Comunicación química de anuros : una perspectiva integral a partir de aspectos comportamentales, morfológicos y químicos en dos especies de Hypsiboas (Amphibia: Anura: Hylidae)

• Autores: Brunetti, Andrés E.
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Faivovich, Julián; Cabrera, Gabriela Myriam
• Materia: ANUROS; COMPUESTOS VOLATILES; COMUNICACION MULTIMODAL; DIVERSIDAD QUIMICA; GLANDULAS; PEPTIDOS; ANURANS; CHEMICAL DIVERSITY; GLANDS; MULTIMODAL COMMUNICATION; PEPTIDES; VOLATILE COMPOUNDS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La piel de los anfibios es un órgano dinámico con una enorme diversidad de funciones. Una característica compartida por prácticamente todas las especies de anfibios es lapresencia de dos tipos de glándulas dérmicas, mucosas y serosas. A pesar de la similitudestructural, estas glándulas pueden presentar una gran variabilidad morfológicaalcanzando un alto grado de especialización en el cumplimiento de dos funciones, lacomunicación química y la defensa contra predadores. Desde un aspecto bioquímico, elanálisis de las secreciones glandulares posee un potencial enorme dado la diversidad decompuestos. Los estudios desarrollados en algunos de ellos (i.e., péptidos, alcaloides,aminas biogénicas) permite tener una idea aproximada de la variación estructural yfuncional. Sin embargo, es limitado el conocimiento que se tiene sobre la química de loscompuestos volátiles y de los componentes secretados por las glándulas de la piel sexualmente dimórficas (SDSGs); fuente potencial de feromonas. Tradicionalmente los estudios de comunicación en los anuros se focalizaron en el análisis de las señalesacústicas, aunque existían reportes aislados de la participación de otras señales (i.e.,visual, química, táctil) en algunas especies. Los trabajos recientes muestran que estasseñales tienen una distribución taxonómica mucho mayor a la considerada inicialmente,en tanto que la co-ocurrencia de distintas señales sugieren la existencia decomunicación multimodal en algunas especies. En la presente tesis se abordaronaspectos morfológicos, químicos y comportamentales de las secreciones glandulares endos especies de Hypsiboas, considerando un contexto reproductivo en H. punctatus y uncontexto defensivo en H. pulchellus. Se analizó la estructura y la ultraestructura de la piel de las regiones mental,lateral, dorsal y ventral en machos y hembras de H. punctatus. Se identificaron dos tiposde SDSGs, en las regiones mental y lateral de los machos, representando el primer casode co-ocurrencia de diferentes SDSGs en una misma especie de anuro. A partir de estos resultados se caracterizó la variación estructural e histoquímica, y se estudió laevolución de las glándulas mentales y laterales en 28 especies de Cophomantini, incluyendo representantes de prácticamente todos los grupos de especies. La ocurrenciade estas glándulas, al igual que la variación morfológica, presenta una distribucióntaxonómica compleja con diferentes niveles de homoplasia. A partir del análisis de lassecreciones de las glándulas dorsales de machos y hembras se determinó la estructuraprimaria de 13 péptidos y se identificaron dos compuestos relaciones con alcaloides. Seidentificó un péptido presente exclusivamente en las secreciones de las glándulas mentaly lateral de los machos. Los estudios comportamentales en el campo y en condicionescontroladas de laboratorio, mostraron que los machos de H. punctatus son territoriales yposeen un repertorio vocal complejo con al menos siete cantos diferentes asociados acontextos particulares. Las hembras elegirían a los machos en base a la información delas señales acústicas y químicas, lo que sugiere la existencia de comunicaciónmultimodal en esta especie. El estudio morfológico e histoquímico de las glándulas de H. pulchellusevidenció la presencia de las dos glándulas comunes de los anfibios (mucosas yserosas). Sin embargo, los análisis de estructura, ultraestructura y de los mecanismosfisiológicos de descarga permiten inferir que las glándulas serosas cumplirían diversasfunciones, entre ellas almacenar los componentes volátiles secretados en situaciones deestrés. Estas glándulas presentan una mayor concentración en la región escapular, lo quepodría relacionarse con estrategias defensivas. A partir del análisis de las secreciones delas glándulas dorsales de machos y hembras se determinó la estructura primaria de 17péptidos y se identificaron dos compuestos relaciones con alcaloides. Las secuenciaspeptídicas de H. pulchellus e H. punctatus presentan una gran variabilidad. Estoscompuestos no fueron publicados anteriormente, aunque algunos de los péptidos presentaron una gran similitud con los descriptos en otras especies de Cophomantini. Secompararon las secuencias de todos los péptidos identificados hasta el momento en estatribu. El solapamiento de las secuencias de los péptidos de H. pulchellus e H. punctatuscon partes de péptidos mayores de otras especies sugiere la existencia de endopeptidasas específicas. Se caracterizó la fracción volátil de las secreciones de laregión dorsal y lateral en H. pulchellus e H. riojanus. Se identificaron 42 compuestos (40 en H. pulchellus y 37 en H. riojanus) pertenecientes a nueve grupos funcionales, loque constituye la mayor diversidad de compuestos volátiles identificados en una especiede anfibio. Los diferentes componentes tendrían distinto origen y función.
