Actualidades Biológicas

Evaluation of gametogenesis and fecundity of escleractinian corals: Orbicella annularis, Pseudodiploria strigosa and Siderastrea siderea, at Isla Fuerte (Bolívar), Colombia

A nivel mundial se han incrementado los estudios sobre la biología reproductiva de corales. Por tal razón se evaluó la gametogénesis y fecundidad de los corales escleractinios Orbicella annularis, Pseudodiploria strigosa y Siderastrea siderea en Isla Fuerte (Bolívar), Colombia, arrecife poco documentado. Para ello, se recolectaron 3-5 muestras del centro y borde de las colonias de cada especie en los meses de agosto y septiembre de 2011 y, abril y julio de 2012; las muestras se fijaron en formaldehído con agua de mar al 10% y se decalcificaron con HCl al 10% y se conservaron en alcohol al 70%. Bajo observación directa se obtuvieron datos para calcular fecundidad y por medio de histología se hizo descripción de estadios de desarrollo. Para O. annularis y P. strigosa se identificaron oocitos y espermarios, y para S. siderea no se encontró oocitos, solo tejido. Las muestras de O. annularis presentaron 394,6 oocitos/cm² en el centro y 20,1 oocitos/cm² en el borde en julio; para P. strigosa 368,8 oocitos/cm en el centro y en el borde no se encontró para el mes de abril; a pesar de las diferencias entre centro y borde, esto fue mayor en comparación con lo obtenido para la misma especie en un arrecife colombiano en estado de degradación, así como de otras regiones del Caribe donde la fecundidad fue de 11 y 100 oocitos/cm², respectivamente. Estos resultados nos permite observar y evaluar que este arrecife se encuentra en mejor estado de conservación en comparación con otros dos arrecifes estudiados del Caribe. Recomendamos incluir seguimiento anual para estas y otras especies de escleractinios.

The number of studies on coral reproduction has increased worldwide; nevertheless, in Colombia only few studies have been conducted, and none from the area of the present study. Colonies of the scleractinian coral species Orbicella annularis, Pseudodiploria strigosa, and Siderastrea siderea were sampled in Isla Fuerte (Bolívar), Colombia, in order to evaluate their gametogenesis and fecundity. Samples were taken from the center and the edge of 3-5 colonies of each species between August and September 2011, and between April and June 2012. Samples were fixed in 10% formaldehyde solution; later, they were decalcified using 10% HCl. Finally, they were conserved in 70% ethanol. Fecundity was calculated by direct observation, and the different stages of development were identified with histological techniques using Toluidin blue stain. Oocytes or spermaries were not found in any samples during stage I. Oocytes from O. annularis were found during July (stages II and III), and August (II-IV), whereas, oocytes from P. strigosa were found during April (II), and July (II-IV). Oocytes from S. siderea were found in all samples. Spermaries from O. annularis were found only during August. Spermaries from P. strigosa were found during April (II and III), and July (II-IV); and from S. siderea during August (II-IV), and September (II-V). O. annularis presented 394,6 oocyte/cm² in the center and 20,1 oocyte/cm² in the edge during July; whereas P. strigosa presented 368,8 oocyte/cm² in the center during April. In spite of the differences in oocytes between the center and edge of the colonies, in this study the values found were higher than those for other Colombian Caribbean reefs under degradation conditions, such as other sites where fecundity was between 11 and 100 oocyte/ cm², respectively. These results allow us to observe and conclude that this reef is in better condition compared to two other Caribbean reefs studied. We recommend an annual monitoring of these and other scleractinian coral species in the Colombian Caribbean.

