Parasites in a gynogenetic complex of poeciliid fishes, Poecilia formosa and P. latipinna

Authors: Tobler, Michael, Schlupp, Ingo

Year: 2005 (xxxvii)

Abstract

The maintenance of sexual reproduction as compared to its supposed costs is a major paradox in evolutionary biology. The Red Queen hypothesis, which states that sexual reproduction (sex) is an adaptation to fastevolving parasites, is currently one of the most recognized explanations for the near ubiquity of sex, and predicts that asexual lineages should suffer from higher paras ite loads if they coexist with closely related sexual lineages. Poecilia formosa, Amazon molly, is one of the few clonal vertebrates, and must always coexist with a closely related sexual species due to its gynogenetic mode of reproduction. All-female, gynogenetic lineages require sperm from closely related species to trigger embr yogenesis, even though inheritance is strictly clonal. We tested the prediction of the Red Queen hypothesis using four populations of P. formosa from Texas. In these populations, sailfin molly, P. latipinna, serves as sperm donor. Both species harbor a diverse parasite fauna but, contrary to prediction, no differences in para site load could be detected between them, neither if individual parasitization indices nor if single parasite pr evalences were compared. Future studies are needed to confirm, if and how differences in genetics, life history strategies, ecology and behavior between asexuals and sexuals contribute to this result.

Resumen

Parásitos en un complejo ginogenético de peces poecilidos, Poecilia formosa y P. latipinna El sostenimiento de la reproducción sexual comparado a sus supuestos costos constituye una paradoja mayor en biología evolutiva. La hipótesis de la Reina Roja , la cual establece que la reproducción sexual (sexo) es una adaptación a los parásitos que e volucionan rápido, es en la actualidad una de las explicaciones con mayor reconocimiento para la casi ubicuidad de sexo, y predice que los linajes asexuales deberían sufrir de cargas más grandes de parásitos si coexisten con linajes sexuales cercanamente emparentados. El topote amazona, Poecilia formosa, es uno de los pocos vertebrados clonales y debe siempre coexistir con una especie sexual cercanamente emparentada, debido a su modo ginogenético de reproducción. Todos los linajes ginogenéticos – siendo los individuos todas hembras – requieren de espe rma de especies parientes cercanas para disparar la embriogénesis, aún cuando la herencia es estrictamente clonal. En este estudio pusimos a prueba la predicción de la hipótesis de la Reina Roja usando cuatro poblaciones de P. formosa de Texas. En esas poblaciones el topote velo negro, P. latipinna, funciona como el donador de esperma. Ambas especies albergan una diversa fauna parásita pero, contrario a la predicción, no se pudieron detectar diferencias en la carga de parásitos entre ellas, ni en los índices individuales de parasitación ni cuando se compararon las predominancias de parásitos

