Use of genetic data to assess the uncertainty in stock assessments due to the assumed stock structure: the case of albacore (Thunnus alalunga) from the Atlantic Ocean

Stock assessments can be problematic because of uncertainties associated with the data or because of simplified assumptions made when modeling biological processes (Rosenberg and Restrepo, 1995). For example, the common assumption in stock assessments that stocks are homogeneous and discrete (i.e., there is no migration between the stocks) is not necessarily true (Kell et al., 2004a, 2004b)

Phenotypic evolution in microalgae: a dramatic morphological shift in Dictyosphaerium chlorelloides (Chlorophyta) after exposure to TNT

Phenotypic evolution in microalgae: a dramatic morphological shift in Dictyosphaerium chlorelloides (Chlorophyta) after exposure to TNT. The occurrence of rapid morphological evolution in the microalga Dictyosphaerium chlorelloides (Chlorophyta) was induced after exposure of the wild strains of the alga to the potent algal poison 2,4,6-trinitrotoluene (TNT). After exposing a wildtype population (consisted of representative spherical-ellipsoidal cells) to doses of TNT that were lethal for most of the cells, a TNT-resistant spindle-shaped mutant was able to proliferate. This spindleshaped mutant appeared spontaneously by rare mutations before the selective treatment: in deed, it was already present in the wild population. The frequency of the mutants within the ancestral population seemed to be determined by the balance between the rate of accumulation by recurrent mutation and the rate of elimination by selection (ranging 10-102 spindle-shaped mutants per 106 cells). We hypothesize that clone selection could take place in asexual populations of microalgae by selection of rare, pre-selective genotypes, driven by a drastic selective pressure subsequent to a catastrophic environmental changeEvolucion fenotípica en microalgas: un cambio morfológico espectacular en Dictyosphaerium chlorelloides (Chlorophyta) tras la exposición a TNT. Un cambio morfológico muy rápido tiene lugar en Dictyosphaerium chlorelloides (Chlorophyta) tras la exposición de cepas salvajes al potente alguicida 2,4,6 trinitrotolueno (TNT). Las cepas salvajes, sensibles al TNT, tienen una morfología típica esférico-elipsoidal. Tras exponer dichas cepas a dosis letales de TNT, solamente sobreviven células resistentes al tóxico cuya silueta es fusiforme. Estos resistentes fusiformes aparecen como consecuencia de mutaciones espontáneas que tienen lugar antes de exponer las cepas salvajes al agente selectivo (TNT): es decir, las células fusiformes estaban presentes en la población salvaje. La frecuencia de mutantes fusiformes en las poblaciones salvajes está definida por el equilibrio entre la tasa de acumulación de mutantes y la tasa en que son eliminados por tener una eficiencia biológica menor (10-102 mutantes fusiformes por 106 células salvajes). Se propone que la selección de clones podría ser un mecanismo de evolución adaptativa en poblaciones de microalgas asexuales. Este evento opera mediante la selección de genotipos pre-selectivos que aparecen como consecuencia del incremento de la presión de selección como fruto de eventos catastróficos en el medio ambient

Adaptation of cyanobacteria and microalgae to extreme environmental changes derived from anthropogenic pollution

Nowadays are living in a global extinction period consequence of human activities that are altering biosphere-level processes. Microalgal populations are being exposed to by-products of human activities for the first time and little is known about their mechanisms of adaptation. Cyanobacteria and microalgae could to adapt to novel environments through selection on spontaneous mutations or through individual responses (i.e. resistant organisms arising by mutations occurring randomly prior to selective agent exposure or by direct and specific adaptation in response to selective agent). We are working on mechanisms of adaptation of these organisms to catastrophic environmental changes coming from residual materials of water pollution. Fluctuation analysis is the procedure to study this adaptive process. Cyanobacteria and microalgal species exposed to several pollutants (herbicides, antibiotics, heavy metals, sulphureous waters and others) showed resistant variants arise from rare spontaneous pre-selective mutations occurring prior to pollutant exposition. Spontaneous mutations seem to be enough to assure the adaptation of large microalgal populations. However, resistant mutants show diminished growth and photosynthesis.Estamos en un periodo de extinción global consecuencia de las actividades humanas y que están alterando los procesos de la biosfera. Las poblaciones de microalgas estan siendo expuestas por primera vez a estos productos fruto de la actividad antropogénica y sus mecanismos de adaptación son muy poco conocidos. Las cianobacterias y microalgas pueden adaptarse a nuevas condiciones ambientales a través de mutaciones espontáneas o a través de respuestas individuales (p.e. los organismos resistentes se pueden producir por mutaciones que ocurren antes de la exposición al agente selectivo, o por una respuesta específica y directa al contaminante). Nosotros hemos trabajado en los mecanismos de adaptación de estos organismos al cambio ambiental brusco debido a contaminantes del agua. El análisis de fluctuación es el procedimiento adecuado para el estudio del proceso adaptativo. Las especies de cianobacterias y microalgas expuestas a distintos contaminantes (herbícidas, antibióticos, metales pesados, aguas sulfurosas y otros…) muestran variantes resistentes que se producen por raras mutaciones espontáneas que ocurren antes de la exposición al contaminante. Estos mutantes resistentes mostraron una disminución del crecimiento y de la fotosíntesis respecto a la población sensible. Las mutaciones espontáneas pueden ser suficientes para asegurar la adaptación en las enormes poblaciones de microalgas

