LDETERMINACIÓN DE ICTIOTOXICIDAD EN ALGUNAS ALG.4S MARINAS DEL CARIBE MEXICANO

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1 -. LDEERMINACIÓN DE ICIOOXICIDAD EN ALGUNAS ALG.4S MARINAS DEL CARIBE MEXICANO Resumen Se colectaron 15 especies de algas marinas. frente al arrecife de Puerto Morelos, Quintana Roo en el Caribe Mexicano, para determinar su efecto tóxico Se analizaron 45 muestras de algas pertenecientes a 3 tipos de Divisiones (Chlorophytas, Pheophytas y Rhodoph\;tas). delascuales se realizaron extractos algales (acetónicos, etanolicos I; acuosos) para probar su toxicidad, usando como animal de laboratorio a peces de la especie(porcrlra ret~cula~lz), comúnmente llamados "Guppys" De las 15 especies perteneclentes a la División de las Pheophytas I; Rhodophytas presentaron caracteristicas ictiotoxicas y las especies tales como' Iktyotu cewlcornis, Iirrharm tlrrhlnatn y St~popodwn :onale presentaron efectos netamente óxicos Los solventes utilizados no alteraron la actividad tóxica producida por las macroalgas. Autor: Catricia Guadalupe Mondragón Alarcón Matricula Licenciatura: 1E-Zldrobiologia. División: Ciencias Biologicas y dela Salud, Unidad. Iztapalapa Asesor M. en C. Graciela De Lara-Isassi Profesor itular "C" Departamento de Hidrobiología CBS

2 DEERMINACION DE ICIOOXICIDAD EN ALGUNAS ALGAS MARINAS DEL CARIBE MEXICANO Las algas marinas son utilizadas como alimento en países en donde crecen en formas abundante a lo largo de las costas. Muchas de ellas son cultivadas a grande escala y son aprovechadas en forma fiesca o industrializada. Las algas son hente de proteínas, minerales, y aceites de buena calidad y ademas sintetizan polísacáridos espesantes de importancia industrial de demanda en la industria de alimentos como los carragenanos, agar, y alginatos (Baardseth, 1968; Chapman, 1970; Burns y Mathienson, 1972; Cooper, ' 1977). En la investigación farmacológica actual se considera al mar como una fbente potencial de medicamentos por la gran variedad de organismos marinos que poseen. sustancias con posibilidades farmacológicas y médicas. La mayoría de las investigaciones en este campo se han realizados con organismos animales tales como: equinodermos, moluscos y esponjas (Bakus 1968, ; Ruggieri, 1976; Green, 1977; Baku y Kawaguclu, 1984). Las algas marinas a pesar de su gran diversidad y abundancia no han sido consideradas como hente potencial de productos naturales biologicamente activos. Existen referencias de trabajos que se han hecho en este campo, entre los cuales podemos citar los de Sun y fenical (1979), los cuales realizaron pruebas de toxicidad indicando que los extractos de las algas marinas producian efectos subletales y letales, y que el extracto etanólico del alga (Laurencia obtusa) inhibe el desarrollo total de los huevos de erizo, I' 1 otros estudios de toxicidadson los realizados por Genvik y fenical (198 l), Norris y Fenical (1982), reportaron que algunas especies de los géneros Caulerpa y Halimeda son tóxicas a peces; Freitas y Marsiglio en 1986, encontraron que algunos crustaceos que se alimentan con algas de los géneros Hypnea y Polysiphonia producen neurotoxinas; ambien se ha encontrado que algunas algas marinas han desarrollado mecanismos de defensa en respuesta al intenso pastoreo planta-herbívoro (Paine y Vadas, 1969). En México existen pocos trabajos realizados, respecto a la toxicidad de las algas marinas, ya que el número de investigadores en este campo es muy reducido, y la falta de recursos para apoyar este tipo de trabajos es practicamente nulo o simplemente se enfocan a estudios taxonómicos, ecológicos o de distribución. Green (1977) realizó estudios de toxicidad con esponjas marinas colectadas en las costas de Veracruz, México. Los únicos trabajos en esta área son los de, De Lara-Isassi (1992), y que a realizado investigaciones acerca de las propiedades tóxicas de algunas algas marinas y en general de la actividad biológica de estas algas en las costas de México. La finalidad de realizar este proyecto, hé determinar si existe toxicidad en las macroalgas marinas y su interacción con los peces, en su habitat, ademas de poder contribuir al conocimiento de la actividad biológica de las algas marinas existentes en México, pretendiendo contribuir la investigación en Ficologia Aplicada.

