Melipona beecheii de Cuba: afinidades genéticas y posible origen biogeográfico.

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1 Melipona beecheii de Cuba: afinidades genéticas y posible origen biogeográfico. Lóriga Peña Walberto 1, May-Itzá William de Jesús 2, De la Rúa Pilar 3, Quezada-Eúan José Javier G. 2 1 Área de Salud y Producción Apícola, Departamento de Prevención, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Agraria de la Habana, Cuba. walbe1980@gmail.com 2 Departamento de Apicultura, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autónoma de Yucatán, Apdo Itzimná, C.P Mérida, Yucatán, México. mayitza@uady.mx, qeuan@uady.mx 3 Área de Biología Animal, Facultad de Veterinaria, Universidad de Murcia, Apdo Murcia, España. pdelarua@um.es Resumen Melipona beecheii es la única especie del género Melipona presente en las Antillas Mayores. Con el propósito de caracterizar la estructura poblacional y trazar los posibles orígenes biogeográficos de poblaciones de Cuba, se estudiaron colonias procedentes de esta isla y se compararon con poblaciones pertenecientes a los haplotipos reconocidos para esta especie i.e. de la Península de Yucatán (México) y de Costa Rica utilizando microsatélites. Los resultados sugieren una mayor similitud genética entre las abejas procedentes de Cuba con aquellas de la península de Yucatán, respecto a la de Costa Rica. Se confirma que el probable origen de M. beecheii de Cuba es la Península de Yucatán, bien mediante introducciones humanas o por dispersión natural. Palabras clave: Melipona beecheii, Cuba, Costa Rica, México, microsatélites Introducción En un estudio previo se encontró correspondencias entre caracteres morfológicos de poblaciones de la abeja sin aguijón Melipona beecheii de la Isla de Cuba y de la Península de Yucatán (México) (Lóriga-Peña et al., 2009). Asimismo, en el mismo estudio las poblaciones cubanas fueron comparadas con poblaciones de Costa Rica, y se observó que éstas eran significativamente diferentes a las de Cuba. Se ha planteado dos propuestas acerca de la llegada de esta abeja sin aguijón a la Isla, Michener (1982) sugiere que M. beecheii fue introducido a Cuba por los indígenas mayas que practicaban su crianza debido

2 a su productividad de miel y cera, mientras que Camargo et al. (1988) proponen que esto posiblemente ocurrió durante el Eoceno o Mioceno, debido al distanciamiento geográfico de Cuba del continente. Este estudio tiene como objetivo determinar por medio de marcadores moleculares (loci de microsatélites), la estructura genética de M. beecheii de Cuba con respecto a poblaciones de la Península de Yucatán y Costa Rica, para identificar similitudes y diferencias entre sus poblaciones y dar soporte a la hipótesis, que predice que M. beecheii de la isla de Cuba tuvo su probable origen a partir de las poblaciones de la Península de Yucatán Materiales y Métodos Muestras de abejas obreras se obtuvieron de las provincias de Pinar del Rio, La Habana, y Matanzas en la Isla de Cuba. Se recolectaron en total 30 muestras, cada una de las cuales consistió de entre abejas las cuáles fueron conservadas en frascos con etanol absoluto. Los análisis moleculares se realizaron en el laboratorio de Zoología de la Facultad de Veterinaria, Universidad de Murcia, España. Los datos de las poblaciones de la Península de Yucatán (N=55) y de Costa Rica (N=43) se obtuvieron de las investigaciones de May-Itzá et al. (en preparación). Análisis moleculares El ADN total fue extraído a partir de la disección de tres patas de cinco obreras por colonia, siguiendo el método de Chelex (Walsh et al., 1991). Al final se obtuvo un volumen de dilución de 100 µl de los cuáles 2 µl fueron usados para los microsatélites. Fueron amplificados 7 loci de microsatélites en dos reacciones múltiples. Primera reacción: T4-171 y T7-5 (Paxton et al. 1999) y una segunda reacción: Mbi28, Mbi278, Mbi259, Mbi254 y Mbi201 (Peters et al. 1999). Las condiciones fueron: 5 min a 95 ºC, seguido de 30 ciclos de 30 seg a 96 ºC, 30 seg. a 55 ºC (para la primera reacción) o 57 ºC (para la segunda reacción), 30 seg. a 72 ºC y a una extensión final de 10 min. a 72 ºC. Los fragmentos amplificados (= alelos de microsatélites) fueron detectados con el secuenciador ABI prism 3100 (Applied Biosystem) y analizados con el programa Genemapper v3.7 (Applied Biosystem). El número de alelos (Na), la heterocigosis observada (Ho) y esperada (He), el rango del tamaño de alelos (RA), y la probabilidad del equilibrio Hardy-Weinberg (EHW) fueron calculados con el programa GeneAlEx 6.1 (Peakall y Smouse, 2006). También se realizó un análisis de Coordenadas Principales (ACP) con este programa.

