Chemical communication in the Lusitanian toadfish, Halobatrachus didactylus

• Main Author: Gregório, Beatriz Neves
• Publication Date: 2023
• Format: Master thesis
• Language: eng
• Source: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.1/19704
• topic: Xarroco; Olfato; Ácidos biliares; Glândulas testiculares acessórias reprodução; Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais

A comunicação química no ambiente aquático é extremamente importante em vários aspetos da fisiologia e comportamento dos peixes, como atrair parceiros, marcar território, coordenar processos reprodutivos, estabelecer hierarquias sociais, nas respostas de alarme e na definição de rotas de migração. Porém, a comunicação química, mediada pelo sistema olfativo, é ainda uma área pouco estudada da biologia dos peixes. A identidade dos compostos envolvidos e consequente efeitos fisiológicos e comportamentais apenas foram estabelecidos em algumas espécies, particularmente em peixes de água doce. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho é avaliar se a comunicação química está presente numa espécie de teleósteo marinho, o xarroco, Halobatrachus didactylus. Esta espécie apresenta características peculiares no comportamento reprodutivo que a tornam um excelente modelo para avaliar a importância da comunicação química, nomeadamente na reprodução. Durante a estação reprodutiva (maio-julho), os machos territoriais que guardam os ninhos (machos Tipo I) emitem vocalizações de corte para atrair as fêmeas e uma variedade de sons pulsados durante as interações agonísticas de defesa territorial com outros machos. Os machos menores (machos Tipo II) imitam as fêmeas morfologicamente e adotam um comportamento oportunista. As glândulas acessórias testiculares dos machos tipo I são maiores em comparação com as dos machos tipo II, sofrem um aumento significativo de tamanho durante a época reprodutiva e produzem diversos esteroides. Durante a época reprodutiva, as secreções produzidas por estas glândulas fluem abundantemente através do orifício urogenital dos machos tipo I. Assim, a hipótese subjacente a este trabalho é que, embora esta espécie utilize comunicação sonora em contexto reprodutivo, as substâncias libertadas pelas glândulas testiculares, ou outros fluidos orgânicos, possam também funcionar como sinais de status social/reprodutivo (ou seja, feromonas) e ter um papel importante na reprodução desta espécie. Neste contexto, os objetivos específicos deste trabalho são: (1) Caracterização morfológica do sistema olfativo; (2) Caracterização histológica do epitélio olfativo; (3) avaliação da sensibilidade olfativa a diferentes fluidos corporais provenientes de machos tipo I em diferentes estados reprodutivos, utilizando técnicas de eletrofisiologia; (4) Identificação química dos principais odorantes presentes nos fluidos olfativos mais potentes, através de técnicas de química analítica. O órgão olfativo foi caracterizado através do uso de técnicas morfológicas, histológicas e imunohistoquímicas. É constituído por duas narinas, uma única câmara olfativa tubular sem lamelas olfativas, com um padrão de distribuição contínuo do epitélio sensorial, e um único saco acessório. A narina anterior é tubular e alongada com um grupo de pequenas projeções digitiformes e a narina posterior é arredondada sem projeções. Os neurónios sensoriais são encontrados no fundo da câmara olfativa, como acontece em outras espécies de teleósteos. A sensibilidade olfativa a diversos fluidos corporais foi analisada por eletro-olfatograma (EOG). Os resultados mostram que fluidos corporais de conspecíficos, especificamente fluidos intestinais, biliares, das glândulas testiculares anteriores e posteriores são fontes de potentes odorantes para o xarroco. Os fluidos intestinais e da glândula testicular anterior de machos reprodutivos induzem uma resposta olfativa significativamente mais potente do que os dos machos não reprodutivos. Em contraste, a glândula testicular posterior evocou altas respostas olfativas, mas não mostrou diferenças significativas entre as épocas reprodutivas. Além dos fluidos glandulares, os fluidos intestinais e biliares foram os estímulos que evocaram as maiores amplitudes de resposta do EOG. Além disso, a diferença na potência do fluido intestinal de machos de diferentes épocas reprodutivas sugere que estes fluidos poderão transmitir informações sobre o estado reprodutivo do emissor. A extração em fase sólida de fluidos corporais através de colunas C18 mostrou que a maior parte da sensibilidade olfativa estava contida na fração de eluato (fase hidrofóbica), exceto para o fluido biliar. Posteriormente, o fracionamento do eluato dos fluidos intestinais por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) permitiu separar frações, cuja resposta olfativa foi testada por EOG. A cromatografia líquida com espectrometria de massas (LC-MS) às frações de HPLC que evocaram uma maior amplitude de resposta permitiu a identificação de alguns ácidos biliares, como o ácido cólico, ácido taurolitocólico e ácido tauroquenodesoxicólico. Esses resultados foram posteriormente confirmados por comparação de cromatogramas de massa e tempo de retenção com amostras padrão e reforçados por testes de adaptação cruzada em EOG que indicam a presença de ácido cólico no fluido intestinal. Os ácidos biliares identificados nos fluidos intestinais de animais de época reprodutiva são bons candidatos para explicar os efeitos da sensibilidade olfativa a esses fluidos. No entanto, as diferenças significativas encontradas nas respostas olfativas ao fluido da glândula testicular acessória anterior entre animais de época reprodutiva e não reprodutiva, podem indicar que estas glândulas também podem liberar odorantes importantes, além de outras funções na reprodução.Os resultados deste estudo sugerem fortemente que o xarroco poderá utilizar uma combinação de sinais químicos juntamente com sinais auditivos durante o processo reprodutivo, que poderão estar relacionados com as estratégias reprodutivas alternativas dos machos. Mais estudos são necessários para uma completa caracterização dos odorantes presentes nestes fluidos e para definir os seus efeitos fisiológicos e comportamentais em conspecíficos.