**Antioxidant activity of the sea urchin Mellita quinquiesperforata (Leske) and identification of its major lipids compounds**

A partir del erizo de mar Mellita quinquiesperforata (Leske), recolectado en el Caribe colombiano fueron obtenidos sus extractos acuoso, metanólico y de diclorometano, a los cuales se les determinó el contenido de fenoles totales encontrando valores de 10,97, 9,47 y 9,22 mg EAG/g, respectivamente. Moderada actividad antioxidante fue encontrada frente al radical catiónico (ABTS) con valores IC50 = 85,60, 76,75 y 98,19 μg/ml para los mismos extractos, mientras que frente al radical DPPH, se encontró baja actividad con valores de IC50 superiores a 200 μg/ml, en todos los casos evaluados. En la determinación del potencial de reducción férrica, se encontraron valores moderados de reducción, los cuales fueron de 3,24, 3,37 y 3,42 mg EAA/g para los extractos metanólico, diclorometano y acuoso, respectivamente. De otra parte, del extracto de diclorometano se obtuvo la fracción lipídica, de la cual fueron identificados 38 compuestos orgánicos, 30 ácidos grasos y 8 esteroles, con variaciones estructurales. Los resultados obtenidos muestran que M. quinquiesperforata es capaz de producir compuestos que logran inhibir el radical ABTS, así como de reducir el Fe+3, pero no son eficientes para inhibir el radical DPPH.

Sea urchins Mellita quinquiesperforata (Leske) were collected in the Colombian Caribbean and aqueous, methanolic and dicloromethane extracts were obtained and the total phenol contents were determined, yielding values of 10.97, 9.47, and 9.22 mg EAG/g, respectively. Moderate antioxidant activity against ABTS cationic radicals was documented, with IC50 values = 85.60, 76.75, and 98.19 μg/ml for the same extracts, while activity against DPPH radicals were documented as lower, with IC50 values exceeding 200 μg/ml in all cases evaluated. In the determination of ferric reduction potential, moderate values of reduction were documented, with 3.24, 3.37, and 3.42 mg EAA/g from the metanholic, dicloromethanol, and aqueous extracts, respectively. On the other hand, the lipid fraction of dicloromethanol was determined, from which 38 organic compounds, 30 fatty acids, and 8 sterols were identified, with structural variations. The results show that M. quinquiesperforata is able of to produce compounds capable of inhibiting the ABTS radical, as well as reduce Fe+3, but they are not efficient in inhibiting the DPPH radical.

**Propagation in vitro of Espeletia paipana S. Díaz and Pedraza, a critically endangered endemic frailejon**

En la presente investigación se estableció un protocolo de micropropagación para Espeletia paipana S. Díaz y Pedraza, especie en peligro de extinción con una población actual de 26 plantas adultas. Los explantes primarios (semillas) fueron desinfectados superficialmente con hipoclorito de sodio (NaOCl) o hipoclorito de calcio [Ca(ClO)2]. Los embriones asépticos se cultivaron en medio MS con macroelementos a diferentes concentraciones, con y sin ácido giberélico (GA3), kinetina (KIN) y 3-ácido indolbutírico (AIB), también se estudió el efecto de luz y temperatura sobre la germinación; para la multiplicación de brotes se utilizó MS suplementado con AIB y bencil amino purina (BA). Para el enraizamiento se probó AIB+BA, AIB y ácido naftalenacético (ANA) y para el endurecimiento de plántulas se ensayaron diferentes mezclas de capote, tierra y arena. Los resultados mostraron que el mayor porcentaje de embriones asépticos (66%) se obtuvo utilizando 1% de Ca(ClO)2. El mayor porcentaje de embriones germinados (50%) se registró en medio basal MS/4 suplementado con 1 mg l-1 de GA3 y la mayor cantidad de embriones reactivos y de plántulas viables se obtuvo a 24 °C e iluminación continua. Los mejores resultados de proliferación de brotes se cuantificaron en MS con 0,5 mg l-1 AIB + 0,05 mg l-1 de BA, mientras que el 85% de enraizamiento se logró en MS con 5 mg l-1 de AIB. El mayor porcentaje de plántulas viables (65%) en invernadero se cuantificó utilizando una mezcla de capote y tierra, proporción 3:1. El protocolo establecido es aplicable para desarrollar programas de propagación masiva que permitan evitar la extinción de E. paipana.

