Descripción del desarrollo embrionario de Lutjanus campechanus (Poey, 1860). PDF

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Universidad Autónoma de Baja California Sur Área de Conocimiento de Ciencias del Mar y la Tierra Departamento Académico de Ciencias Marinas y Costeras Embriología Animal Comparada Descripción del desarrollo embrionario de Lutjanus campechanus (Poey, 1860).

Resumen Los organismos que pertenecen a la familia Lutjanidae, son especies de alto nivel comercial por su importancia en la industria alimenticia y por su fácil producción artificial (acuacultura), a pesar de que son una familia con variedad de especies, estos no presentan una gran diferencia en términos de desarrollo embrionario, o de su manera de cultivo. El pargo rojo ( Lutjanus campechanus), no es la diferencia, siendo una de las especies de mayor importancia para la pesca comercial y recreativa, así como su fácil manejo industrial. Históricamente, esta especie se distribuye de manera abundante en el Golfo de México y en el Océano Atlántico, sin

embargo, en las últimas décadas se ha visto que el número poblacional de esta especie ha ido disminuyendo. Por lo que es de vital importancia el conocer toda la información reproductiva de esta especie, incluyendo el ciclo gonádico y el desarrollo embrionario de la misma para comprender de una mejor manera y por ende encontrar una mejor manera de cultivo. Razón por la cual se han realizado una amplia gama de estudios en los que se han analizado distintos aspectos en condiciones artificiales para optimizar y conocer la forma de desove, desarrollo larvario y crecimiento de estos organismos, así como su respuesta a la variación de factores ambientales u oceanográficos de vital importancia como la temperatura (ºC) y salinidad (ppm), determinando así su temporada reproductiva, la edad de madurez sexual, talla óptima, etc. Gracias a la información que se ha postulado en diversos artículos científicos, libros y jornales de cultivo de peces, se ha podido determinar aspectos como la diferenciación gonádica a través de cinco etapas durante el pre y post desove, divisiones celulares, así como los ejes de simetría, la formación blastodermica y los movimientos de gastrulación. Así como los diferentes estadios de desarrollo larval.

Palabras clave: Embriología, estadios embrionarios, gónadas, huauchinango, larvas. Introducción El pargo rojo o huachinango ( Lutjanus campechanus), es una especie de la familia Lutjanidae, habita en profundidades promedio de entre 10 y 67 metros, sin embargo, es posible encontrarse hasta los 100 metros de profundidad dentro de las aguas del Océano Pacífico y Atlántico Americano, especialmente asociado a fondos arrecifales o rocosos. (González - de la Rosa, et al., 1986) La familia Lutjanidae está conformada por varias especies que muestran una utilidad muy grande y basta para la acuacultura comercial, ya que son individuos cuya alimentación se puede dar mediante pellets (alimento procesado) sin mostrar ninguna deficiencia para los organismos. De igual forma, son especies que pueden mantenerse en jaulas sin que haya conflicto a partir de la etapa juvenil, siempre y cuando sean de la misma especie, lo que también ayuda a tener un control más estricto sobre el control de la reproducción de la especie. Aparte del cautiverio, se han experimentado otras técnicas de desoves de manera espontánea en medios menos artificiales, teniendo como principal problema la inducción al desove y que las larvas no mueran en los primeros días después de eclosionar o durante su periodo de metamorfosis (Boza et al., 2008). El pargo rojo ( Lutjanus campechanus) se encuentra bajo una protección federal y

estatal muy fuerte principalmente en la zona del Golfo de México, ya que su población se ha visto afectada por la sobremesa de este animal, es por ello que se implementan muchas estrategias para promover la recuperación de esta especie, sin embargo para ello se necesita conocer la longevidad de esta especie, variables demográficas y las edades de los individuos presentes en la zona. En la cuestión de la edad se han utilizado modelos que utilizan las muestras de los otolitos de estos peces estimando una edad aproximada que va desde el medio año hasta los 52 y medio año mas o menos para a aquellos con un largo de entre 104 mm y 1039 de longitud y un peso entre lo 0.02kg hasta los 22.7kg (Willson et al., 2001). Es una especie de alto interés comercial y recreacional, en el Golfo de México, el Caribe y la zona del Océano Atlántico de Estados Unidos. La pesquería de L. campechanus a disminuido en las últimas décadas en el Golfo de México (Brown-Peterson, 2008).

