Producto Integrador de Aprendizaje III: Análisis filogenético de los peces del orden Lampridiformes en base a secuencias del gen Citocromo Oxidasa 1 (COI)

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEÓN

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

Unidad de Aprendizaje: Evolución

Producto Integrador de Aprendizaje III: Análisis filogenético de los peces del orden Lampridiformes en base a secuencias del gen Citocromo Oxidasa 1 (COI)  

Grado escolar: Séptimo semestre

Grupo: 171                Turno: Matutino

Alumno: Javier Loreto Mata Gonzalez

Facilitador: Dra. Susana Favela Lara

Ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garza, Nuevo León a 7 de junio de 2018

Introducción

A lo largo del tiempo el orden de peces Lampridiformes ha tenido dificultad para ser clasificado dentro de los teleósteos, ya que según como sea analizado, su posición filogénica varía, dependiendo si se toman en cuenta las características morfológicas o moleculares para inferir las relaciones filogenéticas.

La clase Actinopterygii a la cual pertenece este tipo de peces, constituye a un gran número de las especies de vertebrados que aún viven. Los Lampridiformes son organismos primitivos comparados con la mayoría de los peces de otros ordenes de distintas clases de peces, la monofila del grupo se debe a diversas apomorfías, tres que se correlacionan con modificaciones evolutivas, como el mecanismo único de alimentación en las maxilar, que se desliza hacia adelante con la premaxila durante la mandíbula saliente.

Considerado como un grupo mono filogenético estas especies altamente evolucionadas y coloridas, no son comunes de ver inclusive dentro de colecciones sistemáticas. El orden se encuentra actualmente conformado por alrededor de 14 especies distribuidas en 10 géneros en cinco familias de peces.

Con una mezcla incierta de relaciones, las especies que conforman al orden se caracterizan por ser seres pelágicos que se encuentran entre 100 a 1000 metros de profundidad, las especies se encuentran distribuidas en todos los océanos por excepción de los polares; morfológicamente entre si son muy diferente, presentando especies que tienen cuerpos muy compactos, de tamaños muy pequeños o extremadamente largo, además, todas poseen una mandíbula superior muy protráctil, que puede o no presentar diminutos dientes, el cuerpo en la mayoría de las especies se encuentra libre de escamas, teniendo en su lugar una cubierta de guanina de consistencia viscosa, que les proporcional sus singulares coloraciones plateadas, si bien algunas especies presentan escamas estas son del tipo cicloide y  diminutas.

Objetivos

Realizar un análisis filogenético del orden Lampridiformes comparando las secuencias de 10 especies de dicho orden y una de un grupo externo del orden Anguilliformes, comparando secuencias nucleotídicas del gen Citocromo oxidasa I (COI) para comprender su filogenia.

        Objetivos específicos

• Realizar una revisión bibliográfica sobre la morfología y filogenia de las especies dentro del género.

• Analizar los resultados obtenidos en base al gen COI mediante el Sorfware Mega.
• Construir e interpretar un árbol filogenético con representantes del orden Lampridiformes.

Antecedentes

Johnson y Patterson (1993) realizaron las interrelaciones de los peces acantomorfos, reconocieron siete taxones monofiléticos los cuales son: Lampridiformes, Polymixiformes, Paracanthopterygii, Stephanoberyciformes, Beryciformes, Zeiformes y un nuevo taxón llamado Smegmamorpha, y concluyeron que los Percomorpha, tal y como estaban en aquellos tiempos se constituyen poilifileticamente, mientras que, los perciformes son probablemente parafiléticos.

Friedman (2015) realizó un estudio en el área de paleontología en donde, analizaba evidencia genética para establecer la evolución de los peces con aletas radiadas (Actinopterygii), en este concluyó que las principales divergencias entre actinopterigios vivos se han solidificado durante la última década, permitiendo la exploración sin precedentes de hipótesis de larga data sobre el origen de la biodiversidad de peces con aletas radiadas utilizando herramientas comparativas. El obstáculo que encontró para una mejor comprensión de la evolución actinopterigiana temprana es la ubicación incierta de los fósiles paleozoicos relativos entre sí y los linajes modernos.

