005. Aceptado: 01/07/2005.

Introducción

    La hibridación inducida entre especies es utilizada cada vez con más frecuencia en la acuicultura. Los propósitos son diversos, tales como aumentar el crecimiento y la supervivencia a través de la heterosis, obtener ejemplares físicamente más atractivos, o producir animales estériles y/o resistentes a enfermedades (Hedgecock, 1987; Pérez y Beaumont, 1990). En el cultivo de peces se han conseguido híbridos interespecíficos en salmónidos, tilapias, carpas y bagres (López y Toro, 1990; Kossowski, 1998; Bartley et al., 2000); así mismo se han obtenido híbridos en crustáceos con posibilidades de cultivo, tal es el caso de camarones marinos del género Penaeus (Bray et al., 1990; Lawrence et al., 1984) y de río pertenecientes al género Macrobrachium. En estos últimos, se ha obtenido éxito en los cruzamientos entre M. formosense y M. nipponense (Uno y Fujita, 1972) entre M. asperulum y M. shokitai (Shokita, 1978) y entre M. rosenbergii y M. malcolmsonii (Sankolli et al., 1982; Soundarapandian y Kannupandi, 2000).

    Macrobrachium rosenbergii es una especie originaria del sur y sudeste de Asia, norte de Oceanía e islas del oeste del Pacífico, y es la más cultivada a nivel mundial. Esta especie fue introducida en Venezuela en el año 1979 por la Fundación La Salle para llevar a cabo un cultivo piloto en la Isla de Margarita, siendo llevada a tierra firme en 1988. A partir de entonces, M. rosenbergii ha sido detectada en el Delta del Orinoco (Pereira et al., 1996) y en ríos del estado Sucre cercanos a Caño Ajíes (Pérez et al., 1997).

    Algunos investigadores se han opuesto al cultivo de esta especie argumentando que, al ser una especie exótica, no se han desarrollado las barreras reproductivas que impidan que M. rosenbergii pudiera cruzarse con las especies indígenas en el ambiente natural, lo que podría afectar la biodiversidad (Pérez, 1996). Graziani et al. (2003) intentaron cruzamientos por cópula natural y por inseminación artificial entre M. rosenbergii y M. carcinus, demostrando que estas especies no pueden hibridar, y recomendaron continuar ensayos a fin de descartar o demostrar la posibilidad de la hibridación de M. rosenbergii con otras especies nativas. En este trabajo se ensayó la hibridación entre M. rosenbergii y la especie indígena M. acanthurus, las cuales en algún momento pudieran encontrarse cohabitando en ríos de Suramérica, particularmente en el oriente venezolano.

Materiales y Métodos

Captura y mantenimiento de los animales

    La captura de los ejemplares de Macrobrachium acanthurus se realizó en el río Manzanares (10º27’-10º25’N y 64º08’-64º06’O), mientras que los ejemplares de M. rosenbergii fueron capturados en el río Morocoto (10º17’-10º15’N y 63º00’- 62º59’O), ambos ríos del estado Sucre, Venezuela. En el laboratorio, tanto los machos como hembras adultas de ambas especies fueron colocados separadamente en acuarios a los que se les cubrió las paredes con plástico negro para evitar perturbaciones a los organismos.

    La alimentación consistió de una ración diaria de camaronarina (Purina K-marón 35®) equivalente al 5% del peso húmedo del ejemplar, siguiendo las recomendaciones de Graziani et al. (1993). La calidad del agua se controló limpiando diariamente las heces y alimentos no ingeridos, para lo cual se drenó un tercio del volumen de agua del acuario e inmediatamente se repuso con agua previamente aireada durante al menos 24h.

Cópula controlada e inseminación artificial

    Los cruzamientos intraespecíficos fueron realizados por cópula controlada e inseminación artificial en cada especie, según el esquemael cual sirvió para comparar el efecto de la inseminación artificial sobre la producción larvaria en cada especie y se utilizó como punto comparativo de referencia para los resultados de los cruzamientos ínterespecíficos.

    Los cruzamientos interespecíficos se realizaron también por cópula controlada e inseminación artificial, pero con cruzamiento de especies en ambos sentidos:

    lo que permitió verificar, en el caso de la cópula controlada, la posibilidad de cruzamiento entre especies en el medio ambiente; mientras que con la inseminación artificial se forzó dicho cruzamiento.

