Filogeografía y conservación genética del elefante marino del sur (Mirounga leonina): variación de la composición genética de la especie a distintas escalas temporales en las Islas...

• Autores: Lanusse, Lucas
• Año de publicación: 2026
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Poljak, Sebastián; Negrete, Javier; Túñez, Juan Ignacio; González Ittig, Raúl Enrique; Cardoso, Yamila Paula
• Materia: Ciencias Naturales; Elefantes marinos; Genética animal; Islas Shetland del Sur
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

La colonia reproductiva de elefante marino del sur (Mirounga leonina) (EMS) de Península Potter (PP) es conocida por presentar el mayor peso promedio de las hembras reproductivas; la mayor tasa de recuperación de masa corporal durante el viaje de forrajeo entre los periodos reproductivo y de muda; y el mayor peso promedio de las crías al destete. Además, este sitio representa el límite sur de los asentamientos reproductivos de la especie. En esta tesis se describe por primera vez la composición genética de esta colonia ubicada en la isla 25 de Mayo, utilizando un fragmento del ADN mitocondrial (ADNmt) de la región D-loop (299pb) y 7 loci de ADN microsatélites. Para poder comprender mejor el patrón de movimiento entre los sitios de cría y de muda, se comparó la composición genética entre dos temporadas reproductivas y una de muda. Las muestras fueron tomadas durante las temporadas reproductivas de los años 2007 (n= 188) y 2019 (n= 180), y la temporada de muda del 2020 (n= 76). Los datos obtenidos se combinaron luego con conjuntos de datos de haplotipos mitocondriales y alelos de microsatélites previamente existentes de seis colonias, a saber: Islas Georgias del Sur (SG), Isla Elefante (EI), Isla Sea Lion (SLI) (en Islas Malvinas), Islas Marion (MI), Península Valdés (PV) e Isla Macquarie (MQ), esto permitió realizar comparaciones a nivel inter-poblacional. La diversidad genética de la población de PP fue alta tanto para los microsatélites como para el ADNmt, y consistente con los niveles reportados previamente para otras colonias, con la excepción de PV, donde los niveles de diversidad son bajos. Se encontraron 46 sitios polimórficos que definieron 51 haplotipos de ADNmt a partir de 309 secuencias de PP. Del total de haplotipos de la colonia reproductiva de PP (n=51), el 43.1% correspondió a haplotipos únicos y el resto a haplotipos compartidos. Estos últimos fueron compartidos principalmente con las colonias de SLI e EI. En el análisis de red de haplotipos, la distribución ancestral de la especie se relacionó con las Islas Malvinas (SLI) y las Islas Shetland del Sur (PP y EI), por lo que PP, formaría parte de la población más ancestral de la especie. PP mostró una diferenciación significativa con respecto a la mayoría de las colonias reproductivas incluidas en el estudio según los valores de FST de las comparaciones de pares, tanto para microsatélites como para ADNmt. Excepciones de esto fueron las comparaciones entre PP y EI, ya que el análisis de ADNmt evidenció que fueron significativamente diferentes del resto de las colonias pero no entre ellas. Este mismo fue el caso entre PP y SG a partir de los análisis de microsatélites. Esto indica una conexión histórica con EI y un flujo génico más actual con SG. Aunque ambos marcadores mostraron tendencias similares con respecto a la estructuración poblacional, la diferenciación por pares en los loci microsatélites fue marcadamente menor que la del ADNmt, lo que sugiere un flujo génico mediado por machos más frecuente entre las poblaciones que el flujo génico mediado por hembras. Una mayor dispersión de machos también fue confirmada por las comparaciones de FST de a pares entre los tres muestreos de PP a partir de los datos de ADNmt, donde no hubo diferencia significativa entre ninguno de los muestreos. Significando que entre los 3 muestreos, el componente de herencia materna no difiere, mientras que en los FST de datos microsatelites (biparentales) sí. Estos datos son consistentes con interpretaciones previas que indican que la mayoría de las poblaciones del EMS muestran niveles moderados de diferenciación no directamente relacionados con la distancia geográfica, mientras que la población de PV y la de MQ se destacan por estar bien diferenciadas del resto. La diferenciación significativa entre algunos de los muestreos de PP detectada a partir de los datos de ADN microsatélite y la presencia de haplotipos únicos en cada temporada, aporta evidencia de que la colonia de PP varía en su composición genética según la temporada y el ciclo biológico. Además las estimaciones de tamaño efectivo poblacional obtenidas a partir de ambos tipos de marcadores demostraron fluctuaciones. La inclusión del muestreo de la colonia de muda 2020 permitió evidenciar un aumento en la diversidad nucleotídica con presencia de haplotipos únicos, sugiriendo la llegada de individuos de otras colonias durante este período. Esta mayor diversidad, combinada con los menores niveles de parentesco promedio detectados en la colonia durante la muda, refuerza la idea de que PP actúa como un sitio de muda para individuos que no necesariamente se reproducen allí. En suma, la presencia de haplotipos exclusivos y otros compartidos con colonias distantes, además de alelos privados compartidos con diversas colonias, sugieren que PP actúa como un nodo de conectividad genética, reflejando la influencia de linajes provenientes de distintas regiones. Como resultado del análisis filogeográfico, se propone a las islas Malvinas y el sector este de la Isla Grande de Tierra del Fuego como refugio glacial común a las colonias reproductivas de EMS de las Islas Shetland del Sur e SLI durante el Último Máximo Glacial (UMG). Debido a que resulta crucial determinar cómo se divide una especie en unidades poblacionales (stocks) para comprender la dinámica poblacional, es que consideramos que nuevos estudios que exploren la variabilidad y los orígenes genéticos de las colonias recientemente asentadas en las costas de Chile y un muestreo representativo de las poblaciones de las islas Georgias del Sur y Kerguelen, son la clave para comprender la dinámica poblacional del EMS. Por ser PP la colonia más austral estudiada y por esto, la más susceptible de ser afectada por los cambios del ecosistema antártico, los hallazgos aquí obtenidos posicionan a PP, y a el resto de las colonias presentes en las islas Shetland del Sur, como una unidad biológica relevante dentro del sistema poblacional del EMS que puede jugar un rol clave en la resiliencia y adaptación del EMS frente a cambios ambientales.
