Group living in the kelp Lessonia spicata
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Date
2015
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Abstract
La vida en grupo (sociabilidad) tiene consecuencias ecológicas que afectan las probabilidades de supervivencia y reproducción de los individuos. Ella crea oportunidad tanto para la cooperación cuanto para el conflicto. En última instancia, el balance entre los beneficios y costos en adecuación biológica determina el valor adaptativo de la vida en grupo en un dado ambiente. Cuando los individuos se agrupan con parientes cercanos, ellos pueden obtener beneficios indirectos a pesar de sufrir potenciales costos directos. Así, para la comprensión del valor adaptativo de la vida en grupo se requiere que se respondan cuestiones como: ¿Cuáles son los costos y beneficios relacionados a la sociabilidad? ¿Cuán frecuentemente parientes cercanos interactúan en poblaciones naturales? ¿Cuál es el grado de parentesco dentro de los grupos? En esta tesis, enfrenté el desafío de contestar estas preguntas utilizando el kelp Lessonia spicata, cuyos individuos (genotipos) se pueden fusionar originando plantas quiméricas, compuestas por dos o más líneas celulares provenientes de diferentes cigotos, como modelo de estudio para investigar las ventajas selectivas del quimerismo, un tipo peculiar pero común, de vida en grupo.En el primer capítulo de esta tesis, evalué los efectos del quimerismo sobre la reproducción (un componente de adecuación biológica normalmente no evaluado en los estudios con quimeras) en los niveles del genotipo y de la planta. Cuantifiqué la frecuencia de quimerismo en poblaciones naturales de L. spicata, comparé la inversión reproductiva genotípica promedio entre plantas quiméricas y no quiméricas y estimé el éxito reproductivo genotípico y de la planta, en plantas quiméricas y no quiméricas. En el segundo capítulo, analicé la relación entre dispersión, estructuración genética a muy pequeña escala y formación de grupos compuestos por parientes cercanos. Utilizando analices de asignación parental y de autocorrelación espacial, evalué la forma del kernel de dispersión y la presencia de estructuración genética a muy pequeña escala (40-100m) en poblaciones de L. spicata. Posteriormente, investigué la influencia de la estructuración genética en la agrupación de parientes.La frecuencia de plantas quiméricas fue alta (60-90%) en poblaciones naturales del kelp L. spicata. En general, no fueron encontrados beneficios o costos en éxito reproductivo genotípico relacionados a la vida en grupo. Sin embargo, en el nivel de la planta, el quimerismo aumentó tanto el éxito reproductivo, cuanto la probabilidad de reproducirse, principalmente debido al aumento del número de genotipos que se reproducen en plantas quiméricas. Este estudio sugiere que la vida en grupo resulta en beneficios en reproducción para L. spicata. Los kernels de dispersión mostraron que la mayoría de los eventos de reclutamiento ocurrió a cortas distancias de la fuente parental (14-40m), a pesar de la heterogeneidad observada entre los sitios de estudio. De la misma manera, uno de los sitios presentó estructuración genética significativa en la coorte de reclutas. Además, encontré concordancia entre la presencia de estructuración genética en reclutas y parentesco significativo dentro de grupos en plantas adultas, lo que sugiere que la estructuración genética a pequeña escala puede llevar a la agrupación de parientes cercanos en poblaciones de L. spicata. De esta forma, este estudio ha demostrado que la dispersión limitada puede causar estructuración genética a pequeña escala en L. spicata.Entonces, la alta ocurrencia de quimeras en poblaciones naturales parece resultar de la fusión de genotipos altamente endogámicos, potencialmente involucrando también beneficios en adecuación biológica inclusiva. Esta tesis ha generado conocimiento importante sobre la vida en grupo en L. spicata que complementa estudios previos sobre quimerismo en algas marinas. Diversas evidencias parecen indicar que el quimerismo es una estrategia adaptativa en algas marinas: i) este es común en varias especies de algas verdes, rojas y cafés; ii) confiere ventajas selectivas en estadios tempranos del ciclo de vida; iii) su frecuencia parece estar relacionada a condiciones ambientales estresantes; iv) aumenta la densidad the reproductores; v) probablemente ocurre mayormente entre parientes cercanos, sugiriendo la posibilidad de beneficios indirectos dentro de grupos. Estudios futuros que investiguen los efectos del parentesco sobre diferentes componentes de adecuación biológica son necesarios para un completo entendimiento de los mecanismos responsables por la evolución y la mantención del quimerismo en L. spicata y en otras algas marinas.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias Biológicas, mención Ecología)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2015