    Los cruzamientos fueron efectuados en la medida que las hembras mostraron maduración gonadal. Para realizar los cruzamientos por cópula controlada, se introdujo un macho adulto en un acuario donde se encontraba una hembra recién mudada y madura. Para los intraespecíficos se colocó un macho de su misma especie y para los interespecíficos uno de la especie contraria.

    Para realizar los cruzamientos por inseminación artificial se procedió a adherir en el receptáculo espermático de la hembra de cada especie, un espermatóforo proveniente de un macho de la misma especie (cruzamientos intraespecíficos) o de la contraria (cruzamientos interespecíficos). Los espermatóforos fueron obtenidos mediante la técnica de electroeyaculación propuesta por Sandifer y Lynn (1980). Una vez inseminadas, las hembras fueron colocadas en acuarios separados, donde se mantuvieron bajo observación durante el período de incubación de los huevos.

Desarrollo embrionario

    Se tomaron muestras de la masa ovígera 2h después de haber ocurrido el desove, de todas las hembras (provenientes de cruzamientos intra e interespecíficos y tanto por cópula controlada como por inseminación artificial). Los huevos fueron colocados en cápsulas de Petri por más de 24h con recambios continuos de agua, para evitar contaminación por hongos y/o bacterias, observándose al microscopio óptico cada 30min para estudiar las fases tempranas del desarrollo embrionario. Las fases posteriores del desarrollo fueron estudiadas tomando diariamente muestras de la masa ovígera de la hembra durante el resto del período de incubación de los huevos.

Producción larvaria

    Al ocurrir la eclosión de los huevos, las larvas fueron colectadas con un tamiz de 35µm y acopiadas en un envase de 2 litros de agua. Con una pipeta Stempel y homogeneizando con agitación vigorosa, se tomaron cinco alícuotas de 5ml cada una, contabilizándose el número de larvas en una cámara de Bogorov bajo microscopio estereoscópico. Posteriormente se estimó el número promedio de larvas por hembra producidas en los cruzamientos.

Análisis estadístico

    El porcentaje de éxito (%E) en producción larvaria para los cruces intraespecíficos consistió en el número de cruzamientos que condujeron a la obtención de larvas dividido entre el total de cruces de cada tipo (cópula controlada e inseminación artificial). El porcentaje de cigotos híbridos (%CH) fue estimado en base a la proporción de cruzamientos ínterespecíficos realizados en los que se observó fertilización de óvulos.

    Los datos no cumplieron con el supuesto estadístico de normalidad, aun después de su transformación, por lo que se utilizó la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis para comparar la producción larvaria obtenida con los distintos cruzamientos (Zar, 1984).

Resultados y Discusión

    La duración del desarrollo embrionario fue similar entre los cruzamientos intraespecíficos realizados por cópula controlada y aquellos realizados por inseminación artificial, siendo de 14 ±1 días en M. acanthurus y de 20 ±1días en M. rosenbergii, tiempos que son característicos de cada especie (Ling, 1969; Choudhury, 1971). Tampoco se observaron diferencias significativas en el número promedio de larvas/hembra (Tabla I) producidas por cópula controlada e inseminación artificial, para ninguna de las especies (p>0,05). Moreno et al. (2000) tampoco encontraron diferencias significativas en el número de larvas obtenidas por cópula natural e inseminación artificial en M. carcinus. Por el contrario, Graziani et al. (1998) reportaron que la producción larvaria en M. jelskii fue significativamente menor cuando los cruzamientos fueron por inseminación artificial, atribuyéndolo a que la electricidad aplicada para provocar la expulsión de los espermatóforos pudo afectar la viabilidad de los espermatozoides. El hecho que los ejemplares de M. rosenbergii (22,87 ±4,76cm) y de M. acanthurus (12,04 ±2,31cm) fueron más grandes que los de M. jelskii (3,24 ±0,50cm) pudo haber ayudado a que la viabilidad de los espermatozoides no fuera afectada por el voltaje utilizado.

    A pesar que el número de larvas en M. acanthurus fue notoriamente menor que en M. rosenbergii (Tabla I), el porcentaje de éxito en la producción de larvas, tanto por inseminación artificial como por cópula controlada, fue siempre mayor en M. acanthurus, lo cual sugiere una mayor disponibilidad al manejo por acuicultura de esta especie y la señala como promisoria para actividades de producción por acuicultura (New y Valenti, 2000).