Microalgae biosensors for the detection of environmental contaminants: a review

Biosensores microalgales para la detección de contaminantes ambientales: una revisiónMicroalgae biosensors for the detection of environmental contaminants: a revie

El papel del fitoplancton en el cambio climático: ¿cuánto depende nuestro destino de unas pequeñas microalgas?

Nowadays, we are living in a rapid global change period in which around 30,000 species go extinct annually due to those human activities that are altering biosphere-level biogeochemistry processes. Biosphere level cycles may become less predictable as essential microbes succumb to climatic change and anthropogenic activities. In particular, since microalgae and cyanobacteria play an important role in control of global change because they are the principal primary producers of aquatic ecosystems producing around 50% total photosynthesis. Balance between respiration -oxidation (C6H12O6 + 6 O2 ==> 6 CO2 + 6 H2O) and photosynthesis (6 CO2 + 6 H2O ==> C6H12O6 + 6 O2) is the pacemaker of CO2 and consequently of climatic change. Investigating the differential capacity of the response of phytoplankton to human-induced environmental forcing has become a key issue to understanding further the future repercussions on the functioning of ecosystems at planetary level. Our studies show that different functional phytoplanktonic groups (ie. oceanic, coastal, coral-simbionts, continental phytoplankton…) have very different capability for adaptation to global change. The capacity of different microalgal species to adapt to global change can be explained in relation to population genetics structure, growth rate, mutation rate, ploidy, habitat preference and taxonomic group. Populations of oceanic microalgae showed the minimal capacity to adapt to change. Since open ocean is the biggest ecosystem on the Earth, future perspectives are not good.Hoy en día estamos viviendo un período de cambio global rápido en el cual alrededor de 30.000 especies llegan a extinguirse anualmente debido a las actividades humanas que están alterando los procesos biogeoquímicos a nivel de la biosfera. Los ciclos de la biosfera tal vez lleguen a ser menos predictibles si los microorganismos esenciales sucumben al cambio climático y a las actividades antropogénicas. En particular, las microalgas y cianobacterias juegan un importante rol en el control del cambio global pues son los principales productores primarios de los ecosistemas acuáticos, produciendo alrededor del 50% de la fotosíntesis total. El equilibrio entre respiración-oxidación (C6H12O6 + 6 O2 ==> 6 CO2 + 6 H2O) y fotosíntesis (6 CO2 + 6 H2O ==> C6H12O6 + 6 O2) marca la pauta del CO2 y consecuentemente del cambio climático. Investigar la capacidad diferencial de respuesta del fitoplancton al forzamiento ambiental inducido por los humanos ha llegado a ser clave para entender las futuras repercusiones sobre el funcionamiento de los ecosistemas a nivel planetario. Nuestros estudios muestran que los diferentes grupos funcionales del fitoplancton (p.e. fitoplancton oceánico, costero, simbionte de corales, continental…) tienen muy diferente capacidad de adaptarse al cambio global. La capacidad de las diferentes microalgas puede explicarse en relación a la estructura genética de la población, tasa de crecimiento, tasa de mutación, ploidía, preferencia de hábitat y grupo taxonómico. Las poblaciones de microalgas oceánicas son las que muestran la mínima capacidad de adaptación al cambio. Como el océano es el mayor ecosistema de la Tierra, las perspectivas futuras no son buenas

