[ES] Métodos moleculares aplicados a la conservación de la ictiofauna de la cuenca del Duero Debido a la escasa capacidad de dispersión de los peces primarios de agua dulce, su distribución suele estar limitada a la cuenca hidrográfica donde están presentes. Como consecuencia de ello, tanto la endemicidad como la diversificación de la ictiofauna continental de la Península Ibérica y los patrones evolutivos asociados han sido relacionados con la compleja historia hidrogeomorfológica y las oscilaciones climáticas que ocurrieron en el pasado. Todo ello ha dado lugar a que la ictiofauna dulceacuícola ibérica se caracterice por pocos, pero muy diversificados géneros de peces. Una excepción es el género Phoxinus, donde sólo la especie P. bigerri había sido descrita en la Península Ibérica, encontrándose ampliamente distribuida en pequeñas cuencas cantábricas y catalanas, en la cuenca del Ebro y en la cuenca del Duero, donde la especie fue traslocada. Un número de especies representativas de la ictiofauna primaria ibérica puede ser encontrada en la cuenca del Duero, la cuenca más grande de la Península Ibérica, la cual alberga el 70% de los géneros y el 30% de las especies de peces primarios de agua dulce de toda España. De todas las especies de peces primarios de agua dulce presentes en la cuenca del Duero el 64% se encuentran catalogadas bajo alguna de las tres categorías de amenaza de la lista roja de la IUCN, estando catalogadas como En Peligro de Extinción las especies A. salmantinum y C. vettonica las cuales poseen un área de distribución muy reducida y, en el caso de A. salmantinum limitada a la cuenca del Duero. Por lo tanto, la cuenca del Duero actúa como una unidad imprescindible para la conservación de las especies de peces de España. Los principales objetivos de la tesis fueron, conocer la diversidad genética de P. bigerri, A. salmantinum y C. vettonica, aumentar el conocimiento sobre los principales patrones que han afectado a su diversificación, proponer recomendaciones, ajustadas a las necesidades de cada especie y por último desarrollar una técnica no invasiva de detección para la ictiofauna presente en la cuenca del Duero. Por un lado, el estudio genético de diferentes poblaciones de las especies fue llevado a cabo a través de muestras de tejido, cubriendo toda su área de distribución conocida. El análisis genético fue llevado a cabo a través de un marcador mitocondrial (el gen del citocromo b; MT-CYB), un marcador nuclear (el gen nuclear reactivador de recombinación 1; RAG1) y además para A. salmantinum y C. vettonica también se utilizó una batería de polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs). Por otro lado, el estudio de la biodiversidad de la ictiofauna del Duero se llevó a cabo a través de la tecnología de metabarcoding con muestras de ADN ambiental, usando como marcador el gen mitocondrial ribosomal 12S (12S). A través de diferentes aproximaciones filogeográficas y filogenéticas aportamos conocimiento sobre la diversificación de las diferentes especies estudiadas. Así mismo, el estudio genético del género Phoxinus reveló la existencia de tres especies coexistiendo en la Península Ibérica (P. bigerri, P. dragarum y P. septimaniae). Mientras que para P. dragarum discutimos su origen en la Península Ibérica y se plantea la posibilidad de un origen natural, para la especie P. septimaniae aportamos evidencias para pensar que su origen en la Península Ibérica fue consecuencia de una introducción artificial en las cuencas catalanas y en la parte baja de la cuenca del Ebro, donde, además, detectamos una zona de hibridación entre P. dragarum y P. septimaniae. Para las especies C. vettonica y A. salmantinum descubrimos una fuerte estructura genética poblacional, la cual no se correspondía con la configuración actual de las cuencas hidrográficas y establecimos las diferentes Unidades Operativas de Conservación (OCUs) para cada especie, discutiendo sobre la conservación de cada una de ellas. Además, para todas las especies explicamos los diferentes procesos hidrogeomorfológicos y climáticos del pasado que podrían haber condicionado la estructura genética actual detectada. Por último, el monitoreo de peces ibéricos de agua dulce a través de ADN ambiental usando metabarcoding fue más eficiente para la detección de especies que los métodos tradicionales, resultando en una técnica potente y no invasiva de seguimiento para la biodiversidad de la ictiofauna continental ibérica.

[EN] Molecular methods applied to the conservation of the ichthyofauna of the Duero Basin The low dispersal abilities of primary freshwater fish species often limits their distribution to the hydrographic basins where they are present. As a consequence, both the endemicity and the diversification of the Iberian continental ichthyofauna, and the patterns related to them, are associated with the region’s complex hydrogeomorphological history and past climatic oscillations. The complex patterns of diversification shaped by these events have given rise to a group of fishes comprised of few but highly diversified genera. An exception to this is the genus Phoxinus: only the species Phoxinus bigerri is thought to occur in the Iberian Peninsula, specifically in small Cantabrian and Catalan basins, the Ebro Basin and, due to translocation, the Duero Basin. Around 70% of the genera and 30% of the species of Spain’s primary freshwater fishes are found in the Duero Basin, the greatest basin of the Iberian Peninsula. Approximately 64% of these species are classified under one of the three threatened categories of the IUCN Red List. Among them are the endangered species Achondrostoma salmantinum and Cobitis vettonica, both of which have a highly restricted distribution area. In the case of A. salmantinum, its distribution is limited to only the Duero Basin. As a result, the Duero Basin acts as an essential unit for the conservation of fish species in Spain. The main aims of this thesis were to (1) determine the genetic diversity of P. bigerri, A. salmantinum and C. vettonica, (2) increase our understanding about the main patterns that have affected the diversification of these species, (3) propose recommendations specific to the conservation needs of each species and, lastly, (4) develop a non-invasive detection technique to monitor the composition of the ichthyofauna present in the Duero Basin. For the first three aims, populations across the entire known distribution area of each species were surveyed, and tissue samples were collected for molecular analysis. For each species, a variety of population genetics analyses were performed using the mitochondrial marker cytochrome b (MT-CYB) and the nuclear marker recombination reactivator gene 1 (RAG1); for A. salmantinum and C. vettonica, a battery of single nucleotide polymorphisms (SNPs) was also used. For the last aim, a metabarcoding approach based on environmental DNA (eDNA) samples, and the mitochondrial ribosomal gene 12S (12S) as a marker, was undertaken to assess the current biodiversity of the Duero ichthyofauna. In addition, various phylogeographic and phylogenetic approaches were used to make inferences about the diversification of the studied fish species. The genetic study of Phoxinus revealed the existence of three species coexisting in the Iberian Peninsula: P. bigerri, P. dragarum and P. septimaniae. In the case of P. dragarum, we argue that it is native to the Iberian Peninsula. For P. septimaniae, we provide evidence indicating that its presence in the peninsula is due to its artificial introduction into Catalan and lower Ebro basins, where we also detected a zone of hybridization between P. dragarum and P. septimaniae. For the species C. vettonica and A. salmantinum, we discovered a strong genetic population structure that does not correspond to the current configuration of the hydrographic basins. For these species, we established ‘operational conservation units’ (OCUs) and discuss factors related to their conservation. In addition, for all the species, we discuss past hydrogeomorphological and climatic processes that likely shaped the current genetic structure of their populations. Finally, we showed that, compared with traditional methods (e.g., electrofishing), the eDNA metabarcoding approach is more efficient at species detection, making it a powerful non-invasive tool for monitoring the biodiversity of the Iberian freshwater fish fauna.

Tesis leída en la Universidad Complutense de Madrid, en la Facultad de Ciencias Biológicas.

Peer reviewed