In this study we established a micropropagation protocol for Espeletia paipana S. Díaz and Pedraza, a critically endangered species with a current population size of 26 adult plants. The primary explants (seeds) used were superficially disinfected with sodium or calcium hypochlorite. The aseptic embryos were cultured on MS media with macroelements at different concentrations, with and without gibberellic acid (GA3), kinetin (KIN), and indole-3-butyric acid (IBA). The effects of temperature and light on germination also were examined. For multiplying shoots, we used MS supplemented with IBA and benzylaminopurine (BA). Shoot rooting was attempted by using IBA + BA, IBA, and 1-naphthalene acetic acid (NAA), and different mixtures of peat, mulch and sand were tested for hardening of the seedlings. The results showed that the highest percentage (66%) of aseptic embryos was obtained using 1% calcium hypochlorite. The highest percentage (50%) of germinated embryos was registered using the MS/4 supplement with 1 mg l-1 GA3, and the highest quantity of reactive embryos and viable seedlings were obtained at 24 °C with continual illumination. The best shoot proliferation results were achieved on MS with 0.5 mg l-1 IBA + 0.05 mg l-1 BA, while 85% rooting was achieved on MS with 5 mg l-1 IBA. The highest percentage (65%) of viable seedlings in a growing house was obtained using a mixture of soil enriched with organic matter and mulch in a 3:1 proportion. The proposed protocol may be employed to develop massive propagation programs, which could reverse the trend toward extinction of E. paipana.

**Cytotoxic and mutagenic innocuousness of essential oils of Rosmarinus officinalis L. and Ruta graveolens L. as a promising complimentary treatment of Helicobacter pylori infection**

La infección por Helicobacter pylori afecta aproximadamente la mitad de la población mundial, se adquiere en la infancia y se ha asociado con desarrollo de gastritis crónica, úlcera péptica y cáncer de estómago en la edad adulta. El tratamiento que incluye dos o tres antibióticos ha generado problemas de resistencia bacteriana, efectividad, costo y seguridad; evidenciando la necesidad del desarrollo de nuevas terapias alternativas. El grupo de investigación Salud Pública de la Universidad de Nariño (Pasto, Colombia), determinó que los aceites esenciales puros de Rosmarinus officinalis L. y Ruta graveolens L. presentan actividad anti-H. pylori in vitro; pero no analizaron su inocuidad para consumo humano. Este estudio evalúa la citotoxicidad de ambos aceites en linfocitos humanos mantenidos en cultivo y su mutagenicidad mediante el prueba de Ames con la cepa TA-100 de Salmonella typhimurium. El aceite esencial de R. officinalis no presentó efecto citotóxico ni mutagénico en ninguna concentración evaluada en comparación con los controles. El aceite esencial puro de R. graveolens fue citotóxico (viabilidad de linfocitos inferior al 40%); sin embargo, en diluciones 10-1 hasta 10-5, este aceite se considera seguro en los dos sistemas de ensayo. Estos resultados demuestran que ambos extractos son promisorios para el consumo humano y a futuro, podrían considerarse como una alternativa para tratamiento complementario de H. pylori.

Helicobacter pylori infection affects approximately half of world's population, is acquired in infancy and has been associated with the development of chronic gastritis, peptic ulcers and stomach cancer in adulthood. The usual treatment that includes two or three antibiotics has led to problems of bacterial resistance, decreased effectiveness, price and safety; showing the need to develop alternative therapies. The Public Health Research Group of the University of Nariño (Pasto, Colombia) found that essential oils of Rosmarinus officinalis (L.) and Ruta graveolens (L.) have anti-H. pylori activity in vitro; however, their innocuousness for human consumption was not examined. This study evaluated the cytotoxicity of both oils in human lymphocytes maintained in culture and their mutagenicity by the Ames test with the Salmonella typhimurium strain TA-100. The essential oil of R. officinalis did not present cytotoxic or mutagenic effects in any concentration compared to controls. Pure concentrate of the R. graveolens essential oil was cytotoxic (cell viability 40% lower); however, in dilutions of 10-1 to 10-5, this oil was shown to be safe in both assay systems. These results show that both extracts are promissory for human consumption and in the future, could be considered as an option for complimentary treatment for H. pylori.