Antecedentes Arnold y colaboradores realizaron un estudio, en 1978, de las condiciones artificiales para el desove en aguas del Golfo de México con la intención de averiguar si estos ciclos tienen relación con los ciclos lunares, sin éxito alguno, sin embargo mediante la inducción del fotoperiodo constante, lograron tener múltiples desoves entre mayo y junio. Los estudios acerca de esta especie, la sitúan dentro de la categoría de peces gonocóricos. Presenta sexos separados sin dimorfismo sexual marcado. En 1980, Minton y colaboradores, cultivaron una hembra de un kilogramo, la cual produjo en cautiverio 3,000 huevos, de los cuales el 90% fueron fértiles. La eclosión de los mismos tuvo una duración de 20 horas. La temperatura óptima fue a 27º C. Otro estudio realizado en 1980 por Rablais y colaboradores, realizaron una descripción de los huevos y la larva; en donde llevaron a cabo la descripción del desarrollo embriológico de este; sin embargo, en este estudio no se pudo registrar la transformación entre larva y juvenil no fue llevada a cabo. En 1981, dos hembras (1.5 kg y 0.8 kg) produjeron 6,000 y 2,000 huevos respectivamente, con una tasa de fertilización de 70%. Collins y colaboradores, al igual que Moran 1988 coinciden en que la maduración sexual de esta especie llega al año de edad con 230 a 325mm y la maduración total al segundo año con 375mm. Collins et al, en 2001, dice que el Endice Gonadosomático de L. campechanus presenta los valores más altos en los meses de mayo a julio. De mayo hasta noviembre encontraron gónadas en estadio III y de mayo a septiembre-octubre en estadio IV. En 2001 González de la Rosa y Ré - Regis, analizaron histológicamente 646 muestras

gonádicas con técnicas de Hematoxilina de Harris, de las cuales se encontró la estructura ovárica, y se dividió el ciclo gonádico en 5 secciones (Fase Inmadura, en desarrollo, próxima madurez, madurez total y desove). También describió detalladamente el ciclo post desove de la especie. De igual forma Boza y colaboradores, en 2008, trabajaron en Costa Rica mediante un grupo de Peces Marinos procedentes de la estación de Biología Marina de la Universidad Nacional, utilizando la hormona GCH para poder inducir la maduración final y el desove en cuestiones de laboratorio. Este trabajo describió los resultados del desove inducido mediante la hormona GCH. En 2014, Abdo de la Parra y colaboradores, llevaron a cabo la fertilización de L. colorado en cautiverio la cual se realizó con una temperatura de 28±1ºC y una salinidad de 35 ppm. Dando como resultado un alto porcentaje de fertilización (93±1.5%). Y realizaron la descripción de los mismos, así como la descripción del desarrollo embrionario, pasando por las fases de segmentación, blastulación, gastrulación, organogénesis y eclosión, su descripción y duración de las mismas. Justificación Uno de los principales motivos para recapitular a detalle las características del desarrollo embrionario presente en L. campehanus, se debe a que es de interes comercial, y es incluido en la dieta de cientos de personas. Esta especie está involucrada tanto en actividades de acuacultura como de pesca, por lo que conocer el desarrollo embrionario de L. campechanus es esencial para poder establecer un manejo adecuado para la explotación de este recurso. Objetivo Analizar las diferentes estadios embrionarios de L. campechanus. Especificos Describir las peculiaridades del desarrollo embrionario de L. campechanus. Realizar una revisión bibliográfica de los estadios embrionarios de L. campechanus. Hace una revisión de la etapa reproductiva de L. campechanus.

