Geographic variability and effect of environmental stressors on health biomarkers in two small cetaceans of northwestern Patagonia
| dc.contributor.advisor | Acevedo-Whitehouse, Karina | |
| dc.contributor.author | Espinosa Miranda, Cayetano | |
| dc.date.accessioned | 2024-01-02T20:16:37Z | |
| dc.date.available | 2024-01-02T20:16:37Z | |
| dc.date.issued | 2020 | |
| dc.description | Tesis (Doctor en Medicina de la Conservación) | es |
| dc.description.abstract | En cuanto aumentan las poblaciones humanas en las zonas costeras, también aumenta la presión sobre ellos a través de la modificación y destrucción del hábitat, la explotación no sostenible de los recursos y la contaminación marina. Actualmente, una de las principales preocupaciones para la conservación de pequeños cetáceos costeros en el sur de Chile, es el avance de la antropización del borde costero y la acuicultura intensiva. La Patagonia nor-oriental alberga poblaciones residentes de pequeños cetáceos, incluyendo al delfín chileno (Cephalorhynchus eutropia), único cetáceo endémico de Chile y al delfín austral (Lagenorhynchus australis). En este estudio, estoy respondiendo a la necesidad urgente de una investigación centrada en los efectos de las actividades humanas y los estresores ambientales sobre la salud de pequeños cetáceos. Propongo que los delfines que habitan en áreas altamente antropizadas, mostrarán cambios a nivel de microbioma cutáneo y perfiles de expresión más elevados de genes relacionados al sistema inmune, en comparación con aquellos animales que habitan en áreas de mínima antropización. Caractericé la composición y diversidad del microbioma de la piel de delfines chilenos y australes, y cuantifiqué los perfiles de expresión génica que codifican para la proteína de choque térmico 70, la proteína supresora de tumores p53 y lisozima, para determinar el efecto de los estresores sobre el microbioma y la expresión génica, en ambas especies. Cada especie de delfín albergó nueve linajes de bacterias que constituyeron su microbioma central (ASV que ocurren en ≥ 95% de las muestras de piel). Las comunidades microbianas de la piel de delfines australes y chilenos fueron marcadamente divergentes en la mayoría de las localidades. Interesantemente, en aquellas altamente antropizadas, todos los individuos mostraron microbiomas extremadamente similares. Comparando entre todas las localidades, los delfines de localidades altamente antropizadas tuvieron una composición microbiana marcadamente diferente, presentando una abundancia desproporcionadamente mayor de Vibrio y Halomonas, asociada con la presencia de Pseudoalteromonas y Alishewanella. La baja divergencia entre microbiomas observada en áreas altamente antropizadas sugiere que, en ambas especies de delfines, los microbiomas son conducidos hacia una homogenización comunitaria. Posiblemente, un conjunto de factores antrópicos estresantes que actúan en los hábitats de los delfines podría estar involucrado en la disminución de la diversidad microbiana. Se encontró una diferencia significativa en la expresión de la lisozima, siendo mayor en el delfín austral que en el chileno. Los perfiles de expresión de la proteína de choque térmico 70 y la proteína supresora de tumores p53, indicaron que las vías de respuesta relacionadas con el estrés celular y los mecanismos genoprotectores parecen responder a estresores ambientales de gran escala como, por ejemplo, variaciones interanuales causadas por anomalías climáticas. La expresión de la proteína supresora de tumores p53 fue la única que varió a través de los meses. En los tres casos, ninguno de los factores antropogénicos o espaciales fue informativo para explicar la variación de la expresión de los genes objetivo. En el contexto actual de cambios ambientales globales, es necesario poner un especial esfuerzo hacia comprender cuáles son los mecanismos usados por los animales para enfrentar los desafíos ambientales. Este estudio amplía el conocimiento sobre los parámetros de salud no convencionales en delfines y respalda que tanto los delfines australes como los chilenos, son sensibles a varios estresores presentes en el ambiente marino, actuando como especies centinelas para la calidad de los ecosistemas donde ellos habitan. Los resultados obtenidos son evidencia de que técnicas mínimamente invasivas pueden ser herramientas efectivas y sorprendentemente informativas sobre los parámetros de salud en cetáceos, lo que contribuirá a comprender cómo estas especies hacen frente a los desafíos ambientales. Finalmente, los avances logrados durante esta tesis permitirán realizar tempranas y rápidas estimaciones de salud en nuevas poblaciones de delfines. De esta manera, el conocimiento generado a través de estos métodos contribuirá a los esfuerzos de conservación dirigidos hacia las especies estudiadas y sus hábitats, proporcionará información valiosa para apoyar las decisiones de manejo, y contribuirá a enfrentar la crisis global de biodiversidad. | es |
