INTRODUCCIÓN

La acuacultura marina ha crecido constantemente y puede suplir parte de la demanda creciente de peces. Particularmente, las especies marinas en ambientes controlados han sido una alternativa efectiva para pesca puramente extractiva. Cada año se estudia un número cada vez mayor de especies con usos potenciales en la industria de la acuacultura, y Rachycentron canadum (Linnaeus, 1766), comúnmente conocido como cobia, es uno de ellos (^{Franks et al., 1999}; ^{Liao et al., 2004}; ^{Sun et al., 2006}; ^{Holt et al., 2007}; ^{Mosqueira et al., 2011}).

Esta especie ha ganado importancia debido a la viabilidad de su producción, dadas características como la tolerancia a un amplio rango de temperaturas (entre 16,8 y 32,2 °C) y salinidad (entre 5,0 y 44,5 ups), una buena adaptación a espacios cerrados (por ejemplo, a cultivos en jaulas flotantes), tasas altas de crecimiento (peso promedio de 6 kg en el primer año de cultivo), una tasa excelente de conversión de alimentos, carne de buena calidad nutricional y buena recepción de parte de los consumidores dadas su apariencia y características organolépticas, así como una reproducción relativamente fácil a los dos años de edad (^{Flores, 2017}; ^{Carmona et al., 2019}).

En comparación con cuerpos de agua cerrados, el cultivo en jaulas flotantes es respetuoso con el medio ambiente, dado que el mar abierto puede asimilar cargas altas de contaminantes y tiene una gran disponibilidad de agua de buena calidad y bien oxigenada. Asimismo, una vez que la estructura ha sido implementada, en muchos casos, esta permite una reducción en los costos de comida y transporte, por lo cual ha habido diferentes experiencias de cultivo en países del Caribe como Colombia y Cuba (^{Flores, 2017}; ^{Carmona et al., 2019}).

En cultivos en jaula, donde los animales están muy cerca unos de otros, la implementación de cultivos de un solo sexo es ampliamente utilizada en la industria de la acuacultura (^{Franks et al., 1999}; Franks y Brown-Peterson, 2002; ^{Dutney et al., 2017}). ^{Budd et al. (2015)} resumen algunas de las ventajas de este tipo de cultivo, que permite lo siguiente: usar tasas de crecimiento y/o valores económicos diferenciales entre sexos para maximizar ganancias; reducir la variación en el tamaño de los peces al momento de cosechar; lograr una tasa de crecimiento promedio más alta reduciendo el comportamiento sexual/territorial; reducir el impacto en la calidad del producto, dado, por ejemplo, que a medida que las hembras alcanzan la madurez sexual, desvían la energía (e.g., lípidos); incrementar la estabilidad de sistemas de apareamiento; y reducir el riesgo de impacto ambiental que resulta del escape de especies exóticas. La reducción en la maduración precoz merece especial mención, pues lleva a un crecimiento lento, dado que la energía es desviada hacia la reproducción; crea una gran variación en el tamaño del producto cosechado; y resulta en la sobrepoblación de jaulas y, por lo tanto, en la inhabilidad de controlar las densidades y tasas de alimentación de los animales (Budd et al., 2015).

El desarrollo sexual en peces es un proceso complejo, resultado de la interacción entre los genes involucrados en el desarrollo sexual (características genéticas y epigenéticas) y los mecanismos por medio de los cuales los modificadores ambientales pueden inducir cambios fenotípicos. Esto a menudo depende de procesos particulares de las especies y del sistema de cultivo. Por lo tanto, las innovaciones tecnológicas que controlan con éxito el sexo de una especie no tienen garantías de funcionar con otra. Por consiguiente, la primera aproximación es la detección manual o automática del sexo y la remoción selectiva de individuos. El segundo paso es la investigación subsiguiente de varios enfoques tecnológicos para producir poblaciones para cultivo de un solo sexo (e.g., tratamiento hormonal exógeno, manipulación de ploidía de cromosomas, herramientas moleculares o hibridación) (^{Budd et al., 2015}).

No se ha descubierto un dimorfismo sexual evidente en cultivos de cobia, y la maduración sexual precoz en jaulas flotantes es un problema, puesto que reduce la tasa de conversión de alimento y genera un costo adicional (^{Fontaine et al., 1997}; ^{Leclercq et al., 2010}; ^{Cerviño, 2014}). En esta especie, y en otras que aún no han alcanzado la producción a escala industrial, elucidar la diferenciación del sexo sigue siendo un área clave de la investigación aplicada (^{Budd et al., 2015}).

La morfometría es la descripción, el análisis y la interpretación cuantitativa de la forma y su variación entre muestras (^{Adams et al., 2004}; ^{Zelditch et al., 2004}), cuyos resultados pueden interpretarse en términos de geometría, morfología, dimorfismo sexual, medio ambiente, diferencias genéticas y/o microevolución, entre otros (^{Hammer, 2002}; ^{van de Wouw et al., 2003}).

La morfometría tradicional es el estudio de la forma basado en longitudes y ángulos de especímenes individuales, mientras que la morfometría geométrica está basada en referentes anatómicos. Un referente anatómico es un punto de referencia que puede ser reconocido en todos los especímenes a comparar. Estos están ubicados de manera que son fáciles de reconocer (e.g., en la yuxtaposición de tejidos, demarcando estructuras internas conspicuas o máximos de curvatura) y describen la forma de la estructura a comparar, evitando la sobreinfluencia de cualquiera de ellos (^{Bookstein, 1991}). Los referentes morfológicos se ubican en imágenes digitalizadas de especímenes y se transforman en coordenadas en un plano bidimensional usando algoritmos matemáticos. Por ende, cualquier variación relacionada con la posición, orientación y escala de la imagen se elimina por medio de software de computadora. Se pueden encontrar diferencias en lo que respecta a la forma de los organismos o entre promedios de grupos diferentes (^{Kendall, 1989}; ^{Rohlf, 1990}; ^{Marcus et al., 1993}; ^{Adams et al., 2004}; ^{Zelditch et al., 2004}; ^{Calle et al., 2008}). Esta investigación tuvo como objetivo determinar el dimorfismo sexual de R. canadum usando morfometría tradicional y geométrica.

MATERIALES Y MÉTODOS

El material biológico creció en el Centro Colombiano de Investigación en Acuacultura (CENIACUA), ubicado en el departamento de Bolívar, Colombia (10°34’16,7”N 75°30’40,6”W). En total, se usaron 57 peces sanos del cultivo, seleccionados al azar. Fueron sacrificados por asfixia, removiendo la fuente de oxígeno del tanque en el que estaban almacenados, y después fueron preservados en un refrigerador a -20 °C. La longitud de horquilla promedio fue de 45,78 cm (mín = 28,4 cm; máx = 71,9 cm), con edad mínima de cuatro meses y máxima de 12 meses. Se excluyeron cuatro muestras debido a que la forma se vio comprometida por factores externos.

Morfometría tradicional

Las variables morfométricas utilizadas se basaron en ^{Gandhi et al. (2013)} y fueron escaladas dividiendo cada una entre la longitud estándar de cada pez. Las variables medidas (Figura 1) fueron: longitud de horquilla (Fl), longitud estándar (Sl), longitud de aletas ventrales (VF) y pectorales (PF), diámetro de los ojos (Ed), separación de fosas nasales (nn), distancia entre la hendidura del labio superior (uL) y la inserción de la aleta caudal (CF), distancia entre uL y el extremo anterior de la boca (Ma), separación entre uL y la inserción inferior de la aleta pectoral (iPF), distancia entre uL y la inserción superior de la aleta pectoral (sPF), distancia entre iPF y sPF (isPF), distancia entre la fosa nasal (n) y uL, longitud desde VF hasta Ma, distancia entre las inserciones posteriores de la aleta ventral (ppVF), distancia entre las inserciones (posteriores y anteriores) de una VF (paVF), distancia entre la inserción dorsal de la cabeza (Hd) y la inserción anterior de la aleta dorsal (aDF), y la distancia entre el ojo (E) y sPF. En el opérculo, se seleccionaron tres semi-referentes anatómicos: Op ₁ , Op ₂ y Op ₄ . Basado en estos, se analizaron las distancias entre Op ₄ y uL, Op ₄ y sPF, Op ₄ y Hd, Op ₂ y uL, Op ₁ y uL, Op ₁ y sPF y Op ₁ y iPF.

Figura 1 Siete de las 24 medidas y cuatro puntos tomados de los especímenes utilizados en este estudio. En la figura, las abreviaciones son uL: hendidura de labio superior; Ma: extremo anterior de la boca; CF: aleta caudal; iPF: inserción inferior de la aleta pectoral; sPF: inserción superior de la aleta pectoral; E: ojo; PF: distancia entre iPF y sPF; Op1, 2, 4: hendidura cerca al opérculo; n: fosas nasales, HD: inserción dorsal de la cabeza, aDF: inserción anterior de la aleta dorsal. 

Morfometría geométrica

Los referentes anatómicos se escogieron siguiendo los criterios de ^{Corti y Crosetti (1996)} y ^{Zelditch et al. (2004)}. En total, se colocaron doce referentes en las fosas nasales (L ₁ ), la hendidura del labio superior (L ₂ = uL), la segunda hendidura cerca al opérculo (L ₃ = Op ₂ ), la inserción posterior de la aleta anal (L ₄ ), la inserción posterior de la aleta dorsal (L ₅ ), la cuarta hendidura cerca al opérculo (L ₆ = Op ₄ ), la inserción de la aleta ventral (L ₈ ), la inserción superior de la aleta pectoral (L ₉ = sPF), la primera vértebra de la región dorsal (L ₁₀ ) y la inserción anterior de las aletas dorsales y anales (L ₁₁ , L ₁₂ ). Un pseudo-referente se ubicó en la intersección entre margen posterior del ojo y la línea transversal entre L ₁ y L ₃ (L ₇ ) (Figura 2). Estos referentes fueron digitalizados y convertidos a coordenadas en un plano bidimensional usando el software tpsDig de Rohlf (disponible en https://life.bio.sunysb.edu/ee/rohlf/software.html).

Figura 2 Referentes anatómicos (círculos abiertos) establecidos para el análisis de morfometría geométrica. 

Para la toma de imágenes, los especímenes fueron fijados usando pines y ubicados en el mismo lado, de manera que todas las aletas estuvieran extendidas y la boca cerrada. Se tomaron aproximadamente 10 fotos por espécimen, únicamente con cambios pequeños en la posición de las aletas y la inclinación de la cabeza y el abdomen. Todas las imágenes del mismo individuo fueron comparadas y se eligieron para inclusión aquellas que demostraban posiciones idénticas.

Se utilizó un Análisis de Procrustes Generalizado (APG) para procesar la matriz de coordenadas de los referentes, superponiendo las configuraciones de todos los individuos ajustadas al tamaño del centroide (raíz cuadrada de la suma de distancias, al cuadrado, desde cada referente hasta el centroide). El APG utiliza los criterios de cuadrados mínimos para obtener la superimposición óptima, evitando variaciones no relacionadas con la forma. Las superimposiciones se usaron para calcular los componentes de deformación relativa utilizados en los análisis estadísticos. El APG también calcula una configuración de consenso (promedio) que resume las configuraciones de todos los referentes, permitiendo describir y comparar la forma promedio del espécimen y/o sus grupos (^{Rohlf, 1990}; ^{Adams et al., 2004}; ^{Zelditch et al., 2004}; ^{Calle et al., 2008}). Este análisis se llevó a cabo usando el software TpsRelw de Rohlf (disponible en https://life.bio.sunysb.edu/ee/rohlf/software.html).

RESULTADOS

Morfometría tradicional

Con base en la observación directa de las gónadas, 56,14 % de los individuos fue identificado como hembras y 43,86 % como machos. Después de corroborar la independencia de las variables, la normalidad, y la homocedasticidad (p > 0,05), la prueba t de Student mostró que E - sPF, paVF, uL - sPF, n - uL, sPF - Op ₁ y paVF eran significativamente diferentes entre sexos (p < 0,05; Tabla 1). Estas variables resumen la información sobre los ojos, boca, opérculo y las aletas ventral y pectoral, y no estaban correlacionadas las unas con las otras (p < 0,05), lo cual las hace aptas para el análisis discriminante.

Tabla 1 Estadísticas descriptivas de probabilidades de la prueba t de Student (n = 57). Ver Figura 1 para la descripción completa de las variables. 

Este análisis discriminante validado de forma cruzada con variables biométricas agrupó correctamente a 75,4 %. Tiene un cuadrado de la distancia entre grupos de 2,18. Mientras el valor de la primera función discriminante (I) sea más bajo que el segundo (II), el individuo será clasificado como macho. Si I es más alto que II, el individuo es considerado como hembra.