3 Locus T4-171 Resultados y Discusión En total se analizaron 128 colonias de M. beecheii de Cuba, México y Costa Rica, con los siete loci de microsatélites. El locus Mbi259 demostró ser monomórfico únicamente en la población de Cuba, mientras que los restantes seis loci demostraron diferentes niveles de polimorfismo. El número promedio de alelos presentó un valor elevado en las poblaciones de México y Costa Rica (5.7 y 5.8 respectivamente), en comparación con la de Cuba (3.00). Los valores de heterocigosis, el rango de alelos y el EHW se pueden observar en la Tabla 1. La He de la población de Cuba fue menor en 4 y 5 locus con respecto la península de Yucatán y Costa Rica. Tabla 1. Número de alelos (Na), tamaño en el rango de alelos (RA), la heterocigosis observada (Ho) y esperada (He) y las probabilidades en el equilibrio de Hardy-Weinberg (EHW) por locus y población. Cuba México Costa Rica Na Ho He RA EHW Na Ho He RA EHW Na Ho He RA EHW * ns *** T ns *** ns Mbi ns ns *** Mbi ns *** *** Mbi _ ** ns Mbi * *** *** Mbi ns ns *** Media ±0.09 ±0.08 ±0.07 ±0.09 ±0.06 ±0.08 ns =no significativo, *p 0.05, **p 0.01, ***p Los valores de heterocigosis presentaron mayor similitud entre las poblaciones de Cuba y México, con respecto a la población de Costa Rica. En la población de Cuba, dos loci (T4-171 y Mbi278) mostraron valores significativos con respecto al equilibrio Hardy- Weinberg (p<0.05), mientras que en la población mexicana fueron 4 y en Costa Rica 5 significativos, lo que nos indica un desequilibrio debido a la carencia de heterocigotos. Por otro lado, el análisis de Coordenadas Principales agrupó a la población cubana con la población mexicana (Fig. 1), mientras que la población de Costa Rica formó un agregado independiente. Además en el análisis de las tres primeras coordenadas se obtuvo un

4 Coord. 2 porcentaje de 69.81% de varianza, que soporta las diferencias en los caracteres analizados. Estos resultados sugieren una mayor similitud genética entre las poblaciones de México y Cuba, con respecto a la población de Costa Rica. Esta información molecular coincide con los datos morfológicos obtenidos por Lóriga-Peña et al. (2009), y proporcionan evidencias de que la llegada de M. beecheii hacia las Antillas Mayores, pudo haber sido por introducciones humanas con fines de explotación (Michener, 1982) o posiblemente a un proceso evolutivo relacionado con la formación de las Antillas (Camargo et al., 1988). Coordenadas principales Coord. 1 Cuba México Costa Rica Figura 1. Valores de coordenadas principales de las poblaciones de M. beecheii de Cuba, la Península de Yucatán y de Costa Rica. Se comparan los valores de las coordenadas 1 y 2. Conclusiones Nuestros resultados indican que las poblaciones de M. beecheii de la Isla de Cuba, son genéticamente más similares a las de la Península de Yucatán que a las de Costa Rica. Estos datos apoyan la hipótesis inicial basada en caracteres morfométricos y por tanto se sugiere que el posible origen de la población de M. beecheii de Cuba es la Península de Yucatán y esto probablemente sucedió, por medio de introducciones humanas o por procesos de dispersión de tipo evolutivo. Agradecimientos Agradecemos a los meliponicultores cubanos que gentilmente accedieron a darnos las muestras, especialmente a Raúl Grillo, gran amigo y defensor de la meliponicultura, a compañeros de la Unidad Docente Nazareno de La Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Agraria de la Habana (UNAH). El estudio fue financiado por

5 el proyecto SEP-CONACYT (proyecto ) y por el Fondo de Cooperación Internacional en Ciencia y Tecnología Unión Europea México (FONCICYT) (proyecto MUTUAL 94293). Bibliografía Camargo, J.M.F., Moure, J.S. & Roubik, D.W. (1988). Melipona yucatanica new species (Himenoptera, Apidae, Meliponinae), stingless bee dispersal across the Caribbean Arc and Post-Eucene Vicariance. Pan-Pacific Entomol. 64, Loriga-Peña W, Quezada-Euán JJG. (2009). Afinidades morfométricas de Meliponabeecheii B. de la Isla de Cuba y poblaciones del continente. En: Memorias VI Congreso mesoamericano sobre abejas nativas. Antigua, Guatemala. pág: Michener, C, D. (1982). A new interpretation of fossil social bees from the Dominican Republic. Sociobiology, 7: Paxton RJ, Weibschuh N, Quezada-Euán JJG. (1999). Characterization of dinucleotide microsatellite loci for stingless bees. Molecular Ecology, 8: Peakall R, Smouse PE (2006) GENEALEX 6:1 genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology Notes, 6, Peters JM, Queller DC, Imperatriz-Fonseca VL, Roubik DW, Strassmann JE. (1999). Mate number, kin selection and social conflicts in stingless bees and honeybees. Proceedings of the Royal Society of London B, 266: Walsh PS, Metzqer DA, Higuchi R. (1991). Chelex 100 as a medium for simple extraction of DNA for PCR-based typing from forensic material. Biotechniques, 10: