En tierra durante las temporadas de reporducción y de muda. Migración hacia el Pacífico Norte y el Golfo de Alaska

Transcripción

1 Genética de poblaciones y evolución molecular del elefante marino del norte Alicia Abadía-Cardoso, Kristy Deiner and Carlos Garza

2 Distribución En tierra durante las temporadas de reporducción y de muda Migración hacia el Pacífico Norte y el Golfo de Alaska California y Baja California Photo: T. Stenton

3 Distribución Colonia # individuos Referencia Point Reyes e Islas Farallón 2,000 S. Allen (Pt. Reyes Bird Observatory, 2000) Año Nuevo 6,000 R. Condit (2005, in prep.) Piedras Blancas 15,000 (NOAA, 2008) Isla San Miguél 21,886 M. Lowry (National Oceanographic Atmospheric Association, 2000) Isla Santa Rosa 2,682 M. Lowry (National Oceanographic Atmospheric Association, 2000) Il Isla San Nicolás 18,023 M. Lowry (National Oceanographic Atmospheric Association, 2000) Islas Croronados n/a Isla Guadalupe 14,965 J.P. Gallo Reynoso (Los pinnípedos de Isla Guadalupe, 2003) Islas San Benito y Cedros 4,000 Com. Pers.

4 Historia Cacería comercial para obtención de grasa Cuello de botella extremo

5 Crecimiento poblacional Crecimiento poblacional exponencial Actualmente alrededor de 200, individuos Censos de Townsend 1912, Huey 1927, Bartholomew & Boolootian 1960, Stewart et al. 1994, Marine Mammal Center 2005.

6 Variabilidad genética Acinonyx jubatus Enhydra lutris Muchas especies de mamíferos han sufrido cuellos Monachus schauinsland de botella extremos Monachus monachus

7 Antecedentes Trabajos previos: Bonnell and Selander, 1974 Hoelzel et al, 1993 Garza, 1998 Weber et al, 2000 Hoelzel et al, 2002 Abadía, 2005 Alozimas No variación mtdna 2 haplotipos MHC ambiguo Microsatelites: Marcadores neutrales. Secuencias simples repetidas en tandem. Mutaciones por slipped-strand mispairing.

8 Motivación Los microsatélites son muy útiles porque son altamente polimórficos, tienen una gran resolución y son muy informativos. El elefante marino del norte tiene una historia demográfica muy particular, que hace a esta especie un excelente sujeto de estudio para contestar preguntas sobre evolución molecular.

9 Objetivos 1. Evaluar el efecto del cuello de botella demográfico en la variabilidad genética de la especie utilizando un gran número de marcadores microsatelitales y compararlo con otros pinnípedos. 2. Evaluar si existen diferencias significativas entre colonias de elefantes marinos a lo largo de toda su distribución. 3. Evaluar si algo del polimorfismo observado sobrevivió al cuello de botella utilizando las secuencias de estos marcadores. 4 E ti l t d t ió d l i télit l l f t 4. Estimar la tasa de mutación de los microsatélites en el elefante marino del norte utilizando métodos clásicos para bacterias.

10 Área de estudio Marine Mammal Center Piedras Blancas n= 269 n= 96 Isla San Miguél Isla San Nicolás Isla Guadalupe n= 105 n= 82 n= 173 USA Mexico Islas San Benito y Cedros Total = 837 individuos N n= 112

11 Análisis de datos 21 loci microsatelitales polimórficos Variabilidad genética: Heterocigocidad (H) Prueba de exactitud para desviaciones del equilibrio Hardy-Weinberg (HW) Prueba de diferenciación de poblaciones (Raymond & Rousset, 1995) Análisis de estructura poblacional (F ST ) g Programas: GenePop Genetix

12 Análisis de datos Evolución molecular: 1. Secuencias- Obtuvimos las secuencias de todos los alelos de los loci variables para determinar si estos sobrevivieron e o al cuello de botella o surgieron después por mutación. 2. Tasa de mutación (µ)- a) Método de Luria/Delbruck: para calcular la tasa de ocurrencia de eventos raros en una población en crecimiento exponencial. Método P 0 de Luria and Delbruck (1943): π = 1-e -gµ π = (proporción de los cromosomas que tienen la nueva mutación; menos de 5%) g = (número de generaciones desde el cuello de botella)