Diferenciación entre clones productores de tóxina y no tóxicos de Microcystis aeruginosa mediante el uso de lectinas

Microcystis aeruginosa (the most widespread toxic cyanobacteria worldwide) occurs in dense blooms composed of toxin-­‐producing and non-­‐toxic strains. Current microscopy techniques monitoring of toxic cyanobacteria are unable to distinguish toxic and non-­‐toxic strains. In contrast, a new assay using lectins is able to differentiate among the different M. aeruginosa strains based on microcystin production. We analyze thirty-­‐five cultured strains of M. aeruginosa isolated from 4 different blooms in three water supply reservoirs and a lagoon as well as a lot of M. aeruginosa colonies directly collected from field samples. All non-­‐toxic M. aeruginosa strains were positively bound with UEA-­‐1 lectin and by several other lectins. In contrast, the most toxic strains remain unbound. This procedure also was successful in field samples. Although other techniques allow for the differentiation between toxic and non-­‐toxic strains, none of them is as fast, simple and easy as lectin-­‐binding pattern.Microcystis aeuruginosa (la cianobacteria tóxica más extendida mundialmente) es la responsable de “blooms” o floraciones que están compuestos por cepas tóxicas y no tóxicas. Las técnicas de microscopia utilizadas actualmente no permiten distinguir entre las cepas tóxicas y las no tóxicas. Por el contrario, un nuevo procedimiento empleando lectinas es capaz de diferenciar entre las cepas de M. aeruginosa basándose en la producción de microcistina. Se analizaron treinta y cinco cepas aisladas de M. aeruginosa aisladas de cuatro blooms diferentes en tres depósitos de abastecimiento de agua y en una laguna, así como una gran cantidad de colonias de M. aeruginosa directamente recogidos de muestras de campo. Todas las cepas no tóxicas de M. aeruginosa fueron marcadas positivamente con la lectina UEA-­‐1 y por varias otras lectinas. Sin embargo, las cepas más tóxicas permanecieron sin marcar. Este procedimiento también tuvo éxito en muestras de campo. Aunque existen otras técnicas que permiten la diferenciación entre cepas tóxicas y no tóxicas, ninguna es tan rápida y simple como el marcaje por lectinas

Los polizones ignorados: dispersión por el mundo de las especies de microalgas exóticas mediante el “biofouling” que recubre el fondo de los barcos

Invasion by introduced species cause huge environmental damage and economic (estimated in $138 billion in USA). Marine ecosystems are specially affected by introduced species of toxin-producing microalgae. Ships ballast water has been considered the major vector in dispersion of phytoplankton. However, most ships do not use ballast water. Alternatively, we propose that the biofouling recovering the underwater body of ships is the main cause of microalgal dispersion. Antifouling paints (containing tributyltin, TBT or other toxics) are used to coat the bottoms of ships to prevent biofouling. After sampling biofouling recovering the underwater body of ships we demonstrate that numerous coastal, oceanic and toxin-producing microalgae species proliferates attached on bottoms of ships directly on TBT antifouling paint. These microalgae species should be resistant variants because antifouling paints rapidly destroy sensitive wild type microalgae. Consequently, the key to explain microalgae species transport via ships biofouling is know the mechanisms that allow to these species to survive long time attached to antifouling paint. A fluctuation analysis demonstrate that genetic adaptation by rare spontaneous mutation, which occurs by chance prior to antifouling exposure is the mechanism allowing adaptation of microalgae to antifoulig paints and their dispersion in the ships biofouling. Around 3 TBT-resistant mutants per each 10-4 wild type sensitive cells occurs in microalgal population. This assures a rapid colonization of ships bottoms to travel long-distances.La introducción de especies invasoras puede causar grandes problemas medioambientales y económicos (estimados en 138 billones de$ en USA). Los ecosistemas marinos se ven especialmente afectados por la introducción de microalgas tóxicas. El agua de lastre de los barcos está considerada como el mayor vector de dispersión de fitoplancton. Sin embargo, la mayoría de los barcos no tienen lastre de agua. Como alternativa, proponemos que el biofouling que recubre los barcos es la principal causa de dispersión de microalgas. Se utilizan pinturas antifouling (conteniendo tributil-estaño, TBT u otros tóxicos) para recubrir la obra viva de los barcos previniendo el biofouling. Despues de diversos muestreos de la obra viva en barcos demostramos que numerosas especies de microalgas costeras, oceánicas y productoras de toxinas son capaces de proliferar adheridas a la obra viva de los barcos, directamente sobre la pintura TBT antifouling. Estas microalgas deben de ser variantes resistentes porque el TBT rápidamente destruye las microalgas sensibles. Consecuentemente, la clave para explicar el transporte de las especies de microalgas en el biofouling de los barcos es conocer los mecanismos que permiten a las especies sobrevivir mucho tiempo sobre la pintura antifouling. Un análisis de fluctuación ha demostrado que la adaptación genética debida a raras mutaciones espóntaneas, que ocurren anteriormente a la exposición al TBT es el mecanismo que le permite a las microalgas adaptarse a la pintura antifouling y su posterior dispersión en el biofouling. Hay alrededor de 3 mutantes resistentes al TBT por cada 10-4 células sensibles en la población. Esto asegura la rápida colonización de la obra viva de los barcos para viajar largas distancias