Metodología Las fuentes bibliográficas incluidas en este documento son publicaciones, que

contienen registros de las diferentes fases embrionarias de L. campechanus. Se consideraron diversos estudios como los taxónomos, listados, ecológicos, experimentales, de reproducción y registros en general sobre L. campechanus. En total, el listado se basó en más de 27 publicaciones. Resultados El desarrollo gonadal Los ovarios en esta especie, muestran una cubierta vascularizada,de material seroso, conformada

por

una

capa

muscular

y

tejido

fibroconjuntivo.

Presenta

numerosas

prolongaciones como los son septos, lamelas o tabiques ovígeros con ovocitos en estadios en fases desde la inmadura hasta la madura. Estas lamelas se encuentran en disposición hacia el lumen o el canal ovígero lo que permite la liberación de los ovocitos durante la época de desove. Subsecuente a el proceso de desove, la gónada se vuelve oscura y sanguinolenta y los óvulos que puedan quedar dentro de las lamelas se reabsorben y se generan folículos postovulatorios en la fase de post-desove con atresia (Gonzáles et al., 2001). Se suele dividir en cinco fases al proceso que sucede en las gónadas para el pre y post desove dividido en 5 fases: I inmadura: caracterizada por tener las gónadas en formas de hebras rosadas, ovogonias poliédricas con diámetro promedio de 50µ, un citoplasma de tinción morada, núcleo redondeado sobre la mayoría de la célula. II desarrollo: denominada como el periodo comprendido después del desove y antes de la madurez, se caracteriza por un aumento significativo en el diámetro de los óvulos debido a la vitelogénesis activa, al igual que la presencia de vacuolas que contienen lípidos de reserva alrededor del núcleo. En hembras las gónadas son redondas con venas y vasos sanguíneos muy aparentes, con ovocitos redondos con un diámetro de 250µ y un citoplasma menos basófilo, el núcleo ocupa la mitad del ovocito de manera redondeada con núcleos periféricos. En el caso de los machos la gónada presenta una forma triangular en corte transverso, de textura lisa de color blanquecino, o rosado y ocupa 1/3 de la longitud dorsal de la cavidad del cuerpo (Gonzáles et al., 2001). III próxima madurez: En hembras presenta una gónada redondeada con una túnica transparente y ovocitos granulosos adheridos al tejido ovárico con coloraciones amarillentas. El tamaño de los ovocitos aumenta su diámetro hasta las 400µ. En el caso de los machos la gónada es blanca nacarada triangular, turgente y lisa al tacto, al microscopio conductos seminíferos se pueden ver llenos de espermatozoides punteados (Gonzáles et al., 2001).

IV madurez total: En hembras se desplazan los órganos internos del pez, los óvulos se encuentran hidratados y listos para el desove con un diámetro de 500µ mediante las gotas de grasa y los gránulos de vitelo fusionados al núcleo, adquiriendo así una posición excéntrica y una membrana hidratada. En los machos las gónadas son aplanadas con un color blanco lechosas y el esperma fluye a la menor presión (Gonzáles et al., 2001). V desovada: en esta fase, suele haber gónadas parcialmente desovadas con células atrésicas y en reabsorción, deformes y en degeneración. En las hembras las gónadas son flácidas con un color rojizo con remanentes de óvulos maduros y en diversos estadios de evolución. En los machos la gónada es flácida, sanguinolenta, aplanada y corazón con uno que otro esperma residual en el conducto espermático (Gonzáles et al., 2001).

Figura 1. Fotomicrografías histológicas del ovario de L. campechanus, en diferentes fases de reproducción; (a) ovario del pez inmaduro/ fase de regeneración, (b) ovario en las primeras etapas, (c) ovario del pez en etapa de desarrollo vitelogénesis, (d) ovario del pez en etapa de desove y ovocitos en fase terciaria (diámetro> 300 um). CA: alvéolos corticales del ovocito, Vtg1: vitelogénesis primaria, OL: lamela ovárica, PG: ovocitos en crecimiento primario, Vtg3: Vitelogénesis del ovocito (Barnod-Albaret et al., 2013).