13 Resultados Resultados- Variabidad genética 21 loci microsatelitales polimórficos, con 2 a 7 alelos presentes y un promédio de 3.09 alelos por locus. Especies n No. loci polimorficos* No loci/ n Promedio de alelos por locus Elefante marino del norte Foca monje del Mediterráneo Foca monjedehawaii Elefante marino del sur Foca gris Foca de puerto Este estudio; 2 Gemmell et al, 1997; 3 Pastor et al, 2007; *Solo loci polimórficos

14 Resultados Resultados- Variabidad genética Colonias n H E H O Allelos por locus Marine Mammal Center MMC Isla San Miguél SMI Isla San Nicolás SNI Piedras Blancas PB Isla Guadalupe IG Islas San Benito y Cedros SBC Total/Promedio

15 Resultados Resultados- Variabidad genética El estimador F ST y la prueba de diferenciación no mostraron valores significativos de p F ST PB SMI SNI IG SBC MMC To do Genetic differentiation among PB pairwise populations using SMI microsatellite data (F ST ) SNI IG No se encontró estructura poblacional

16 Resultados Resultados- Evolución molecular Análisis de secuencias Secuencias de tres alelos del microsatélite PVC74 209BP CCATCTGTGTCCTCTGATATCTGTGTTTTAAGGTTTTATATATATATATATATATATATATATATATATATATATACACA 215BP CCATCTGTGTCCTCTGATATCTGTGTTTTAAGGTTTTATATATATATATATATATATATATATATATATA::::::CACA 221BP CCATCTGTGTCCTCTGATATCTGTGTTTTAAGGTTTTATATATATATATATATATATATATATATATATATATATACACA #1... ****** 209BP CATACACACACATATACACACACATATATACACACACACACACACACACACA::::::::::TATATATATATATA::CA 215BP CATACACACACATATACACACACATATATACACACACACAAACACACACACACACACACACATATATATATATATATACA 221BP CATACACACACATATACACACACATATATACACACACACACACACACACACACACACACACATATATATATATATATACA #81... * ********** ** 209BP CACACACACACATATATATAT::AACCCTGAAATATCCTAATATCTCAGACATGGAATATCAG 215BP CACACACAC::ATATATATATATAACCCTGAAATATCCTAATATCTCAGACATGGAATATCAG 221BP CACACACAC::ATATATATATATAACCCTGAAATATCCTAATATCTCAGACATGGAATATCAG # ** ** 23 variable sites

17 Resultados Resultados- Evolución molecular Método P 0 de Luria y Delbruck (1943)- π = 1-e -gµ Tasa de mutación π = g = µ = 2.26 x 10-4 /locus/generación Especies Tasa de mutación (µ) Referencia Elefante marino del norte 2.26 x 10-4 Este estudio Humano 5.6 x 10-4 Weber & Wong, 1995 Humano 3 x x 10-4 Ellegren, 2000 Puerco 6 x 10-5 Ellegren, 1995 Borrego 1.1 x 10-4 Crawford and Cuthbertson, 1996 Ratón Dallas, 1992

18 Conclusiones 1. Algo de la variabilidad genética sobrevivió al cuello de botella, pero esta variabilidad es muy baja comparada con otros pinnípedos. 2. No se encontró estructura poblacional a lo largo de la distribución de la especie. 3. Utilizando las secuencias de los alelos pudimos identificar mutaciones ocurridas después del cuello de botella. 4. La tasa de mutación de los microsatélites se encontró en el rango de otros mamíferos. En esta especie el valor fue µ=2.26x10-4 /locus/generation.

19 Conclusiones

20 Agradecimientos Frances Gulland- MMC Brian Hatfield- USGS Brent Stewart- HSWRI Dan Crocker- SSU Nelson Freimer- UCLA Yolanda Schramm- UABC Horacio de la Cueva- CICESE Rodrigo Beas- UCSC Guadalupe Espinoza Concepción García- CICESE Sociedad Cooperativa a de PP- Isla de Cedros Sociedad Cooperativa de I. Guadalupe Molecular ecology team- NOAA/NMFS Santa Cruz PREGUNTAS???