Estimating albacore movement rates between the North Atlantic and the Mediterraneal from conventional tagging data

A tag attrition model is fit to albacore tag-recapture data in order to estimate albacore movement rates between the Atlantic and the Mediterranean. The estimated transfer rate from the Atlantic to the Mediterranean is not significantly different from zero, and the estimated annual transfer rate in the opposite direction, under the assumptions of the same catchability and reporting rates is 5,49%. Sensitivity tests to assumed reporting rates and relative catchabilities are performed, and observed lower recovery rates in the Mediterranean may suggest either a lower catchability or reporting rate in this area, that would give an even lower estimate of the transfer rate, which is also supported by information from later tag recaptures of fish tagged in the Mediterranean. The small impact of these transfer rates on stock assessment is discussed and a preliminary assessment of the amount of tagged fish needed in order to get accurate and precise estimates of these low transfer rates is also done by simulating different tagging scenarios.Un modèle de déperdition des marques est ajusté aux données de marquage-recapture du germon afin d’estimer les taux de déplacement du germon entre l’Atlantique et la Méditerranée. Le taux de transfert estimé de l’Atlantique à la Méditerranée n’est pas sensiblement différent de zéro, et le taux de transfert annuel estimé dans la direction opposée, en prenant comme postulat une capturabilité et des taux de soumission de données identiques, s’élève à 5,49%. On a réalisé des tests de sensibilité aux taux de soumission de données supposés et à la capturabilité relative. Les taux de récupération inférieurs observés en Méditerranée suggèrent éventuellement une capturabilité ou un taux de soumission de données plus faible dans cette zone, ce qui donnerait une estimation encore plus faible du taux de transfert. Cela est également appuyé par des informations provenant de récupérations tardives de marques de poissons marqués en Méditerranée. Le faible impact de ces taux de transfert sur l’évaluation du stock est discuté et une évaluation préliminaire du volume de poissons marqués nécessaire pour obtenir des estimations exactes et précises de ces faibles taux de transfert est également réalisée en simulant différents scénarios de marquage.Se ajusta un modelo de tasa de pérdida de marcas a los datos de marcado-recuperación de atún blanco con el fin de estimar las tasas de movimiento del atún blanco entre el Atlántico y el Mediterráneo. La tasa de transferencia estimada del Atlántico al Mediterráneo no se diferencia significativamente de cero, y la tasa de transferencia anual estimada en la dirección opuesta, bajo el supuesto de la misma tasa de capturabilidad y comunicación, es de 5,49%. Se realizaron pruebas de sensibilidad de las tasas de comunicación y capturabilidades relativas supuestas, y las tasas de recuperación inferiores observadas en el Mediterráneo pueden sugerir una tasa de capturabilidad o de comunicación más baja en esta zona, lo que proporcionaría una estimación aún más baja de transferencia, que se ve sustentada por la información de recuperaciones de marcas posteriores de peces marcados en el Mediterráneo. Se discute el bajo impacto de estas tasas de transferencia en la evaluación del stock y también se realiza una evaluación preliminar de la cantidad de peces marcados necesarios para obtener estimaciones precisas y exactas de estas bajas tasas de trasferencia mediante una simulación de diferentes escenarios de marcado