The southern elephant seal (Mirounga leonina) (SES) breeding colony at Potter Peninsula (PP) is known for presenting the highest average weight of reproductive females; the highest rate of mass recovery during the foraging trip between the reproductive and molting haulouts; and the highest average weight of pups at weaning. Additionally, this site represents the southernmost limit of the species‟ breeding settlements. In this thesis, the genetic composition of this colony located on Isla 25 de Mayo (King George Island) is described for the first time, using a fragment of mitochondrial DNA (mtDNA) from the D-loop region (299 bp) and 7 microsatellite DNA loci. To better understand the movement patterns between breeding and molting sites, the genetic composition was compared across two breeding seasons and one molting season. Samples were collected during the breeding seasons of 2007 (n = 188) and 2019 (n = 180), and the molting season of 2020 (n = 76). The data obtained were then combined with existing datasets of mitochondrial haplotypes and microsatellite alleles from six colonies: South Georgia Islands (SG), Elephant Island (EI), Sea Lion Island (SLI) (in the Malvinas Islands), Marion Island (MI), Península Valdés (PV), and Macquarie Island (MQ), allowing for inter-population comparisons. Genetic diversity in the PP population was high for both microsatellites and mtDNA and consistent with levels previously reported for other colonies, with the exception of PV, where diversity levels are low. A total of 46 polymorphic sites defining 51 mtDNA haplotypes were found from 309 PP sequences. Of the total haplotypes found in the PP breeding colony (n = 51), 43.1% were unique haplotypes and the rest were shared haplotypes. These shared haplotypes were primarily shared with the colonies of SLI and EI. In the haplotype network analysis, the ancestral distribution of the species was associated with the Malvinas Islands (SLI) and the South Shetland Islands (PP and EI), indicating that PP would be part of the most ancestral population of the species. PP showed significant differentiation compared to most of the other breeding colonies included in the study, according to pairwise FST values, both for microsatellites and mtDNA. Exceptions to this were comparisons between PP and EI, as the mtDNA analysis showed that they were significantly different from the other colonies but not from each other. The same pattern was observed between PP and SG based on microsatellite analyses. This suggests a historical connection with EI and more recent gene flow with SG. Although both markers showed similar trends regarding population structure, pairwise differentiation in microsatellite loci was markedly lower than that of mtDNA, suggesting more frequent male-mediated gene flow among populations than female-mediated gene flow. Greater male dispersal was also confirmed by pairwise FST comparisons among the three PP samplings using mtDNA data, where no significant differences were found among any of the samples. This indicates that among the three samplings, the maternally inherited component does not differ, while microsatellite (biparental) FST values do. These data are consistent with previous interpretations indicating that most SES populations show moderate differentiation levels not directly related to geographic distance, whereas the PV and MQ populations stand out as being well differentiated from the rest. The significant differentiation between some of the PP samplings detected from microsatellite data and the presence of unique haplotypes in each season, provide evidence that the PP colony varies in its genetic composition depending on the season and the biological cycle. Furthermore, estimates of effective population size obtained from both types of markers showed fluctuations. The inclusion of the 2020 molting colony sampling revealed an increase in nucleotide diversity along with the presence of unique haplotypes, suggesting the arrival of individuals from other colonies during this period. This higher diversity, combined with the lower average relatedness levels detected in the colony during the molt, reinforces the idea that PP acts as a molting site for individuals that do not necessarily reproduce there. In summary, the presence of exclusive haplotypes and others shared with distant colonies, as well as private alleles shared with various colonies, suggest that PP acts as a node of genetic connectivity, reflecting the influence of lineages from different regions. As a result of the phylogeographic analysis, the Malvinas Islands and the eastern sector of the Isla Grande of Tierra del Fuego are proposed as a common glacial refuge for the SES breeding colonies of the South Shetland Islands and SLI during the Last Glacial Maximum (LGM). Since it is crucial to determine how a species is divided into population units (stocks) in order to understand population dynamics, we consider that new studies exploring the variability and genetic origins of newly established colonies on the coasts of Chile and a representative sampling of the populations from South Georgia and Kerguelen Islands are key to understanding SES population dynamics. Given that PP is the southernmost colony studied and therefore the most susceptible to changes in the Antarctic ecosystem, the findings obtained here position PP, and the rest of the colonies in the South Shetland Islands, as a relevant biological unit within the SES population system, potentially playing a key role in the resilience and adaptation of the species to environmental change.
Doctor en Ciencias Naturales
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Naturales y Museo