Figura 2. Fotomicrografías histológicas de diferentes secciones de gónadas de L. campechanus macho en diferentes etapas de su reproducción. (a) fase inmadura/regeneración, (b) fase de desarrollo mostrando espermatogénesis activa, (c) fase de desove. GE: epitelio germinal, Lu: luz de lóbulo, SC: espermatocitos, SG: espermatogonias, St: espermátidas, SZ: espermatozoide (Barnod-Albaret et al., 2013). Desarrollo Embrionario Los óvulos (huevos fertilizados) de L. campechanus, son transparentes, con la capacidad de flotar y el saco vitelino de un color durazno muy claro. Contienen un gran cantidad de vitelo ubicado en su citoplasma. La primera división empieza aproximadamente a los 45 minutos después de la fertilización, produciendo dos células cigoto (blastómeros) del mismo tamaño. La rotura del huevo fue incompleta (meroblástica) y se presentó solo en una parte del huevo en el polo animal (discoidal) formando un blastodisco. 15 minutos después de la primera división, apareció la segunda división, perpendicular a la primera (etapa de las 4, 1 hora después de la fertilización “HDF” figura 3 A) (Bardon-Albert, 2014). Las dos divisiones subsecuentes (estadio de 8-16 células) fueron divisiones simétricas meridionales y ecuatoriales. En la cuarta división (32-64 células 2 HDF), el corte se volvió más asimétrico y las células no estaban acomodadas de manera regular. El período de blástula comienza después de las 128 células (Kimmel et al., 1995). Las células están acomodadas en varias capas, formando un grupo celular dejando en la parte superior el vitelo formando el blastodermo. Las células del blastodermo se sugieren dividendo extendiendo sobre el saco

vitelino hacia el polo vegetal. El movimiento de la epibolia marca el inicio de la gastrulación. Durante este periodo las células del blastodermo se siguen moviedo alrededor del saco vitelino por la epibolia y cubriendo un tercio del huevo a las 6 HDF (30% epibolia Figura 3 B). Al 50% de la epibolia (7 a 9 HDF), el proceso se hace más lento, se observa un anillo engrosado alrededor del saco vitelino en el margen del blastodermo (anillo germinal). De 10 a 12 HDF (figura 3 C), el margen del blastodermo avanza para cubrir el 75% del saco vitelino, mientras que las células se mueven a lo largo de la línea media dorsal formando la notocorda (BardonAlbert, 2014). La pigmentación empieza entre las 18 y 20 HDF con algunos melanóforos distribuidos por todo el cuerpo. El incremento en la profundidad se observa a las 22 HDF, (figura 3 E). Las contracciones espontáneas de la cola empiezan entre las 22 y 24 HDF e incrementan hasta la eclosión la cual ocurre entre las 24 a 30 HDF (figura 3 F) ( (Bardon-Albert, 2014).

Figura 3. Fotografías del desarrollo embrionario de L. campechanus (A) segmentación estadio de 4 células, 1 hora después de la fertilización (HDF), (B) 30% de epibolia, estadio de blástula, 6 HDF, (C) 75% de epibolia, gastrulación, 10 HDF, (D) 4-8 somitas, etapa de neurulación, 14 HDF, (E) pigmentación y organogénesis, 20 HDF, (F) Listo para eclosión, 26 HDF. Escala a 500 um (Bardon-Albert, 2014).