3 OBJEIVO GENERAL Detectar el efecto tóxico de algunas algas marinas del Caribe Mexicano. OBJEIVOS ESPECIFICOS Aprender a colectar algas. Determinar características morfométricas de los peces de la especie (Poecilia reticulata). Acondicionar a los organismos de laboratorio en acuarios. Elaborar extractos algales (acetónicos, etanólicos y acuosos). Detectar a través de pruebas específicas su ictiotoxicidad. Observar y registrar durante el periodo de experimentación los cambios pro( ducidos en los peces. Determinar las algas que presentaron actividad tóxica con respecto a los organismos de prueba.

4 MEODOLOGIA Los ejemplares de macroalgas se recolectaron en Julio de 1992, fi-ente al arrecife de Puerto Morelos, Quintana Roo en el Caribe Mexicano, estos se colectaron manualmente y con la ayuda de una espátula para extraer las algas del sustrato y sacar a los ejemplares completos, el material ficológico se enjuagó perfectamente con agua marina, se embolsaron y etiquetaron para ser congeladas y evitar la descomposición y pérdida de metabolitos. El material fbé transportadó al laboratorio de Ficologia Aplicada de la UA" I para su posterior procesamiento. En el laboratorio se descongelaron las muestras y se limpiaron perfectamente con agua destilada y bajo el microscopio de disección para eliminar la arena, epifauna y epífitas acompañantes. Una parte del alga h e conservada en frascos con formo1 glicerinado al 4% para su posterior identificación y preparación de ejemplares de herbario, utilizando la otra parte del alga para la preparación de los extractos, los cuales se obtuvieron macerando 1Ogr. de alga, (a la que se le quito el exceso de agua con papel absorbente) con 50ml de los solventes utilizados (etanol, acetona y agua), esta mezcla se centfigó a 3400 rpm durante 20 minutos, el sobrenadante se concentró por rotoevaporación a una temperatura de 35 a 40 grados centigrados y los cristales obtenidos se utilizaron para determinar la ictitoxicidad, usando como animales de laboratorio peces de la especie (Poecilia reticulata) comunmente llamados guppys, los cuales se aclimataron en acuarios durante 30 días antes de los ensayos de toxicidad. Posteriormente los peces de prueba se colocaron en cristalizadores de 250ml con 200ml de agua del acuario y lml del extracto a probar, durante 2 horas se observó su comportamiento y se anotó en la hoja de registro, los testigos comparando con los peces experimentales, agregando a cada cristalizador lml. del solvente a utilizar para la extracción (De Lara-Isassi, 1992). (fig. I).

5 ACIVIDADES REALIZADAS Se llevó a cabo una revisión bibliográfica respecto al tema de toxicidad algal. RABAJO DE CAMPO - Se preparó el material utilizado en la colecta de las macroalgas. - Las algas colectadas se etiquetaron y se congelaron para ser transportadas al laboratorio de Ficología Aplicada de la UAM-1. RABAJO DE LABORAORIO - Las algas colectadas se descongelaron, se lavaron con agua corriente y se lrmpiaron para eliminar epífitas y epifauna presente. - Los ejemplares de algas se identificaron hasta especie. - Se realizaron extractos algales con agua, acetona y alcohol. - Se realizaron pruebas de toxicidad. - Observación y registro de resultados. RABAJO DE GABINEE - Procesamiento de resultados (tablas, Gráficas y Mapas). OBJEIVOS Y MEAS ALCANZADAS En este trabajo de investigación se cumpliron los objetivos planteados con anterioridad, ya que se colectaron las algas marinas en el área de muestre0 propuesta Puerto Morelos, Quintana Roo, logrando su identificación, se obtubieron los estractos y se montaron los bioensayos de toxicidad y se observaron y registraron los resultados de las pruebas. Las metas alcanzadas heron las siguientes: - Detección de la actividad tóxica en algunas de las macroalgas colectadas. - Contribución al conocimiento de la investigación ficológica de la zona del Caribe Mexicano.