    En los cruzamientos interespecíficos por cópula controlada no se observó cortejo ni apareamiento, mostrándose siempre agresivo el macho y huyendo la hembra hacia el extremo más alejado del acuario. Este comportamiento es posiblemente la expresión de un mecanismo de aislamiento precigótico que impide el apareamiento entre especies distintas, garantizando el mantenimiento de la biodiversidad animal Mettler y Gregg (1972) y que pudiera estar controlado por diferencias en el tipo de feromonas producidas por las hembras de crustáceos (Daloze et al., 1980; Bauchau, 1986). Este comportamiento también fue señalado por Ling (1969) en M. rosenbergii durante el proceso de muda y por Graziani et al. (2003) en estudios de hibridación entre M. rosenbergii y M. carcinus. En camarones marinos del género Alpheus también se han observado altos niveles de agresión contra parejas de otras especies (Shein, 1975; Knowlton y Keller, 1982) y este comportamiento ha sido utilizado como medida del aislamiento reproductivo entre especies hermanas (Knowlton et al., 1993; Mathews et al., 2002).

    Los cruzamientos interespecíficos por inseminación artificial permitieron obtener cigotos híbridos, obviándose así la barrera precigótica que impidió la cópula. Sin embargo, los huevos híbridos no lograron completar el desarrollo embrionario, llegando solo hasta la etapa de 8 blastómeros en los cruzamientos entre hembras M. rosenbergii y machos M. acanthurus y hasta 16 blastómeros en el recíproco (Figura 1). Graziani et al. (2003), en cruzamientos recíprocos entre M. rosenbergii y M. carcinus, lograron sobrepasar la etapa de blástula y obtener huevos en fase de gastrulación, los que murieron después de la formación del blastoporo. Ayala y Valentine (1979) señalaron que cuando los mecanismos de aislamiento reproductivo son muy marcados, resultan en la inviabilidad del híbrido y éste puede ser abortado en cualquier estadio de su ciclo vital. Es obvio que, además del aislamiento reproductivo precigótico, existió un marcado aislamiento postcigótico entre M. rosenbergii y M. acanthurus, a pesar de que Pereira (1997) en un análisis cladístico con otras 170 especies de camarones las ubicó muy cercanas. El aislamiento postcigótico observado posiblemente corrobora lo señalado por Graziani et al. (2001), quienes al estudiar diferencias genéticas en cuatro especies de Macrobrachium usando electroforesis, señalaron que entre M. acanthurus y M. rosenbergii existieron las mayores distancias genéticas. No obstante, Malecha (1986) sugiere que las distancias genéticas, indicadoras de diferencias específicas, no predicen el fracaso de la hibridación.

    Diez especies de Macrobrachium han estado involucradas en ensayos de hibridación (Dobkin et al., 1974; Shokita, 1978; Sandifer y Smith, 1979; Sandifer y Lynn, 1980; Sankolli et al., 1982; Soundarapandian y Kannupandi, 2000; Graziani et al., 2003), habiéndose intentado entre ellas 16 combinaciones de cruzamientos y faltando 54 aún por realizar (Tabla II). Por otro lado, la mayoría de los ensayos realizados se limitan a señalar el logro de larvas sin la descripción de los desarrollos embrionarios, lo que impide el conocimiento de la fase en que se interrumpe la embriogénesis y el sentido de cruzamiento en que ello ocurre primero. Considerar lo anterior incrementaría las combinaciones posibles de cruzamiento y permitiría profundizar los ensayos en el sentido donde las barreras pre y/o postcigótica sean más débiles. Para homologar resultados también es necesario optimizar y estandarizar la técnica de extracción de los espermatóforos y el número de repeticiones en los ensayos, ya que estos fueron diferentes con cada uno de los autores mencionados.

Conclusiones

    La hibridación entre M. rosenbergii y M. acanthurus no se logró, en ninguno de los sentidos de cruzamiento, debido a que existieron mecanismos de aislamiento reproductivo pre y postcigóticos que impidieron la obtención de larvas. Por cópula controlada fue imposible el apareamiento y por inseminación artificial sólo se obtuvieron cigotos híbridos que nunca culminaron la blastulación. Estos resultados indican que cohabitando en la naturaleza no parece existir riesgo de hibridación e introgresión genética entre estas dos especies de camarones dulceacuícolas. A su vez, ponen de manifiesto la utilidad de este tipo de ensayos, en laboratorio, para demostrar y/o desechar riesgos de hibridación en el medio natural.

AGRADECIMIENTOS

    Los autores agradecen a César Lodeiros y Frances Osborn por la lectura crítica del manuscrito. Este trabajo fue financiado por el Consejo de Investigación de la Universidad de Oriente, Venezuela (Proyecto CI-UDO: 5-1001-1099/02).

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