Betancur et al., (2013), examinó la diversidad de peces óseos por medio de secuencias de ADN para 21 marcadores moleculares (un mitocondrial y 20 genes nucleares) para 1410 taxones de peces óseos, más cuatro especies de tetrápodos y dos grupos externos de condrictios (un total de 1416 terminales),  obtuvo como resultado un consenso considerable entre la morfología y las interrelaciones entre los grupos polifiléticos y monofiléticos, en donde los peces del orden Lampridiformes representan junto con otros ordenes incongruencias en el árbol filogenético, debido a su relación con los grupos de acantomorfos, difieren las diversas hipótesis que se han planteado sobre la morfología de la representación filogénica.

Martin J. (2015) estudió la filogenia, ontogenia y la distribución de los Lampridiformes, que muestra explicaciones y cambios dentro de la clasificación de estos organismos, logró establecer la clasificación más acertada de seis familias con sus respectivos géneros y subórdenes de estos peces, esto en base a muestras de tejido obtenidas de 14 taxas representativas del orden, para hacer pruebas genéticas, además de compararlos morfológicamente.

Near et al., (2013), resolvió la relación filogenética entre los peces acantoporos, debido a la gran diversidad de especies, mediante análisis de genes nucleares, logró resolver diversas incongruencias filogenéticas de distintos órdenes, tales como Paracanthopterygii como polifilético con un clado (BS = 91%) que contiene Polymixia y las truchas (Percopsiformes) como el primer linaje divergente de acantomorfos. Un clado que une Zeiformes (dories), Stylephorus (tubo-ojo) y Gadiformes (bacalao) se resuelve con un fuerte apoyo (BS = 100%). Los análisis filogenéticos anteriores habían resuelto Lampriformes (opahs) como el linaje hermano de todos los demás acantomorfos, pero nuestra filogenia molecular coloca al clado en una posición más derivada (BS = 99%) que el linaje hermano de Acanthopterygii o el clado que contiene dories, tube-eyes y bacalaos.

 Zemlak et al., (2009), analizó de una región estandarizada del gen citocromo oxidasa 1 (COI), se utilizó para examinar patrones de divergencia de secuencia entre poblaciones de 35 especies de peces de lados opuestos del Océano Índico, elegidas para representar diferentes estilos de vida desde costeros a costa afuera. Se presentaron divergencias profundas, detectadas dentro de ciertos taxones costeros y costeros / mar adentro, estas sugieren que los sistemas taxonómicos actuales subestiman sustancialmente la diversidad de especies. postuló que alrededor de un tercio de las 1000 especies de peces que se cree que unen las aguas sudafricanas y australianas en realidad representan dos taxones. las divergencias más marcadas detectados dentro de Priacanthus hamrur (8,91%), Sarba Rhabdosargus (10,01%), indicus Platycephalus (11,03%), Bodianus perditio (12,48 %), Parupeneus Heptacanthus (16.00%) y Otolithes ruber (16.24%). Una novena especie, Ariomma indica (3.39%), también mostró una gran divergencia. Las especies costeras / marinas revelaron menos excepciones; siete de las nueve especies mostraron baja divergencia, sino dos, Sphyrna lewini (3,5%) y Commerson Scomberomorus (3,6%), mostraron mucho mayor divergencia. Todas las cinco especies oceánicas mostraron divergencia genética muy limitada, que van desde menos de 0,10% en elatunes (Thunnus albacares, Euthynnus affinis) a un máximo de 0,53% entre individuos de opah (Lampris guttatus).

Metodología

Se realizó un análisis filogenético del orden Lampridiformes, seleccionado como especie u organismo raro, se usó el gen COI (principal subunidad del complejo citocromo c oxidasa, es una de las tres subunidades codificadas de ADN mitocondrial).

Se hizo una búsqueda de las secuencias genéticas de cada especie seleccionado con el gen ya establecido (COI) en la base de datos de GenBank, en base al número de pares de bases de igual o similar tamaño se seleccionaron. Después de haber seleccionado las secuencias de las 10 especies y el grupo externo con el cual se comparó, se descargaron dichas secuencias en formato FAST, para su uso posterior.

La visualización, edición y alineamiento de las secuencias del gen COI obtenidas en GenBank, se llevó acabo con el programa MEGA 7, donde fueron recortadas y se observaron los sitios conservados y variables entre las especies del orden Lampridiformes y el grupo externo Anguilliformes y posteriormente se analizó.

Finalmente, para la realización del árbol filogenético se construyó mediante el mismo programa ya mencionado. Para este procedimiento se le dio clic al comando Phylogeny en la opción construir árbol y se cargó el archivo de alineamiento de las secuencias ya antes realizado.

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