lunes, 18 de octubre de 2021

La metamorfosis en los peces

 (Ciencias de Joseleg)(Biología)(Reproducción en los seres vivos)( Reproducción en Peces) (Introducción) (Generalidades) (Sistema reproductor de los peces ciclóstomos) (Sistema reproductor de los peces elasmobranquios) (Sistema reproductor en los peces teleósteos) (Gametogénesis y fecundación) (Embrión y desarrollo) (Metamorfosis) (Determinación del sexo) (Maduración, longevidad y vejez) (Apareamiento y cambio de sexo) (Selección sexual) (Desove) (Referencias bibliográficas)

 

 La abundancia numérica de estadios larvarios de muchas especies y los procesos que reducen esta abundancia han sido un foco importante de investigación ictiológica. Pero el crecimiento y el cambio continúan durante la vida de un pez. Dado que la mayoría de los peces de importancia comercial se explotan en la edad adulta, se ha estudiado ampliamente el crecimiento y la maduración de los juveniles hasta la edad adulta. Además, muchos peces atraviesan un período posreproductivo cuando los sistemas de órganos se degeneran, lo que proporciona un modelo comparativo para estudiar el proceso de envejecimiento y la vejez, temas de importancia en la biología humana.

Las etapas de transición complican la búsqueda de una terminología descriptiva universal sobre la historia de la vida temprana. También hacen que sea difícil identificar cuándo los peces cambian de una forma de desarrollo a otra. Los estadios de transición ocurren con mayor frecuencia entre los períodos larvario y juvenil y entre los períodos juvenil y adulto. La fase de transición entre larva y juvenil en los peces de arrecife se ha denominado de diversas formas como postlarval, larvaria tardía, nuevo recluta, juvenil recluta, juvenil pelágico, juvenil de transición y colono. La fase de transición puede ser de duración variable, incluso dentro de una especie. Esta variabilidad tiene sentido cuando se da cuenta de que un pez joven puede no encontrar un hábitat apropiado para su siguiente etapa simultáneamente con su capacidad para hacer la transición a esa etapa. Por lo tanto, si se viera obligada a asentarse del plancton en el día 35 de desarrollo, o en el momento en que los elementos esqueléticos se osificaran y los rayos de las aletas se desarrollaran por completo, una larva que todavía estaba lejos en el mar podría no tener más remedio que hundirse hasta el fondo. varios kilómetros más abajo y morir de hambre o morir de frío.

Gobiosoma bosc es una especie de peces de la familia de los Gobiidae en el orden de los Perciformes.

Figura 28. Gobiosoma bosc es una especie de peces de la familia de los Gobiidae en el orden de los Perciformes.

La variabilidad en el período larvario es evidente en las larvas del gobio desnudo, Gobiosoma bosci. Estas larvas se asientan en el plancton y toman una existencia bentónica y escolar durante hasta 20 días antes de transformarse en juveniles solitarios. Otros gobios y un lábrido pueden tener una “ventana de oportunidad” de 20 a 40 días durante la cual pueden buscar un hábitat apropiado como larvas sin transformarse en la forma juvenil más sedentaria. Los peces planos pueden retrasar la transformación a la forma juvenil si no encuentran un hábitat juvenil apropiado; lo hacen alternando entre asentarse en el fondo y nadar por encima de él. Se han observado preferencias de sustrato, que implican la búsqueda activa de un hábitat apropiado, en numerosas larvas. Las observaciones directas del asentamiento de especies de arrecifes de coral indican que tal flexibilidad puede estar relativamente extendida y que el asentamiento y la transición de larva a juvenil no deben verse como una decisión de todo o nada. Una vez que se adquiere la competencia de asentamiento, muchas larvas pueden tener días o incluso semanas antes de que deban asentarse y asumir hábitos juveniles.

Las metamorfosis por definición implican cambios importantes en la anatomía, fisiología y comportamiento de un animal. La transición de larva a juvenil en muchos peces implica complejos conjuntos de cambios que con frecuencia incluyen cambios importantes en los hábitos de alimentación y el hábitat. Estas alteraciones requieren una descomposición y reelaboración de las estructuras embrionarias y larvarias y una reconstrucción en estructuras adultas que funcionarán en condiciones ambientales muy diferentes. Un breve ejemplo son las lampreas de mar. Las lampreas larvales, llamadas ammocoetes, son animales sedentarios, ciegos, de agua dulce que residen en madrigueras en fondos limosos y filtran la materia suspendida del agua. En la metamorfosis a la etapa juvenil, este animal se transforma en un depredador / parásito con boca succionadora, lengua áspera, glándulas salivales que secretan anticoagulantes, ojos funcionales, ventilación de las mareas y la capacidad de vivir en el agua del mar. Se podrían mencionar muchos otros taxones, pero los detalles de dos grupos bien estudiados, el salmón y los peces planos, servirán para ejemplificar la complejidad de las reelaboraciones que implican el cambio de un animal adaptado a la existencia larvaria en uno adaptado para enfrentar los desafíos de etapas posteriores en su historia de vida.

El interés generalizado en los salmónidos ha dado como resultado un conocimiento detallado y una terminología especial asociada con diferentes etapas del ciclo de vida. Por lo general, el salmón y la trucha desovan en nidos de grava llamados redds, los huevos eclosionan en alevines tipo (larvas del saco vitelino) que reabsorben la yema y se convierten en alevines tipo frey. Los alevines frey desarrollan patrones típicos de la especie de barras verticales en sus lados llamados marcas de parr, el pez ahora se llama parr. Después de unos meses o años, dependiendo de la especie y la población, la pareja de especies anádromas que pasan su vida juvenil en el mar (salmones del Pacífico y del Atlántico, trucha Steelhead) se desplaza río abajo como smolts plateados. Los procesos asociados con la migración río abajo de los smolts se encuentran entre los aspectos biológicos más intrigantes y mejor estudiados de la historia de vida temprana de los peces.

Ciclo de vida del salmón.


Figura 29. Ciclo de vida del salmón.

La esmoltificación es un fenómeno complejo que implica reelaboraciones de casi todas las características de un salmón joven. Una característica interesante de los cambios es que son preparatorios: ocurren cuando el animal cambia de un parr a un smolt en agua dulce, anticipándose a las condiciones ambientales que los peces jóvenes encontrarán más tarde después de ingresar al océano. Anatómicamente, los smolts cambian de sombreado y barrado a plateado, que es una mejor forma de camuflaje en mar abierto . También adquieren una forma más delgada y aerodinámica que implica una reducción de la condición a medida que se consumen los lípidos corporales. El plateado es el resultado de un aumento en la densidad de los cristales de purina, principalmente guanina pero también hipoxantina, que se depositan debajo de las escamas y en lo profundo de la dermis. A pesar de la pérdida de lípidos, los smolts son más flotantes que los conespecíficos no migratorios. El aumento de la flotabilidad resulta del aumento del volumen de gas en la vejiga de natatoria, lo que puede reducir los costos energéticos de la migración. La complejidad de las hemoglobinas en la sangre aumenta, lo que afecta la afinidad por el oxígeno entre otros factores respiratorios.

Regulación respiratoria y osmótica

Estas alteraciones preparan un smolt migratorio para las condiciones oceánicas que a menudo incluyen una disponibilidad reducida de oxígeno en comparación con las aguas frías y turbulentas de un arroyo o río. Se producen muchos cambios en la función de las branquias, incluido un aumento del número de células de cloruro y cambios en la permeabilidad iónica y la actividad enzimática. Estos cambios anticipan el paso del ambiente hipoosmótico de agua dulce donde la pérdida de iones es el problema principal al ambiente marino hiperosmótico donde la retención de agua es el principal problema.

Comportamiento

Desde el punto de vista del comportamiento, los parr del salmón del Atlántico son primero muy territoriales en aguas poco profundas, pero luego se mueven hacia aguas más profundas y forman cardúmenes, aunque con frecuencia existe una jerarquía de dominancia en los cardúmenes. Incluso esta agresión disminuye a medida que los peces comienzan a moverse hacia el mar. El movimiento se ve favorecido por una inversión en la reotaxis, la respuesta a las corrientes fluidas que mantenían incluso a los embriones dirigidos río arriba. La reotaxis positiva desaparece cuando los peces en grandes cardúmenes se desplazan río abajo con las corrientes. Es durante el smoling que los peces jóvenes aprenden o imprimen el olor de su corriente de origen, lo que les permite identificarlo entre cientos de alternativas cuando regresan del mar durante la migración de desove.

Hormonas

Muchas de las transformaciones que ocurren durante la smoltificación pueden estar relacionadas con cambios en las hormonas circulantes. Los aumentos de corticosteroides, prolactina y hormona del crecimiento afectan respectivamente el metabolismo de los lípidos, la osmorregulación y el equilibrio mineral. Los niveles de cortisol y estradiol también aumentan. Los niveles de tiroxina también aumentan de forma natural, y las inyecciones experimentales de hormona estimulante de la tiroides pueden inducir muchos de los eventos fisiológicos y conductuales de la smoltificación, como la deposición de purina, la actividad de las enzimas branquiales, el aumento de la actividad de natación, el crecimiento corporal y el consumo de lípidos. Estos cambios sugieren que la hormona tiroidea, que interactúa con el fotoperíodo y los ritmos endógenos, juega un papel importante en el proceso. Tenga en cuenta que este conjunto de hormonas también es el que dispara la metamorfosis en los anfibios y la adolescencia en los seres humanos.

Regulación alimentaria

La smoltificación no se fija de ninguna manera en términos de edad en una especie o incluso en una población. El salmón del Atlántico puede smoltificar entre 1 y 7 años, dependiendo de la temperatura y la latitud. Las oportunidades de alimentación parecen ser el determinante clave del inicio de la smoltificación. Los individuos bien alimentados smoltifican más jóvenes, aunque las diferencias genéticas en la actividad de alimentación pueden hacer que algunos peces dejen de alimentarse y, en consecuencia, retrasen la smoltificación. Alguna evidencia indica un umbral de tamaño: el salmón del Atlántico que no alcanza una longitud de 10 cm en el otoño de la primera temporada de crecimiento es menos probable que esmoltifique el próximo año. La tasa de crecimiento y la edad interactúan con esta longitud umbral hipotética. Los peces de crecimiento más rápido son más propensos a smoltificar, y los peces más viejos pueden hacerlo en un tamaño más pequeño.

El salmón rojo del pacífico (Oncorhynchus nerka) posee dos formas “adultas”, una de alimentación oceánica que se camufla y es azul, y otra que es netamente reproductiva, que es la que realiza el viaje de regreso a su río de nacimiento, en la cual adquiere una coloración reproductiva que no es mimética y, por lo tanto, lo convierten en una presa fácil. Lo cual implica que los salmones atraviesan más de una metamorfosis.

Figura 30. El salmón rojo del pacífico (Oncorhynchus nerka) posee dos formas “adultas”, una de alimentación oceánica que se camufla y es azul, y otra que es netamente reproductiva, que es la que realiza el viaje de regreso a su río de nacimiento, en la cual adquiere una coloración reproductiva que no es mimética y, por lo tanto, lo convierten en una presa fácil. Lo cual implica que los salmones atraviesan más de una metamorfosis.

Temporada de esmoltificado

El tiempo también es importante. La etapa de smolt en sí dura algunas semanas; si un pez no ingresa al mar, el proceso se revertirá y el pez volverá a la condición de parr. Aunque el salmón del Pacífico (Oncorhynchus spp.) y el salmón del Atlántico se consideran anádromos y, por lo tanto, se someten a smoltificación, estos peces pueden quedarse sin litoral y nunca migrar al mar. Además, algunos individuos dentro de una población pueden pasar por alto las fases migratoria y de smolt y permanecer en agua dulce. Cuando esto sucede en los machos, pueden madurar rápidamente al año de edad y desovar con hembras que regresan la próxima temporada. En el salmón del Atlántico, la proporción de machos precoces difiere entre las poblaciones, oscilando entre el 5% y> 50% de los machos. Los factores que determinan la maduración precoz en los salmones machos son ampliamente debatidos, y la evidencia sugiere que la disponibilidad de alimentos o los factores genéticos son determinantes.

La simetría es una característica anatómica casi universal de los animales. La mayoría de los animales, independientemente de su filo, exhiben simetría bilateral en su morfología, con estructuras aproximadamente reflejadas en un espejo a la derecha e izquierda de la línea media. Las desviaciones de la simetría implican funciones y adaptaciones inesperadas. Los biólogos buscan comprender la causa y función de la asimetría en el nivel próximo del control genético y ambiental del desarrollo y en el nivel último de su posible adaptabilidad.

Entre los ejemplos más sorprendentes de asimetría se encuentra la "lateralidad" de los peces planos. Las 14 familias y alrededor de 680 especies de pleuronectiformes (platijas, halibuts, soles, solla, etc.) como grupo se caracterizan por adultos que se encuentran en la parte inferior de un lado de su cuerpo. Sus cuerpos aplanados son funcionalmente análogos a muchos otros peces bentónicos como los tiburones ángel; patines rayos bagres banjo, acorazados con boca de ventosa y bagres de cabeza cuadrada; peces murciélago ogcocéfalos; cabezas planas platycephalidos; y algunos peces escorpión. La principal diferencia es que todos los otros grupos están aplanados en un plano dorsal-ventral (= deprimidos), mientras que los peces planos están aplastados lateralmente (= comprimidos) (la gente suele deprimir las cucarachas y comprimir los mosquitos). Los peces deprimidos mantienen su simetría bilateral a pesar de su extrema morfología.

Pez murciélago ogcocéfalo de cuerpo aplanado o deprimido.

Figura 31. Pez murciélago ogcocéfalo de cuerpo aplanado o deprimido.

Pez plano Platichthys stellatus.

Figura 32. Pez plano Platichthys stellatus.

La mayoría de los peces comprimidos son especies de cuerpo profundo, simétricas bilateralmente que nadan en la columna de agua y usan sus cuerpos aplanados para aumentar la maniobrabilidad o para aumentar la profundidad de su cuerpo contra los depredadores (p. Ej., Carácidos serrasalmina, peces luna centrarquídeas, muchos pompanos, peces dedos monodactílidos, peces mariposa, efípidos peces murciélago y peces espada, y cirujanos). Los peces planos están comprimidos lateralmente, pero se encuentran en el fondo, ya sea en su lado derecho o izquierdo, por lo que se enfrentan al desafío de recibir información sensorial de solo la mitad de sus órganos sensoriales, mientras que la otra mitad está enterrada en la arena o el barro. Las adaptaciones más obvias a su orientación inusual se pueden ver en la estructura y desarrollo de su aparato visual.

Los peces planos comienzan su vida como larvas pelágicas normales, bilateralmente simétricas. En la platija estrellada, Platichthys stellatus, las larvas emergen del huevo cuando tienen unos 3 mm de largo y comienzan a alimentarse exógenamente. Durante el próximo mes o dos, llevan una vida pelágica normal, hasta que alcanzan una longitud de 7 mm. Luego comienza la metamorfosis a una forma comprimida (el tamaño en la metamorfosis varía entre 4 y 120 mm en diferentes peces planos). La mayoría de los huesos están osificados de forma incompleta en este momento, lo que aparentemente facilita la transformación. El neurocráneo anterior, el encéfalo y las cuencas oculares (órbitas) giran.

Migración progresiva del ojo en una platija de verano en desarrollo, Paralicthys dentatus. Cuando la larva del lenguado mide unos 10 mm de largo, el ojo derecho comienza a migrar hacia el lado izquierdo del pez a través de un proceso que incluye la reabsorción ósea y la rotación del neurocráneo del pez. Todo el proceso dura de 3 a 4 semanas, durante las cuales la larva crece entre 5 y 10 mm. La posición del ojo derecho en el lado derecho del cuerpo se representa en las etapas 1 a 3 (círculo tenue). Observe otros cambios en el desarrollo, incluido el desarrollo de las estructuras oculares, la migración anterior de la aleta dorsal, el crecimiento y elaboración de las aletas pectoral y pélvica y el crecimiento de la boca.

Figura 33. Migración progresiva del ojo en una platija de verano en desarrollo, Paralicthys dentatus. Cuando la larva del lenguado mide unos 10 mm de largo, el ojo derecho comienza a migrar hacia el lado izquierdo del pez a través de un proceso que incluye la reabsorción ósea y la rotación del neurocráneo del pez. Todo el proceso dura de 3 a 4 semanas, durante las cuales la larva crece entre 5 y 10 mm. La posición del ojo derecho en el lado derecho del cuerpo se representa en las etapas 1 a 3 (círculo tenue). Observe otros cambios en el desarrollo, incluido el desarrollo de las estructuras oculares, la migración anterior de la aleta dorsal, el crecimiento y elaboración de las aletas pectoral y pélvica y el crecimiento de la boca.

Esto permite que un ojo migre realmente a través de la parte superior de la cabeza. En algunas especies de biótidos y paralictíidos, el ojo se mueve a través de una hendidura que aparece entre el cráneo y la base de la aleta dorsal. La aleta dorsal permanece en la línea media o, en algunas especies, crece hacia adelante hasta que la primera espina se encuentra por delante de los ojos. Todo el proceso ocurre rápidamente, durante aproximadamente un período de 5 días en Platichthys stellatus, o en menos de 1 día en algunas especies.

Ocurren otras asimetrías que reflejan la transformación a una existencia bentónica y comprimida. El órgano nasal del lado ciego migra hacia la línea media dorsal; el lado ciego generalmente no está pigmentado, puede carecer de una línea lateral, tiene aletas pectorales y pélvicas más pequeñas y la escamación con frecuencia difiere en los dos lados. Durante la metamorfosis, los conductos semicirculares experimentan un desplazamiento de 90° y la reacción de luz dorsal también cambia de manera apropiada para un pez acostado de lado. En el momento de la metamorfosis o poco después, el pez toma una existencia bentónica y pierde su vejiga natatoria.

 

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