**First record of Utricularia foliosa L. (Lentibulariaceae) and its food spectrum from the Ciénaga de Paredes, Santander, Colombia**

Se presenta la ampliación de registro de distribución para la planta carnívora Utricularia foliosa L. (Lentibulariaceae) encontrada por primera vez en la Ciénaga de Paredes, departamento de Santander, Colombia. Adicionalmente se realiza un breve aporte sobre su espectro alimentario, para lo cual se observó el contenido de 150 utrículos, recolectados durante los meses de agosto y octubre de 2013 y febrero de 2014. El contenido de los utrículos mostró que los grupos principales capturados fueron: Trombidiformes, Ostracoda y Diptera.

The distribution of the carnivorous plant Utricularia foliosa L. (Lentibulariaceae) is increased with registers for the first time from Ciénaga de Paredes, department of Santander, Colombia. In addition, we provide a brief contribution related to its diet breadthbased on the contents of 150 utricles collected during the months of August 2013, October 2013 and February 2014. The contents of the utricles reveald that the major groups captured were Trombidiformes, Ostracoda and Diptera.

Global changes in Gulf of Urabá mangroves (Colombia): between the changing coastline and the expanding agricultural frontier

Las alteraciones del nivel medio local del mar y la deforestación son dos cambios globales que impactan severamente a los manglares del Caribe colombiano, pero poco se ha discutido acerca de ellos en el golfo de Urabá. El objetivo de esta revisión es sintetizar la literatura publicada sobre esos temas en esta área. Este golfo presenta extensas áreas estructuralmente diferentes a las del resto del Caribe, que están disminuyendo y degradándose como producto de: a) la erosión costera y el aumento del nivel del mar; b) la entresaca de árboles y la expansión de la frontera agrícola; y c) la deforestación de las cuencas y la exportación de sedimentos hacia los estuarios. El delta del río Atrato y varios microdeltas de la costa oriental se expandieron, mientras que la ensenada de Rionegro permaneció estable, al menos durante el siglo XX. La costa oriental, con las áreas más pequeñas de manglar, se erosionó varios metros por año debido a la deriva litoral. Cerca a la cabecera municipal de Turbo, la entresaca de árboles para diferentes fines ha reducido el diámetro promedio de Rhizophora mangle y ha aumentado el valor de importancia de Laguncularia racemosa, afectando el reservorio de biomasa y carbono aéreos. La expansión de la frontera agropecuaria ha reducido la extensión de los rodales interiores de Avicennia germinans. La alta tasa de deforestación de las cuencas y planicies costeras de la zona bananera ha incrementado la carga de sedimentos de los ríos, la cual se acumula en los deltas. En estos, los manglares retienen cantidades significativas de sedimentos, con posible detrimento de la colonización y sobrevivencia de plántulas y macroinvertebrados bénticos. En conclusión, en el golfo de Urabá se presentan en la actualidad cambios globales naturales y antropogénicos de magnitudes significativas, tanto en la zona litoral como en las cuencas costeras, los cuales requieren una urgente implementación de medidas de adaptación dentro de los planes de manejo de los manglares y de la zona costera.

