Dos biomarcadores de la plasticidad de la expresión génica en corales Pocillopora del arrecife Carrizales, Pacífico Tropical Mexicano

Background. Gene expression (GE) plasticity is an acclimation response that allows organisms to adjust rapidly to environmental changes, providing an adaptive advantage. GE biomarkers are emerging as a valua-ble tool for linking the organism’s physiological plasticitywith the synergetic effects of large-scale climatic conditions and local impacts such as temperature and nutrients. Objectives. In this study, we investigate the GE plasticity of the 70-kDa heat shock protein (hsp70) and the carbonic anhydrase enzyme (CA) to confirm the ability of those two genes as biomarkers of the Cellular Stress Response and Cellular Homeostasis Res-ponse, respectively. Methods. Using qPCR, we evaluate the GE plasticity of coral colonies from Pocillopora capitata, Pocillopora damicornis,and Pocillopora verrucosa at the Carrizales reef (Colima coast of Mexico) naturally exposed to environmental changes in the Sea Surface Temperature (SST), productivity and nutrients using the cellular density of Symbiodiniaceae and chlorophyll content as health indices. Results. Our results clearly show GE plasticity in the hsp70 for Pocillopora verrucosa and Pocillopora damicornis related to a daily environmental change in temperature and nutrients. On the other hand, the CA gene expression shows no change in response to daily variations. However, there was a significantly high expression of CA and a lower expression of hsp70 in Pocillopora capitata. Furthermore, we found no significant differences in the health in-dices, suggesting some degree of physiological plasticity in Pocillopora corals like its extensive morphological plasticity that could reflect different adaptation capacities to low temperatures and high nutrients during the spring season in the central Mexican Pacific. Conclusions. Evaluating the phenotypic plasticity (morphology and molecular physiology) could help identify coral colonies with a more significant potential to survive en-vironmental stressors. The latter is an essential consideration for managing, conserving, and restoring coral reefs in the Mexican Pacific.Antecedentes. La plasticidad de la expresión génica (GE) es una respuesta inmediata de aclimatación al cambio ambiental que puede proporcionar una ventaja adaptativa. Los biomarcadores de GE están emer-giendo como una herramienta valiosa para vincular la plasticidad fisiológica del organismo con los efectos sinérgicos del cambio climático y el impacto local como la temperatura y nutrientes. Objetivos. Investigamos la plasticidad de la expresión de genes que codifican para la proteína de choque térmico de 70-kDa (hsp70) y la enzima anhidrasa carbónica (CA) para confirmar su utilidad como biomarcadores de la respuesta de estrés y de homeostasis celular, respectivamente. Métodos. Evaluamos la GE mediante qPCR en colonias de corales Pocilloporacapitata, Pocillopora damicornis y Pocillopora verrucosa del arrecife Carrizales (Colima, México) expuestas a un cambio natural en la temperatura de la superficie del mar (SST), productividad pri-maria y nutrientes utilizando la densidad de Symbiodiniaceae y el contenido de clorofila como indicadores de salud. Resultados. La plasticidad de la GE de hsp70 en Pocillopora damicornis y Pocillopora verrucosa se asocia con la variación diaria de temperatura y nutrientes, mientras que el gen de la CA no muestra cambios de expresión relacionada con esta variabilidad. Sin embargo, en Pocillopora capitata se encontró una expresión significativamente mayor de CA y una menor expresión de hsp70. Estos resultados reflejan un grado de plasticidad fisiológica en corales Pocillopora similar a la extensa plasticidad morfológica dentro de este género, lo que podría sugerir diferentes capacidades de adaptación a la temporada primave-ral de bajas temperaturas y alto contenido de nutrientes en la región. Conclusiones. Evaluar la plasticidad fenotípica (morfología y fisiolo-gía molecular) podría ser útil para identificar colonias de corales con un mayor potencial de sobrevivencia al estrés ambiental. Lo anterior resulta relevante para la conservación, manejo y restauración de los arrecifes de coral del Pacífico mexicano.   &nbsp