Funciones discriminantes:

• 5,41 (E-sPF) + 18,08 (uL-sPF) - 0.52 (sPF-Op ₁ ) + 8,79 (paVF) - 195,63

• 4,42 (E-sPF) + 18,02 (uL-sPF) - 1,29 (sPF-Op ₁ ) + 7,63 (paVF) - 173,78

Morfometría geométrica

El APG calculó 20 deformaciones relativas de variación de forma. Los referentes 7, 2 y 9 contribuyeron más a las deformaciones relativas: 29 % de la contribución para el referente 7, 22 % de la contribución para el referente 2 y 15 % para el referente 9. El análisis discriminante validado de forma cruzada con base en ejes principales de variación de forma (deformaciones relativas) agrupó a 82,7 % de los individuos (Figura 4). Las variables transformadas (el producto de las coordenadas bidimensionales de cada referente) explicaron el 97,6 ± 0,01 % de su variación.

Los referentes 9 y 7 tuvieron correlaciones intragrupales combinadas más altas con la función discriminante que los otros referentes. Si se alinean el consenso de los machos con el de las hembras y se analiza la variación de forma, L ₉ es el referente con la mayor diferencia entre sexos (Figura 3). Las hembras tienen un ángulo de 135,35 ± 7,01 ° y los machos de 141,92 ± 8,60 ° entre L9 y L7 con origen en L3. La diferencia entre estos ángulos es significativa (p = 0,004), lo cual indica que las posiciones del ojo y la aleta pectoral son importantes para el dimorfismo sexual en la cobia.

Figura 3 Variación de los vectores de la forma de las hembras con respecto al consenso de la configuración de los machos. las líneas representan la posición de los referentes en el consenso de la configuración de las hembras. 

Figura 4 Histograma de valores discriminantes para cada sexo basado en deformaciones relativas (barras llenas para machos y barras abiertas para hembras). 

DISCUSIÓN

Las relaciones morfológicas estudiadas permitieron asignar correctamente los sexos en 75 % de los especímenes analizados. Existen individuos en poblaciones naturales cuyas características son muy similares a las del sexo opuesto, o hay pocas diferencias entre sexos, lo que hace que el porcentaje de asignación correcta en análisis discriminantes rara vez alcance 100 %. Esto puede deberse a que el fenotipo de los individuos depende de su sexo y de factores ambientales, genéticos y sociales (^{Márquez, 1995}; ^{Sanabria et al., 2011}; ^{Peckmann et al., 2015}; ^{U-Yong et al., 2015}; ^{Jónsdóttir et al., 2016}).

En los análisis de morfometría geométrica, el 23 % cuyo sexo no fue determinado puede ser también el resultado de un error en el posicionamiento de los peces al momento de tomar imágenes. Sin embargo, dado que la covarianza/matriz de varianza es igual en todos los grupos, el análisis no pierde validez. Los porcentajes de asignación correcta en el análisis discriminante basado en distancias (75,4 %) y en morfometría geométrica (82,7 %), además de la carencia de los efectos perturbadores de la edad usados en esta investigación (4-12 meses), hacen que esta técnica sea útil en la acuacultura de cobia y otras especies (^{Bonino y Donadio, 2010}; ^{Peckmann et al., 2015}; ^{U-Yong et al., 2015}; ^{Jónsdóttir et al., 2016}).

Los referentes ubicados en la cobia pueden ser usados para sexar individuos con base en algoritmos de reconocimiento en peces. Actualmente se está desarrollando un método para determinaciones en peces como Sebastes constellatus, S. levis, S. miniatus, S. rubrivinctus, y Prognathodes falcifer por medio del análisis automatizado de capturas fotográficas. Sin embargo, aún no es claro cuáles algoritmos son los mejores, y no hay ninguna base de datos con información suficiente para hacerlos (^{Dujardin et al., 2010}; ^{Matai et al., 2012}; ^{Williams et al., 2012}; NOAA, 2013; Dujardin et al., 2014). La cantidad necesaria de información para diferenciar especies es más grande que la que se necesita para distinguir entre los sexos de una. Por lo tanto, desarrollar este tipo de técnica para sexar individuos es ciertamente alcanzable y no debería ser complicado.

El nivel de distinción de sexo obtenido en este estudio podría incrementar la eficiencia de la acuacultura marina de cobia en un solo sexo en jaulas en el Caribe colombiano, lo cual incrementaría su rentabilidad.

CONCLUSIÓN

Las variables biométricas que pueden usarse como dimorfismo sexual son E - sPF, VF y Op ₄ - Hd. Los referentes en el ojo y la aleta pectoral son las fuentes más precisas para extraer información sobre el sexo. Visualmente, la diferencia entre sexos puede verse en cabezas más pequeñas y un espacio mayor, así como en un ángulo más estrecho entre los ojos y la aleta pectoral para las hembras.