Accelerated mean sea level rise and deforestation are two global changes severely impacting mangroves along the Colombian Caribbean coast, but little has been discussed about them for the Gulf of Urabá. The objective of this review is to synthesize the published literature on such topics available to date for this area. This gulf holds extensive areas, structurally different from the rest of the Caribbean, which are shrinking and degrading as a consequence of: a) coastal erosion and sea level rise; b) selective logging and agricultural expansion; and c) watershed deforestation and sediment exports to the estuaries. The Atrato River delta, and several microdeltas located along the eastern coast have expanded, while the Rionegro Cove has remained relatively unchanged, at least during the 20th century. The eastern coast, with the smalles mangrove patches, have eroded at a rate of various meters per year due to the littoral drift currents. In the vicinity of the Turbo municipality, selective logging for different purposes has reduced the mean tree-diameter in Rhizophora mangle and has increased the importance value of Laguncularia racemosa, thus altering above ground biomass and carbon reservoirs. Agricultural expansion has been responsible for shrinking inland Avicennia germinans-stands. High deforestation rates in the coastal plains and watersheds in the banana agricultural district have increased river sediment load that has accumulated in the deltas. Mangroves in these areas trap significant amounts of sediments, with likely negative effects on colonization and survival of seedlings and benthic macroinvertebrates. In conclusion, in the Gulf of Urabá significant global changes, both natural and anthropogenic, currently occur within the littoral zone as well as within the coastal watersheds, and they require an urgent implementation of adaptive measures within the management plans for mangrove ecosystems and the coastal zone.

Antioxidant cellular protection and adaptive response induced by chronic oxidative stimuli

La adaptación es un importante mecanismo por el cual las células y los organismos responden a retos ambientales y a cambiantes necesidades funcionales. Para lograrlo, las células integran cambios en el fenotipo, actividad metabólica, expresión génica y función celular, que deben coordinarse adecuadamente para mantener la viabilidad ante estímulos nocivos, como es el caso del reto ante un exceso de especies reactivas de oxígeno (ROS). En este estudio, se evaluó la hipótesis que pulsos crónicos y repetitivos con peróxido de hidrógeno (H2O2), pueden activar respuestas celulares que resultan en adaptación a estrés oxidativo. Para probar esto, se estableció un modelo in vitro, donde las células de origen mioblastoide C2C12, fueron expuestas a 5 mU/ml de la enzima glucosa oxidasa que durante breves pulsos de 1 hora/día genera una concentración constante de 50 μM de H2O2 en el medio. Este régimen de tratamiento se extendió durante 7 días, tras los cuales se evaluaron los efectos sobre la morfología y viabilidad celular, el contenido de ADN mitocondrial, la acumulación de ROS mitocondrial y la expresión de genes de defensa antioxidante. Los resultados obtenidos apoyan la idea de que los estímulos prolongados, repetitivos y a bajas concentraciones de ROS, pueden actuar como moléculas de señalización induciendo procesos celulares que convergen en la adaptación al estrés oxidativo crónico.

Adaptation is an important mechanism in cells and organisms that allow them to respond to environmental challenges and changing functional demands. To accomplish these requirements, cells integrate modifications at different levels such as gene expression, metabolic activity, cellular functionality and phenotype. The orderly coordination of these changes is fundamental for cells to maintain viability despite a variety of harmful stimuli, such as the case of exceedingly concentrations of reactive oxygen species (ROS). In this study, we tested the hypothesis that chronic and repetitive stimuli with a mild concentration of hydrogen peroxide (H2O2) would activate cellular responses, resulting in adaptation. This was done confronting cell cultures to prolonged exposures of H2O2 obtained with glucose oxydase (GlucOx) added to the medium to generate a constant concentration of the oxidant (≈ 50 μM); this treatment protocol (1h/d) was extended during seven continuous consecutive days after which the following parameters were evaluated: cell morphology and viability, mitochondrial DNA content, mitochondrial ROS accumulation and antioxidant defense gene expression. These data further support the idea that exposure to continuous and low concentrations of ROS, could act as signaling molecules inducing cellular processes that converged toward adaptation to chronic oxidative stress.