6 AREA DE ESUDIO I Puerto Morelos y en general la costa de Quintana Roo (Fig.II), se caracteriza por presentar un relieve muy escaso y por la ausencia total de ríos. Esto se debe al caracter Kárstico del terreno, el cual es de naturaleza calcárea. A lo largo de la costa se encuentran formaciones arrecifales sobre una plataforma continental muy estrecha. El clima es de caracter tropical, con vientos alisios en primavera y verano y "nortes" en otoño e invierno. Las lluvias son relativamente abundantes en verano, y por la zona transitan huracanes y depresiones tropicales. El medio marino esta dominado por la Corriente de Yucatán que fluye paralela a la costa con dirección hacia el Norte. Las aguas costeras presentan un carácter oceánico y oligotrófico con gran estabilidad vertical, elevada transparencia, y bajos niveles de nutrientes. Las principales comunidades de la zona costera son de Bosque tropical Peredolio, Manglar y pastizal holófito, pastos marinos y arrecifes coralinos (Merino, 1991).

7 Figura 2. Localización del área de estudio. Puerto Morelos, p. ROO. I I

8 RESULADOS Los extractos algales se clasificaron en tóxicos (), todos aquellos que tuvieron efectos letales en los peces; moderadamente tóxicos () todos aquellos que produjeron reacciones diferentes a las de los organismos testigo y que puedan tener efectos subletales y los no tóxicos (), aquellos que no tuvieron ningún efecto diferente al organismo testigo despues del periodo de aclimatación. Se analizaron 45 muestras algales de 15 especies, las cuales heron colectadas en frente del Arrecife de Puerto Morelos, Quintana Roo. Las especies estudiadas heron 4 de la división Chlorophyta: Halimeda opuntia (Linnaeus), Halimeda tuna (Ellis & Solander), Codium isthmocladum Vickers, Udotea flabellum (Ellis & Solander) Lamouroux. Ocho de la División Phaeophyta, Dictyota bartayresiana Lamouroux, Dictyota cervicornis Kutzing, urbinaria turbinata (Linnaeus) Kuntze, urbinaria tricostata Barton, Sargassum fluitans Barrgesen, Sargassum hystrix (J. Agardh), Sargassum polyceratium Montagne, Stypopodiumzonale (Lamouroux) PapenfUss. Por ultimo se analizaron 3 de la División Rhodophyta Amphiroa fragilissima (Linnaeus) Lamouroux, Galaxaura oblongata (Ellis & Solander) Lamouroux y Laurencia poitei (Lamouroux) Howe (tabla l).. En las pruebas realizadas con el extracto acetónico los peces presentraon una serie de irregularidades en su comportamiento como: pérdida del equilibrio, con esto me refiero que el organismo de prueba presentaba movimientos de nado lateral, nadaba boca arriba y algunos movimientos rápidos o exageradamente lentos que denotaban estress, también presentaron irregularidades en la respiración, ya que durante el período de dos horas de prueba constantemente boqueaban y algunos peces murieron. (abla 2 y Fig. 2). Respecto a la actividad tóxica presentada por el extracto alcohólico encontramos que los efectos tóxicose manifestaron con mayor precisión en las especies de las Divisiones Phaeophyta y Rhodophyta (abla 3 y Fig 3). En los resultados de las pruebas con el extracto acuoso encontramos nuevamente características tóxicas en la División Phaeophyta, con un 20% de especies moderadamente toxicas () y un 73% no toxicas () ( abla 4 y Fig 4).

