Habitat diversity of Poecilia formosa in the Río Purificación, Tamaulipas

Authors: de la Rosa Reyna, XF*1, Dobler, M2, Schlupp, I2, García de León, FJ1

Year: 1999 (xxxi)

Abstract

There have been many studies of the first unisexual vertebrate discovered, the gynogenetic molly, Poecilia formosa. This asexual species has existed for a long time, perhaps 100,000 years. Several studies indicate that P. formosa and other asexually reproducing (without recombination) organisms persist for longer periods than predicted by models based on accumulation of deleterious mutations. Contrary to general thought, gynogenesis is not perfect parthenogenesis, but is more a mode of reproductive adaptation that combines advantages of asexual and sexual reproduction. This supports the idea that ameiotic organisms are not as rare as initially thought. Along with the lack of genetic recombination in P. formosa, other mechanisms have also been found which permit some level of variation in this complex, such as triploidy, incorporation of subgenomic quantities of genetic material (microchromosomes), and masculinization of individuals. We present preliminary results from the Río Purificación, Tamaulipas, one of the few places in the world where one can find coexisting both the P. mexicanacomplex, the maternal ancestor of the species, and P. formosa, the Amazon molly. The objective is to determine the influence of habitat heterogeneity or variability of abiotic conditions on diversity and frequency of morphs in the P. formosa -complex. We measured water and air temperatures, dissolved oxygen, pH, nitrates, phosphates, hardness, conductivity and habitat (water) volume. During the dry season the river dried into isolated pools containing both P. mexicana and P. formosa. Eight of these pools, in ca. 1.5 km of the river bed, were analyzed. Water temperature varied from 21.8 to 28.2 (mean 25°C); dissolved oxygen from 5.93 to 9.36 (mean 7.11 ppm); pH from 7.6 to 8.05 (mean 7.8); nitrates (mean 0.18 ppm); hardness from 323.18 to 375.38 (mean 353.87 ppm); conductivity 467 to 522.8 (mean 496.95 µs); phosphates 32.14 to 121.43 (mean 64.28 ppm), and habitat volume 9 to 107 (mean 26.8 m 3). Dissolved oxygen, phosphates and habitat volume were the most variable parameters. Ratios of P. mexicana to P. formosa varied from 1.2:1 in Pool G to 8.3:1 in Pool E. Sex ratio (female:male) in P. mexicana was lowest in Pool E and ranged from a minimum of 2.4:1 to 12.3:1 in Pool F. Similarly, in P. formosa the minimum proportion of females to pseudomales was 11.2:1 in Pool A’ and the maximum was 71:1 in Pool B, although these values could be underestimated due to the difficulty of recognizing pseudomales. Results are discussed in light of the diverse mechanisms which contribute to genetic variability in the complex and habitat variability.

Resumen

Diversidad de habitats de Poecilia formosa en el Río Purificación, Tamaulipas Existen numerosos estudios del pez ginogenético, Poecilia formosa , el primer vertebrado unisexual descubierto. Esta especie asexual ha existido durante largo tiempo, tal vez 100,000 años. Diversos estudios indican que P. formosa y otros organismos con reproducción asexual (sin recombinación genética) persisten más tiempo del predicho por modelos basados en la acumulación de mutaciones deletéreas. Contrario a la idea general, la ginogénesis no es partenogénesis perfecta, sino una forma de reproducción adaptativa que combina las ventajas de la reproducción asexual y sexual. Esto apoya la idea de que los organismos ameióticos no son tan

raros como se pensaba inicialmente. Además de la falta de recombinación genética de P. formosa , se han identificado otros mecanismos que generan algo de variabilidad a este complejo, tal como la triploidía, la incorporación de cantidades subgenómicas de materia génetica (microcromosomas), y la masculinización de individuos. Se presentan aquí resultados preliminares del Río Purificación, Tamaulipas, uno de los pocos lugares en el mundo donde coexisten el complejo P. mexicana , el ancestro maternal de esta especie, y P. formosa , el topote del trópico. El objetivo es determinar cómo influye la heterogeneidad del hábitat o la variabilidad de factores abióticos en la diversidad y frecuencia de los morfotipos del complejo P. formosa . Se midieron la temperatura del agua y del ambiente, oxígeno disuelto, pH, nitratos, fosfatos, dureza, conductividad y volumen del hábitat (agua). Durante el período de estiaje el río se seca formando pozas aisladas con P. mexicana y P. formosa. Se estudiaron ocho pozas dentro de un área de casi 1.5 km a lo largo del río. La temperatura del agua varió de 21.8 a 28.2 (media = 25°C); oxígeno disuelto de 5.93 a 9.36 (media = 7.11 ppm); pH de 7.6 a 8.05 (media = 7.8); nitratos, media = 0.18 ppm; dureza de 323.18 a 375.38 (media = 353.87 ppm); conductividad de 467 a 522.8 (media = 496.95 µs); fosfatos de 32.14 a 121.43 (media = 64.28 ppm), y volumen del hábitat de 9 a 107 (media = 26.8 m 3). El oxígeno disuelto, los fosfatos y el volumen del hábitat fueron los parámetros que mostraron mayor variación. La proporción de P. mexicana con respecto a P. formosa varió de 1.2:1 en la Poza G a 8.3:1 en la Poza E. La proporción hembra:macho de P. mexicana fue menor en la Poza E y varió de 2.4:1 a 12.3:1 en la Poza F. Similarmente, en P. formosa la proporción mínima de hembra:pseudomacho fue de 11.2:1 para la Poza A’ con máximo de 71:1 en la Poza B, aunque estos valores podrían haber sido subestimados debido a la dificultad en reconocer los pseudomachos. Se discuten los resultados en el contexto de los diversos mecanismos que contribuyen a la variabilidad genética del complejo y a la variabilidad del hábitat.