Título del Proyecto

Diversidad y distribución de tiburones y rayas en el Pacífico Oriental Tropical usando ADN ambiental

Nombre del mentor

Dr. Matthieu Leray, STRI Staff
leraym@si.edu, leray.upmc@gmail.com

Lugar de la pasantía

Laboratorio Naos

Resumen y objetivos del proyecto

Las actividades humanas son responsables de importantes disminuciones en el tamaño de las poblaciones y la extinción local de especies en la mayoría de los ecosistemas del mundo. La “defaunación” marina ha afectado de manera desproporcionada a los elasmobranquios (tiburones y rayas) debido a su alto valor económico. Un estudio reciente estima que la abundancia de tiburones oceánicos ha disminuido en un 71 % desde 1970 debido a la sobrepesca, y que las tres cuartas partes de las especies pueden estar en peligro de extinción. Sin embargo, la magnitud de las consecuencias ecológicas del declive de la mayoría de las especies costeras y altamente móviles siguen siendo difíciles de cuantificar debido a la ausencia de datos históricos. Además, al ser animales intrínsecamente tímidos y escurridizos, son difíciles de censar y estudiar. La escasez de información sobre la distribución y el comportamiento de los tiburones y rayas, al mismo tiempo, desafía el diseño de estrategias de conservación efectivas.

Las Áreas Marinas Protegidas (AMP) se usan cada vez más como una estrategia para proteger y gestionar las poblaciones de elasmobranquios. Las AMP están destinadas a disminuir la presión de la pesca, al tiempo que reducen factores de estrés locales. Sin embargo, a menudo se diseñan sin suficiente información sobre la biología y ecología de los tiburones y las rayas. Para las AMP que ya están en funcionamiento, sigue existiendo una incertidumbre sustancial con respecto a qué especies se benefician de éstas y cómo. Esto se debe a que muchos métodos tradicionales de estudio y seguimiento de tiburones y rayas no pueden proporcionar información al ritmo necesario para apoyar la conservación.

Cada animal en la Tierra tiene una firma de ADN única. Este material genético se disemina constantemente en el entorno circundante en forma de sangre, mucosidad y desechos. Ahora podemos aislar y secuenciar códigos de barras de ADN a partir de cantidades diminutas de moléculas de ADN, a menudo degradadas, en agua de mar y sedimentos (ADN ambiental o eDNA) para identificar tiburones y rayas, incluyendo a especies pelágicas. Estamos aprovechando al máximo estos avances metodológicos para hacer preguntas clave que son fundamentales para avanzar en la conservación de los elasmobranquios.

Nuestros objetivos son:

- Usar enfoques de secuenciación de eDNA altamente sensibles para caracterizar la distribución de especies que rara vez o nunca se han observado en el Pacífico Oriental Tropical de Panamá, aunque las condiciones ecológicas y ambientales en el área sugieran que deberían estar presentes. Eso incluye tiburones migratorios con baja densidad poblacional que potencialmente utilizan áreas del Pacífico Oriental Tropical como zona de alimentación y/o reproducción, y especies en peligro de extinción (p. ej., pez sierra, tiburón martillo y tiburón ballena).

- Identificar migraciones estacionales de tiburones y rayas comercialmente importantes y/o protegidos.

- Caracterizar la dinámica de la población de tiburones y rayas vulnerables utilizando enfoques de genética de poblaciones basados ​​en eDNA.

- Desarrollar recursos genómicos (secuenciación del genoma de baja cobertura) para especies de tiburones y rayas del Pacífico Oriental Tropical.

Objetivos de la tutoría

Los pasantes trabajarán directamente con un equipo de estudiantes latinoamericanos de pregrado y posgrado, además de una reunión semanal con su mentor académico para conversar sobre los objetivos y el progreso del proyecto. Los pasantes tendrán la oportunidad de participar en cada componente de este proyecto (trabajo de campo, laboratorio y análisis de datos). El proyecto implica la recolección y el procesamiento de muestras en lugares remotos para el análisis genético, la capacitación en el laboratorio molecular, el procesamiento de datos de secuencias para el análisis de la genética de poblaciones, el análisis de la estructura y el mapeo de las comunidades, y la preparación de presentaciones orales y comunicaciones escritas para diversas audiencias.

Lista de lecturas sugeridas

Boussarie, G., Bakker, J., Wangensteen, O. S., Mariani, S., Bonnin, L., Juhel, J.-B., Kiszka, J. J., Kulbicki, M., Manel, S., Robbins, W. D., Vigliola, L., & Mouillot, D. (2018). Environmental DNA illuminates the dark diversity of sharks. Science Advances, 4(5), eaap9661. https://doi.org/10.1126/sciadv.aap9661

Davidson, L. N. K., & Dulvy, N. K. (2017). Global marine protected areas to prevent extinctions. Nature Ecology & Evolution, 1(2), 1–6. https://doi.org/10.1038/s41559-016-0040

Dirzo, R., Young, H. S., Galetti, M., Ceballos, G., Isaac, N. J. B., & Collen, B. (2014). Defaunation in the Anthropocene. Science, 345(6195), 401–406. https://doi.org/10.1126/science.1251817

Dulvy, N. K., Simpfendorfer, C. A., Davidson, L. N. K., Fordham, S. V., Bräutigam, A., Sant, G., & Welch, D. J. (2017). Challenges and priorities in shark and ray conservation. Current Biology, 27(11), R565–R572. https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.04.038

MacKeracher, T., Diedrich, A., & Simpfendorfer, C. A. (2019). Sharks, rays and marine protected areas: A critical evaluation of current perspectives. Fish and Fisheries, 20(2), 255–267. https://doi.org/10.1111/faf.12337

McCauley, D. J., Pinsky, M. L., Palumbi, S. R., Estes, J. A., Joyce, F. H., & Warner, R. R. (2015). Marine defaunation: Animal loss in the global ocean. Science, 347(6219). https://doi.org/10.1126/science.1255641

Pacoureau, N., Rigby, C. L., Kyne, P. M., Sherley, R. B., Winker, H., Carlson, J. K., Fordham, S. V., Barreto, R., Fernando, D., Francis, M. P., Jabado, R. W., Herman, K. B., Liu, K.-M., Marshall, A. D., Pollom, R. A., Romanov, E. V., Simpfendorfer, C. A., Yin, J. S., Kindsvater, H. K., & Dulvy, N. K. (2021). Half a century of global decline in oceanic sharks and rays. Nature, 589(7843), 567–571. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03173-9

Postaire, B. D., Bakker, J., Gardiner, J., Wiley, T. R., & Chapman, D. D. (2020). Environmental DNA detection tracks established seasonal occurrence of blacktip sharks (Carcharhinus limbatus) in a semi-enclosed subtropical bay. Scientific Reports, 10(1), 11847.

Truelove, N. K., Andruszkiewicz, E. A., & Block, B. A. (2019). A rapid environmental DNA method for detecting white sharks in the open ocean. Methods in Ecology and Evolution, 10(8), 1128–1135. https://doi.org/10.1111/2041-210X.13201