| dc.description.abstract | As human populations increase in coastal areas, so does the pressure on coastal ecosystems through habitat modification and destruction, unsustainable exploitation of resources and marine pollution. Currently among the main concerns for the conservation of coastal small cetaceans in southern Chile is coastal human development and intense aquaculture. Northwestern Patagonia supports resident populations of small cetacean species, including the endemic Chilean dolphin (Cephalorhynchus eutropia), and Peale's dolphin (Lagenorhynchus australis). In this study I am responding to the urgent need for focused research on the effects of human activities and environmental stressors on small cetacean’s health, particularly in near‐shore populations that utilize highly degraded coastal habitats. I propose that, individuals that inhabit highly-anthropized areas will show changes at a skin microbiome level and increased expression profiles of immune-related genes, compared to those living in areas of minimal anthropization. Using molecular techniques, I characterized the composition and diversity of the skin microbiome of Chilean and Peale’s dolphins, and quantified the expression profiles of genes coding for heat‐shock protein 70, tumour suppressor protein p53 and lysozyme, three key immune-related genes in the skin of dolphins, to determine the extent of stressor effects on their microbiome and gene expression, in both species. Each dolphin species harbours nine bacteria lineages which constitute their core microbiome (ASVs that occur in ≥ 95% of skin samples). Seven of them were shared between both dolphin species, while two non-shared variants were found in each species. Skin microbial communities of Peale’s and Chilean dolphins were highly divergent in most locations. However, in those highly anthropized, the singularities of each individual microbiome are lost, and consequently all individuals show highly similar microbiomes. Dolphins that inhabit the most anthropized locations, had a markedly different microbial composition compared to those from other locations. Their skin microbiomes presented a disproportionately higher abundance of Vibrio and Halomonas, associated with the presence of Pseudoalteromonas and Alishewanella. Low divergence between microbiomes observed in highly anthropized areas suggests that in both Peale’s and Chilean dolphins, microbial communities were driven into homogenization. Possibly, a variety of anthropic stressors that act together in dolphins' habitats seem to be involved in the decrease of microbial diversity. A significant difference was found in the expression of lysozyme, being higher in Peale's dolphins compared to Chilean dolphins. The expression profiles of heat‐shock protein 70 and tumour suppressor protein p53, indicated that response pathways related to cellular stress and genoprotective mechanisms seem to respond to largescale environmental stressors, as for example, interannual variations caused by climatic anomalies. Tumour suppressor protein p53 was the only gene that varied over months. In all three cases, none of the anthropogenic or spatial factors were informative in explaining expression variation of target genes. In the current context of global environmental change, special attention must be paid to comprehend the mechanisms available to animals in order to face environmental challenges. This study expands our knowledge about unconventional parameters of dolphin health and supports that Peale’s and Chilean dolphins are sensitive to various stressors present in the coastal marine environment, acting as indicator species for the quality of the marine environment. The results here obtained are evidence that minimally invasive techniques can be effective and especially useful for collecting qualitative and quantitative information on health parameters in cetaceans, which can in turn, help understand how these species are facing environmental challenges. Finally, the advances achieved during this thesis regarding improvement of sampling techniques, molecular technique standardization and information processing, will allow quick and early health estimations of new populations of Peale’s and Chilean dolphins. In this way, knowledge generated through these methods will contribute to direct conservation efforts towards studied species and their environments, provide valuable information to support strategic management decisions, and aid in facing the global biodiversity crisis. | en |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.unab.cl/xmlui/handle/ria/54570 | |
| dc.language.iso | en | es |
| dc.publisher | Universidad Andrés Bello | es |
| dc.subject | Delfines | es |
| dc.subject | Investigaciones | es |
| dc.subject | Estrés | es |
| dc.subject | Antropización del Paisaje | es |
| dc.subject | Chile | |
| dc.subject | Patagonia | |
| dc.title | Geographic variability and effect of environmental stressors on health biomarkers in two small cetaceans of northwestern Patagonia | es |
| dc.type | Tesis | es |
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