individuales. Se requieren estudios para confirmar – si las hay – cómo las diferencias en genética, estrategias del ciclo de vida, la ecología y la conducta entre especies sexuales y asexuales contribuyen a este resultado. Valdés, Arcadio1; Ángeles, María E.*1; Reséndiz, Alejandro1; García, Sergio2 (1-Laboratorio de Acuacultura, Facultad de Ciencias Biológicas, Un iversidad Autónoma de Nuevo León; 2-Laboratorio de Acuacultur a, Unidad Académica de Ecología Marina, Universidad Autónoma de Guerrero, Acapulco) Advances in conservation and reproduction in laboratory of Megupsilon aporus (Cyprinodontidae), a species extinct in the wild in Nuevo León state, México ABSTRACT Megupsilon aporus (Miller & Walters, 1972) is an endemic species which originally lived in the spring (now dry) at Ejido El Potosí in Galeana, Nuevo León. According to Appendix II of the Official Mexican Norm NOM-059-ECOL-2001, published in the country’s Federal Register on 6 March 2002, the species is categorized as at risk and probably extinct in the wild. Sinc e 1985, the species has been maintained in aquariums in the Aquaculture Laboratory of the Biological Scien ces Faculty, Autonomous Un iversity of Nuevo León (UANL). During 2002, in order to maintain and rear the species in captivity, the observations made by Valdés and Sotelo (1987) on management of feeding and water temperatures for Cyprinodon alvarezi , were also deemed appropriate for M. aporus. From 2002 to date, we have tested: 1) aquariums measuring 18 x 26 x 18, 30 x 40 x 20, and 40 x 60 x 30 cm for holding adults; 2) from a single pair to different proportions of females and males in the aquariums; 3) mops of yarn, varying in number and combinations of colors and positions within an aquarium, as egg-laying substrates; 4) foods for adults varying from a mixture of sea food with 47% protein content, Tetramin™ flakes, mosquito larvae, and grated beef heart (as separate food items or as combinations); 5) water temperatures of 24, 26, and 28°C; and 6) intervals of egg collections from daily to every 2 or 4 days. The eggs collected are placed in plastic boxes measuring 60 x 15 mm and containing a bit of methylene blue for fungus control, and placed near a heat-providing lamp. For feeding the resulting larvae, we have tested parameciums with ground-up Tetramin™ flakes, and parameciums with ground-up dried shrimp. Early juveniles are fed first-instar mosquito larvae. Later, juveniles are placed outside the laboratory in concrete tanks (covered with plastic mesh to avoid predators) and fed grated beef heart alternating with mosquito larvae. To date, we have had best results using: 1) one male and female adult pair per aquarium measuring 30 x 40 x 20 cm; 2) a single mop of yarn, combining dark blue and light green colors, placed at the bottom of the aquarium for egg-laying substrate; 3) mosquito larvae as food; 4) temperature of 26°C; and 5) daily collection of eggs, because the female parent will eat them (but not the male parent). We have observed percentages of egg fertility varying from 40 to 100% in direct relation to the diet, demonstrating that food type is an important factor in fertility (and not endogamy as has been suggested). In the laboratory at UANL, we currently have a stable population of M. aporus maintained since 1985. RESUMEN Avances en la conservación y reproducción en condiciones de laboratorio de Megupsilon aporus (Cyprinodontidae), especie extincta en el medio silvestre de Nuevo León, México Megupsilon aporus (Miller & Walters, 1972) es una especie endémica cuya localidad de origen era el manantial (actualmente seco) del Ejido El Potosí en Galeana, Nuevo León. Según el Anexo II de la Norma Oficial Mexicana (NOM)-059-ECOL-2001, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 6 de Marzo del 2002, esta especie se encuentra en la categoría de riesgo: “Probablemente ex tincta en el medio silvestre”. Desde 1985, se ha mantenido a esta especie en acuarios en el Laboratorio de Acuacultura de la Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL). Para mantener y reproducir en cautiverio a esta especie, en el año 2002, se retomar on las observaciones hechas por Valdés y Sotelo (en 1987) en el manejo de la alimentación y temperatura del agua en Cyprinodon alvarezi, concluyendo que se pueden aplicar los mismos manejos en M. aporus. Desde el 2002 a la fecha, se han probado: 1) acuarios para los padres con medidas de 18 x 26 x 18, 30 x 40 x 20, y 40 x 60 x 30 cm.; 2) desde una pareja hasta diferentes proporciones de hembras y machos en los acuarios; 3) como material de ovipostura, motitas de estambre, variando en cantidad y combinación de colores, así como su posición dentro del acuario; 4) los adultos se han alimentado con una dieta alternando entre una mezcla preparada con mariscos de 47% de proteína, hojuela Tetramin™, larvas de culícidos, y ralladura de corazón de res (tanto separado cada tipo de alimento como combinaciones de algunas de ellas); 5) temperaturas del agua de 24, 26 y 28°C; y 6) los intervalos de colecta de huevecillos a diario, cada 2 y 4 días. Los huevecillos colectados se colocan en cajas Petri plásticas de 60 x 15 mm, con un poco de azul de metileno

para evitar la proliferación de hongos, y cerca de una lámpara que les suministra calor. Para las larvas, se han probado alimentos de paramecio con hojuela Tetramin™ molida, y paramecio con camarón seco molido. Para los juveniles tempranos, se les ha administrado larvas de culícidos de primera fase. Después, los juveniles se pasan a piletas de concreto en el exterior del laboratorio (cubiertas con malla plástica, para evitar depredadores), y se alimentan con ralladura de corazón de res alternando con larvas de culícidos. Hasta el momento, se han obtenido mejores resultados cuando se ha utilizado: 1) una hembra y un macho por acuario de 30 x 40 x 20 cm; 2) material de ovipostura de una motita de estambre, en combinación de colores de azul oscuro y verde claro, colocada en el fondo del acuario ; 3) alimento de larvas de culícidos; 4) temperatura de 26°C; y 5) la colecta diaria de huevecillos, ya que las hembras se comen los huevecillos (no así los machos). Se ha observado porcentajes de fertilidad de los huevecillos que van desde un 40 hasta el 100% en relación directa con la dieta, demostrando que la alimentación es un factor importante en la fertilidad (y no la endogamia como se ha manejado). En el laboratorio de la UANL, actualmen te se cuenta con una población estable de M. aporus desde 1985.