Desarrollo Larval Tras 24 horas de la fertilización (figura 4, A), la larva se muestra traslúcida, y en ella se aprecian los dobleces de las aletas cubriendo la mayor parte del cuerpo, con un origen dorsal sobre el ano, el tracto intestinal se encuentra en este momento pobremente desarrollado, consistiendo simplemente de una estructura tubular, en el caso de los órganos sensoriales, de igual forma se presentan vagamente desarrollados como en el caso de la vesícula ótica y el cristalino, los melanóforos dorsales se encuentran dispersos sobre el cuerpo; Al pasar 32 horas (figura 4, B) el tracto intestinal se empieza a formar en la superficie ventral del cuerpo dentro del saco vitelino, en los ojos y la vesícula ótica se observan 2 visibles otolitos, de igual forma incrementa en tamaño la cúpula sensorial, se forma un puente post-anal en los melanóforos; 42 después (figura 4, C) los bulbos de las aletas pectorales se hacen visibles; ocurre un aumento en la profundidad de la pared intestinal; presencia de neuromastos de la línea lateral, formación de líneas en la superficie ventral del cuerpo por los melanóforos; 55 horas tras la fertilización (figura 4, D) sólo queda el 1% del volumen del saco vitelino, las aletas pectorales se encuentran elongadas y ya funcionales, la vesícula ótica y el ojo empiezan a ser adyacentes, las paredes intestinales y la formación de órganos proceden a tomar el lugar del saco vitelino, inicio de la pigmentación ocular, los melanóforos individuales presentan cohesión y comienza a aumentar el tamaño. Al pasar 70 horas (figura 4, E) el dobles de la aleta forma el margen anterior orbital, las aletas pectorales continúa con su desarrollo y ya puede controlar su posición en la columna de agua, la formación del cleithrum visible, el ano ya es visible, los ojos ya se encuentran completamente pigmentados, se forma la articulación inferior de la mandíbula y el espacio de la boca, la pigmentación se restringe a la superficie ventral y la cavidad visceral; Finalmente con 120 horas transcurridas (figura 4, F) todas las reservas endógenas son completamente consumidas, se desarrollan las aletas pectorales dando la capacidad de dirigir suavemente su curso en la corriente, ocurre una reducción visible en el tejido, comienza el opacamiento de la cavidad donde se encuentran los órganos, las mandíbulas continúan con su formación, la vejiga natatoria se encuentra inflada, y los melanóforos individuales fusionan la cavidad ventral con la visceral.

Figura 4. Microfotografías de la Larva de L. campechanus. A) tras 24 horas de fertilización donde h, el corazón y ov, ubica la vesícula ótica; B) 32 horas después de la fertilización, cd, representa al desarrollo craneal, y sc, es la cúpula sensorial; C) tras 42 horas, id, desarrollo intestinal, y p, migración de melanóforos; D) 55 tras la fertilización, jf, representa la formación de la mandíbula, of, la formación de órganos, y ps, inicio de la pigmentación orbital; E) tras un periodo de 70 horas, c, cleithrum, fp, pigmentación completa de la órbita, y ma, boca ya articulada; F) luego de 120 horas, gb, vejiga natatoria, je, elongación mandibular, y pf, aleta pectoral, (Williams et al., 2004). Las larvas son traslúcidas (Figura 5 A) y permanecen estáticas en la columna de agua. Su saco vitelino se extiende en la zona ventral del su cuerpo, en esta etapa su boca está cerrada, el tracto digestivo está en desarrollo y el ojo no presenta pigmentación. El tracto digestivo es rudimentario, y solo tiene el ano presenté (figra 5 B). En la parte dorsal del ano se observan dos conductos pronéfricos (los futuros riñones) fusionados. Después de 3 días después de la fertilización (DDF) la cavidad bucal y branquial se encuentran desarrolladas (Bardon-Albert, 2014).

El desarrollo del intestino hace que se termine de formar la apertura de la boca coincidiendo con la pigmentación del ojo 3 DDF (figura 5 C). Con la aparición de los lóbulos pectorales, la reserva de vitelo ya está agotada así que empieza el periodo de alimentación de las larvas (Bardon-Albert, 2014). El intestino incipiente ya forma al intestino anterior, intestino medio e intestino posterior (figura 5 D). Los cambios morfológicos que se llevan en el 5to DDF son dados por la organogénesis como consecuencia a la alimentación exógena (figura 5 E). Para este punto la boca y ella pigmentación del ojo son funcionales. El desarrollo de las aletas pectorales ayudan a periodos cortos de nado, y la vejiga natatoria empieza a inflarse gracias al desarrollo de la glándula de gas. Las paredes del tracto digestivo se engruesan, y el hígado, tejido del páncreas y parte del intestino se alargan (figura 5 F). Los túbulos pronéfricos incrementan de tamaño y número. El corazón conecta a la vena hepática con las branquias (Bardon-Albert, 2014).

Figura 5. Microfotografía del desarrollo larval de L. campechanus. Mira externa (A,...