Oceanographic conditions and marine mammals: identifying a potential relationship in the coastal region of the Mexican Central Pacific

The oceanographic conditions that could influence richness and distribution of marine mammal species in the coastal area of the Mexican Central Pacific (MCP) were investigated throughout 2011. Marine mammals observations were obtained from two research platforms. CTD casts were deployed down to 100 m, water samples were taken monthly at six stations for determination of organic nutrients, and another 15 stations were sampled over a wider area only during the winter. Satellite images from MODIS-AQUA L2 were used to obtain sea surface temperature (SST) and chlorophyll-a (Chl-a) values, likewise altimetry data to identify mesoscale dynamic structures in the region. High salinity values (34.6), low concentrations of nitrates and nitrites (~3-4 µM), silicates (5-7 µM), Chl-a (~10 mg m-3), and low SST (~23.5°C) were detected, as well as the presence of cyclonic gyres near the coast during the winter-spring period. This coincided with high marine mammal species richness in the area (from 5 to 9 species depending on spatial scale). The dominant species was Megaptera novaeangliae (0.092 sightings km-1), which was distributed close to the coast in shallow waters. Low salinity (32.8) and Chl-a values (0.1 mg m-3) were detected during the summer-fall period. High phosphate availability (2.5 µM), presence of anticyclonic gyres, and high SST (~31°C) were also found, coinciding with low species richness (3 species). The dominant species was Stenella attenuata (0.036 sightings km-1); those individuals were found distributed near the Jalisco-Colima coast (0-3 nm) in shallow waters with high inorganic nutrient availability. The principal components analysis showed that bathymetry (99.6%) was the main parameter explaining data variance; this parameter could therefore potentially modulate ecological aspects of marine mammals.Se investigaron las condiciones oceanográficas que podrían influir en la riqueza y distribución de mamíferos marinos en costas del Pacífico Central Mexicano durante el 2011. Las observaciones de mamíferos marinos se realizaron desde dos plataformas de investigación. Se muestrearon mensualmente 6 estaciones, donde se realizaron lances de CTD hasta 100 m y se tomaron muestras de agua para determinación de nutrientes inorgánicos; y otras 15 estaciones fueron muestreadas solamente durante invierno en una región más amplia. Se utilizaron imágenes de satélite (MODIS-AQUA L2) para obtener valores de temperatura superficial del mar (TSM) y clorofila (Chl-a); y datos de altimetría para identificar estructuras dinámicas de mesoescala en la región. Durante invierno-primavera se encontraron valores altos de salinidad (34,6), valores bajos de nitratos y nitritos (~3-4 µM), silicatos (5-7 µM) y clorofila (~10 mg m-3); como también valores bajos de temperatura (~23,5°C) y la presencia de giros ciclónicos cerca de la costa. Esto coincidió con la riqueza mayor (de 5 a 9 especies dependiendo la escala espacial) de mamíferos marinos en la zona. La especie dominante fue Megaptera novaeangliae (0,092 avistamientos km-1), la cual se distribuyó hacia zonas costeras en aguas someras. Durante verano-otoño se registraron valores bajos de salinidad (32,8) y Chl-a (0,1 mg m-3). Se detectó una disponibilidad alta de fosfatos (2,5 µM), la presencia de giros anticiclónicos y temperaturas altas (~31°C), coincidiendo con la riqueza más baja (3 especies) de mamíferos marinos. Stenella attenuata fue la especie dominante (0,036 avistamientos km-1), cuyos individuos fueron encontrados distribuidos cerca de las costas de Jalisco y Colima (0-3mn), en aguas someras con una disponibilidad alta de nutrientes inorgánicos. El análisis de componentes principales mostró que la batimetría (99.6%) fue el principal parámetro que explica la varianza de los datos, por lo que podría potencialmente modular aspectos ecológicos de los mamíferos marinos