9 DISCUSION De los resultados obtenidos, podemos observar que algunos de los extractos algales (acetónicos y alcoholicos), heron tóxicos y moderadamente tóxicos a los peces de prueba, confirmando que dichos solventes recomendados por Green (1977), para pruebas de ictiotoxicidad con esponjas marinas son adecuados para realizar este tipo de trabajo. La hipótesis sugerida por Fenical (1975) la cual dice que las algas han desarrollado mecanismos de defensa en contra de los predadores herbívoros entre los cuales está la producción de metabolitos secundarios. Por los resultados obtenidos con el 40% de especies con algun efecto tóxico () y () en los organismos experimentales se reafirma la hipótesis. Las especies de las División Phaeophyta, manifestaron un mayor porcentaje de toxicidad, esto coincide con las observaciones realizadas por Norris y Fenical (1982) los cuales mencionan que la mayor actividad biológica se encuentra en esta División. El comportamiento de los peces testigo h e igual al comportamiento de los peces de experimentación en las soluciones de los extractos algales no tóxicos.

10 CONCLUSIONES De las 15 especies de algas analizadas (100%) el 38% presentaron efectos moderadamente tóxicos (), el 21% heron tóxicos () y las no tóxicas () aportaron m 41% del total. Las Divisiones Phaeophyta y Rhodophyta presentaron características ictiotóxicas. Las especies de algas tales como: Dictyota cervicornis, urbinaria turbinata y Stypopodium zonale presentaron efectos tóxicos. Los solventes utilizados no alteraron la actividad tóxica producida por las macroalgas. La técnica utilizada es adecuada para la detección de toxicidad. RECOMENDACIONES Realizar pruebas de toxicidad con otro tipo de organismos para poder comparar los efectos producidos con los extractos algales. Los organismos que se utilizan en la realización de las pruebas deberán estar en condiciones sanas, no deberán padecer algún tipo de enfermedad, ya que esto alteraría los efectos producidos por 1s extractos alcoholicos, acetónicos y acuosos. Realizar pruebas para determinar la dosis letal (LD 50), la conentración con la que se muere el 50% de la población. Realizar pruebas químicas para determinar que tipos de organismos de prueba. sustancias afectan a los Las investigaciones relacionadas con la actividad biológica de las algas marinas no deberán perder su continuidad ya que son un requisito indispensable para conocer su aplicabilidad a nivel industrial y farmacológico.

11 LIERAURA CIADA BAKUS, G.J., Defense mechanism and ecology of some tropical holothurians. Mar. Biol. 2 (1): BAKUS, G.J., Energetics and feeding in shallow marine waters. Znt. Rev. Gen. EXP. ZOO^., 4: BAKUS, G. J., Chemical defense mechanisms and fish feeding behavior on the Great Barrier Reef, Australia. Science, 212: BAKUS, G. J. and M. KAWAGUCHI, oxins í?om marine organisms Studies on antifouling Zn:L Bolis, J. Zadunaislq and R. Gilles (eds.), oxins, Drugs and Polutants in Marine Animals. pp , Springer-Verlag New York. BAARDSEH, E Investigaciones sobre algas marinas de importancia Industrial. Centro Regional de la UNESCO para la Ciencia de América Latina. Montevideo, Uruguay. 5: 9-12 BURNS,L.R.& C.A. MAHIESON, Ecological Studies of Economic Red algae. II Cultures Studies of Chodrus crispus house stack and Gigartina stellata Stackhouse. Mar. Biof. Ecol. VZZll-6. COOPER, M.J he seavegetable Book. Clarkson N. Potter, IncPublishers E.U.A., 5:9-12 CHAPMAN, V.J Seaweeds and their uses. Methuen & Co. Ltd. London. Sec. Edition 3 04p. DE LARA-ISASS1,G Propiedades tóxicas de algunas algas marinas Rev. Soc. M a Hist. Nat., 43: FENICAL,, W Halogenation in the Rhodophyta: A Review. Journal of Phu~c0lo~. (1 1): GERWICK, W.H. and FENICAL W., Ichthyotoxic and cytotoxic metabolites of the tropical brown alga Stypopodium zonale (Lamaroux) Papenfus. J. Org. Chem., GREEN,G., Ecology of toxicity in marine sponges. Mar. Biol. 40:

12 FREIAS, J.C. and A.F. MARSIGLIO, Pharmacological activity of extracts of some marine algae fiom the Brazilian coast. Bolm. FisioL Anim. Univ. S. Paulo, 20: MERINO I. M. y L. OERO D., 199 l. Atlas Ambiental Costero Puerto Morelos- Quintana Roo. INS. DE CIEN. DEL MAR Y LIMNOLOGIA, UNAM.8Opp N0RRIS.J.N. and W. FENICAL, Chemical defense in tropical marine algae Smithson Contrib. Mar. Sci., 22: PAINE, R.. Y R. L. VADAS Calorific Values of Benthic Marine Algae and their Postulated Relationship to Invertebrate Food Preference. Marine Biology. (4): RUGGIERI, G. D., Drugs í?om the sea. Science, 294: SUN, H. Y W. FENICAL Rhipocephalin, Novel Linear seequiterpenoids í?om the tropical green algae Rhipocephalus phoenix. etrahedron letters. 8:

13 ACIVIDAD OXICA DE ALGUNAS ALGAS MARINAS DEL CARIBE MEXICANO \ ABLA 1 División Especie Estación Actividad óxica CHLOROPHYA Acetonic0 Acuoso Alcoholico Halimeda opuntia 1 - Halimeda tuna Codium isthmocladum 3 2 Udotea flabellum 5 PHAEOPHYA Dictyota bartayresiana Dictyota cervicomis urbinaria tricostata urninaria turbinata, Sargassum fluitans 7 Sargassum hystrix Sargassum polyceratium Stypopodium zonale RHODOPHYA Amphima fragilisima 5 Galaxaura oblongata 5 Laurencia poitei 4 6xico * No * Moderadamente 6xico * 6xico

14 J w Z w c i, W J O o X" O m > I- o a 6.- S 3 I- W n O a,

15 ACIVIDAD OXICA DE LOS EXRACOS ALGALES ACEONICOS ABLA 2 División Acetónico Extracto Especie CHLOROPHYA PHAEOPHYA Halimeda oountia Halimeda tuna Codiurn isthrnocladum Udotea flabellum Dictyota bartayresiana Dictvota cervicomis i Sargassum fluitans Sargassum hysfrix Sargassum polyceratiurn StvmDodium zonale [RHODOPHYA I ~ I I 4 Amphiroa fragilisima Galaxaura oblongata I ILaurencia poifei I J FIG. 2 Idxica otal EXRACO ACEONIC0 I 10 2 I "" - -

16 ACIVIDAD OXICA DE LOS EXRACOS ALGALES ALCOHOLICOS \ ABLA 3 División Especie Extracto Alcohólico ICHLOROPHYA 7 I I IPHAEOPHYA k= RHODOPHYA Halimeda opuntia Halimeda tuna Codium isthmocladum 7Udotea flabellum 1 I Dictyota bartayresiana Dictyota cervicomis urbinaria tricostata urbinaria turbinata I Sargassum Sargassum hystrix Sargassum polyceratium Stypopodium zonale tluitans I I I fraailisima 1 Amohiroa I I - Galaxaura oblongata Laurencia poitei,, EXRACO ALCOHOLIC0 No 6xica Moderadamente 6xlca 6xica otal I FIG. 3 bxica 7% Moderadamente 6xico 40% I

17 ACIVIDAD OXlCA DE LOS EXRACOS ACUOSOS ABLA 4 División Especie Extracto Acuoso 1 RHODOPHYA Amphima fragilissima Galaxaura oblongata i I Laorencia poitei I I EXRACOACUOSO No 6xica Moderadamente 6xica 6xica otal FIG. 4 Moderadamente bxica 7% 73%