Estrategia de reproducción en la Antártica: estacionalidad reproductiva y patrón de apareamiento en el erizo incubante, Abatus agassizii (Mortensen 1910)

Abstract

Aún cuando la Planctotrofía se establece como el modo de desarrollo más conspicuo entre los invertebrados marinos, la incubación está presente en la mayoría de los sistemas marinos. En particular, la Antártica es la única región del mundo que exhibe una alta proporción de especies incubantes en comparación con otros modos de desarrollo. El erizo incubante. Abatus agassizii, presenta una distribución Antártica y Subantártica. En particular, la población de estudio se encuentra en la Isla Rey Jorge, Islas Shetland del Sur. Se ha documentado que esta zona - a diferencia de lo observado en otras regiones antárticas - presenta importantes variaciones en su escenario ambiental, escenario similar a lo encontrado en zonas subantárticas. Con el objetivo de evaluar la reproducción de esta especie antártica, se realizó la determinación de la estacionalidad reproductiva siguiendo el ciclo reproductivo e incubación de su especie hermana A. cordatus y una datación estimada de los eventos reproductivos. Los resultados señalan que A. agassizii, presenta un ciclo reproductivo con dos pulsos en el año (Julio y Diciembre) en sincronía. Estos resultados se asemejan a lo observado en las especies subantárticas A. cordatus y A. cavernosus. Esto podría deberse a: 1) la importante fluctuación ambiental de las Islas Shetland del Sur generarían una ciclicidad en la reproducción de A. agassizii. 2) una inercia filogenética en el establecimiento de los ciclos reproductivos como carácter, ya que la filogenia de máxima parsimonia posiciona a A. agassizii, A. cavernosus y A. cordatus en un solo clado. Al igual que la mayoría de las especies incubantes con reproducción de tipo "spermcast" (i.e retención de gametos por parte de las hembras, el macho es el único que libera sus gametos a la columna de agua), A. agassizii presenta una retención de gametos femeninos y de sus crías en el interior de bolsillos incubantes. Con el objetivo de conocer el sistema de apareamiento y nivel de multipaternidad de la especie A. agassizii, se realizó un análisis de parentesco y evaluó la diversidad genética de la población basado en 66 individuos adultos usando 6 microsatélites polimórficos. La heterocigosidad fue de 0.623 con un déficit de heterocigotos global (Fis 0.124, p<0.001), causado principalmente por presencia de alelo nulo en uno de los locus. Se encontró que esta especie presenta un sistema poliándrico con multipaternidad moderada, y que - a pesar de la retención de gametos y crías por parte de la hembra - las estrategias reproductivas desarrolladas por esta especie, evitaría la generación de estructuras familiares a pequeña escala, eludiendo los efectos de la endogamia.

Even if planktotrophy is the most conspicuous development mode among marine invertebrates, brooding is found over all marine systems. In particular in Antarctic echinoderms, brooding is the dominant mode of reproduction. The brooding sea urchin, Abatus agassizii has an Antarctic and Subantarctic distribution. The unique population of A. agassizii studied so far occurs in King George Island, South Shetland. In contrast with other Antarctic continental regions, this area presents a high environmental seasonality very similar to that encountered in subantarctic regions. Here, we investigated the occurrence of a reproductive cycle in an Antarctic species, which experiences a strong seasonality. The results indicated that A. agassizii has a reproductive cycle with two spawning events per year (July and December) with synchrony among females. These results are congruent with the reproductive cycle of the subantarctic species A. cordatus and A. cavernosus. This cyclic pattern 1) could have been induced by the strong environmental seasonality in the South Shetland Islands or 2) may be a conserved character shared with subantarctic species, given that the sequence polymorphism of the mitochondrial COI gene groups A. agassizii, A. cavernosus and A. cordatus in a single clade. Like others brooding species with spermcast (i.e females retains its gametes, only the male is free-spawner), A. agassizii retains their eggs and broods their youngs in dorsal pouches. In order to study the mating system and multipaternity level in this species, we performed parentage analyses and evaluated the genetic diversity among 66 adults using 6 polymorphic microsatellites. The heterozyigosity reached 0.623 and a global heterozygote deficiency was found in the population (Fis 0.124, p<0.001), mainly caused by the presence of null alleles at one locus. Abatus agassizii resulted to present a polyandry system with moderate level of multipaternity. Finally, despite the retention of eggs and brooding of youngs by the female, the reproductive strategy of this species tend to avoid the effect of kinship at micro-scale, maintaining panmixia in the population.