The skin of amphibians is a dynamic organ with diverse functions. Almost all thespecies of this group of vertebrates possess two types of dermal glands, mucous andserous glands. Despite the structural similarities within each glandular type, they mayhave a great morphological variation getting a high degree of specialization related tochemical communication and defense against predators. From a biochemicalperspective, and given the high diversity of their compounds, researches on theglandular secretions have an enormous potential. In particular, the studies performed onsome of them (i.e., peptides, alkaloids, biogenic amines) allowed a generalunderstanding of their structural and functional diversity. However, knowledge of thechemical composition of the volatile secretions, as well as from the secretion ofsexually dimorphic skin glands (SDSGs; a likely source of sexual pheromones) inanurans, is very limited. Although there are isolated reports of the existence of differentsignals used for communication in some species (i.e., visual, chemical, tactile), studiesof communication in anurans have traditionally focused in the analysis of acousticsignals. Nonetheless, recent investigations show that those considered rare signals havea wide taxonomic distribution, whereas the simultaneous occurrence of some of themsuggest the existence of multimodal communication in several species. In this thesis areexamined morphological, chemical and behavioral aspects from de glandular secretionsof two species of Hypsiboas, considering a reproductive context in H. punctatus, and adefensive context in H. pulchellus. The structure and ultrastructure of skin from mental, lateral, dorsal, and ventralregions, was examined in males and females of H. punctatus. Two types of SDSGswere identified en mental and lateral regions of males. These results represent the firstcase of co-occurrence of different SDSGs in a single species. The structural andhistochemical variation, as well as the evolution, of mental and lateral glands wasanalyzed in Cophomantini from samples of 28 species including at least a representativeof almost all group of species of this clade. The occurrence of mental and lateral glandsand their morphological variation have an intricate taxonomic distribution with differentlevels of homoplasy. Thirteen peptides and two compounds related with alkaloids wereidentified from dorsal secretions of males and females. One peptide was foundexclusively from mental and lateral secretions of males. Behavioral studies performedin the field and under laboratory controlled conditions showed that males are territorial. They emit at least seven different type of calls associated to specific biological contexts. Females would choose their mates on acoustic and chemical signals, which suggest theexistence of multimodal communication in this species. Morphological and histochemical studies of the skin of H. pulchellus revealedthe presence of the two typical mucous and serous glands of amphibians. However, adetailed structural and ultrastructural analysis, as well as the physiological assessmentof the release mechanism of gland secretion, suggests that serous glands have severalfunctions. One of these functions is to accumulate, and under stress situations, secretevolatile compounds. These glands are highly concentrated in the scapular region, whichis possible related to defensive strategies. Seventeen peptides and two compoundsrelated with alkaloids were identified from dorsal secretions of males and females. Thepeptide sequences of H. pulchellus and H. punctatus are highly variable. Thesecompounds have not been published before, but some of them showed great similaritieswith peptides described in other species of Cophomantini. All peptides reported so farin species of this tribe were compared through sequence alignments. The sequences of H. pulchellus and H. punctatus overlapped longer sequences of other species suggestingthe existence of specific endopeptidase. The volatile secretions of H. pulchellus and H.riojanus were characterized from dorsal and lateral skin by a simulated stress situation. Forty-two compounds (40 in H. pulchellus and 37 in H. riojanus) from nine differentfunctional groups were identified in all samples. This represent the highest number ofvolatile compounds identified in a species of amphibian. The components would havedifferent origin and functions.
Fil: Brunetti, Andrés E.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.