Título del Proyecto
Sistemas de apareamiento y comportamiento reproductivo de cangrejos marinos (Decapoda: Anomura & Brachyura)
Nombre del mentor
Alexandra Hiller, asociada de investigación de STRI
Sabrina Amador, científica de planta de STRI
Harilaos Lessios, científico de planta de STRI
Lugar de la pasantía
El trabajo de campo se llevará a cabo en localidades del Pacífico, cerca a Ciudad de Panamá (Punta Culebra, Veracruz e Isla Taboguilla) y en Chiriquí (Boca Chica y Boca Brava), y en las localidades caribeñas de Galeta y Bocas del Toro. El muestreo en algunas de las localidades del Pacífico está limitado a mareas negativas extremas.
Resumen y objetivos del proyecto
La evolución de los sistemas de apareamiento en animales sexualmente reproductivos es una consecuencia de la acción de selección natural sobre la escogencia de pareja y la optimización del éxito reproductivo individual.
Características ecológicas como el tipo de hábitat también juegan un papel importante en la evolución de los sistemas de apareamiento, dado que éstas contribuyen a las diferencias comportamentales y morfológicas entre machos y hembras. El apareamiento en animales está clasificado en dos sistemas generales, ambos respaldados por argumentos controversiales sobre la manera en que evolucionaron: monógamo y polígamo. Por qué sería ventajoso para machos o hembras aparearse con una vs. varias parejas? Juega la ecología de una especie un papel crucial en la ubicación de parejas sexuales? Tienen las especies de vida libre vs. las comensales (i.e., asociadas a otros invertebrados) diferentes sistemas de apareamiento?
Cuando los cangrejos se aparean, los machos transfieren espermatóforos a las hembras. Estas estructuras son cápsulas llenas de esperma, las cuales son utilizadas por las hembras para fertilizar sus huevos. Aunque el comportamiento reproductivo de una especie indique que el sistema de apareamiento es el polígamo, el destino del esperma tras la cópula es imperceptible al ojo humano.
En crustáceos decápodos (camarones, langostas y cangrejos) existe evidencia de que los huevos de una hembra fueron fertilizados por el esperma de uno o de varios machos. No es claro si todo el esperma almacenado por la hembra es usado para fertilizar sus huevos, si solo el esperma del macho más fuerte o apto es usado para fertilizar los huevos a través de la estratificación de esperma, si el esperma del macho menos fuerte o apto es removido activamente, o si ocurre competencia entre esperma.
El estudio de la evolución de diferentes sistemas de apareamiento en cangrejos marinos es una tarea compleja, y frecuentemente difícil por dos razones: i) involucra el entendimiento de la ecología y genética de poblaciones de una especie, y la documentación de los comportamientos innatos y aprendidos de machos y hembras, y ii) requiere hacer observaciones a largo plazo bajo el agua, lo que puede llegar a ser un reto, especialmente en el caso de especies que habitan sustratos expuestos a oleaje y corrientes fuertes.
En nuestro grupo de investigación estudiamos los sistemas de apareamiento en cangrejos marinos usando criterios ecológicos, comportamentales y genéticos. Llevamos a cabo observaciones del comportamiento reproductivo de los cangrejos a través de filmaciones en acuarios, específicamente diseñados para este fin. Determinamos la exitosa fertilización de los huevos por uno o varios machos por medio de la genotipificación de las hembras ovadas y sus crías (huevos fertilizados o larvas criadas en el laboratorio).
Objetivos de la tutoría
Le damos la bienvenida a estudiantes motivados para participar en trabajo de campo, laboratorio y computacional. Los pasantes aprenderán métodos para documentar, colectar y transportar invertebrados marinos, para mantener éstos en acuarios, y para documentar y analizar datos de comportamiento. Los pasantes también apoyarán el proyecto con trabajo y análisis moleculares requeridos para la genotipificación. Los estudiantes tendrán la oportunidad de discutir artículos científicos con los tutores, y de conocer a otros estudiantes y científicos de la comunidad de STRI, quienes trabajan en diversos temas de investigación.
Perfil deseado
Los estudiantes tendrán que trabajar bajo condiciones exigentes, dado que colectar cangrejos en el intermareal rocoso durante las mareas negativas implica desplazarse sobre rocas resbaladizas. El careteo (snorkeling) para colectar algunas especies exige nadar en áreas con fondos rocosos expuestas a fuerte oleaje y corrientes marinas. El mantenimiento de acuarios requiere una limpieza frecuente de altas descargas de lodo y sedimento. Los zancudos y un clima húmedo y caliente se suman a la diversión del trabajo de laboratorio húmedo. La manipulación de cangrejos exige paciencia y pasión para estudiar su biología. Varias horas al día de trabajo computacional son requeridas para inspeccionar videos, y codificar e interpretar los datos comportamentales. Interés en biología evolutiva, pasión por el trabajo de campo bajo condiciones físicas exigentes, experiencia en trabajo molecular y un entendimiento básico de genética son deseables.
Lista de lecturas sugeridas
Christy JH (1987) Competitive mating, mate choice and mating associations of brachyuran crabs. Bulletin of Marine Science 41: 177-191.
Baggio RA, Pil MW, Boeger WA, Patella LA, Ostrensky A, Pie MR (2011) Genetic evidence for multiple paternity in the mangrove land crab Ucides cordatus (Decapoda: Ocypodidae). Marine Biology Research 7: 520-524.
Bailie DA, Hynes R, Prodöhl PA (2011) Genetic parentage in the squat lobsters Munida rugosa and M. sarsi (Crustacea, Anomura, Galatheidae). Marine Ecology Progress Series 421: 173-182.
Ellis CD, Hodgson DJ, André C, Sørdalen TK, Knutsen H, Griffiths AGF (2015) Genotype reconstruction of paternity in European lobsters (Hommarus gammarus). PLoS ONE 10: e0139585.
Hiller A, Viviani CA, Werding B (2010) Hypercarcinisation: an evolutionary novelty in the commensal porcellanid Allopetrolisthes spinifrons (Crustacea: Decapoda: Porcellanidae). Nauplius 18 (1): 95-102.
Hiller A, Lessios H (2017) Phylogeography of Petrolisthes armatus, an invasive species with low dispersal ability. Nature Scientific Reports 7: 3359.
Molenock J (1975) Evolutionary aspects of communication in the courtship behavior of four species of Anomuran Crabs (Petrolisthes). Behaviour 53: 1-30.
Toonen RT (2004) Genetic evidence of multiple paternity of broods in the intertidal crab Petrolisthes cinctipes. Marine Ecology Progress Series 270: 259-263.
Yocachonis T, McKeon CS, Windsor A, Stillman JH (2020) Multiple paternity in the intertidal zone porcelain crab Petrolisthes cinctipes Randall, 1840 (Decapoda: Anomura: Porcellanidae) is a life-history strategy that increases fitness during heat stress. Journal of Crustacean Biology 40: 684-691.
Werding B, Christensen B, Hiller A (2016) Three way symbiosis between a goby, a shrimp and a crab. Marine Biodiversity 46: 897-900.
