Are NORs Always Located on Homeologous Chromosomes? A FISH Investigation with rDNA and Whole Chromosome Probes in Gymnotus Fishes (Gymnotiformes)

Gymnotus (Gymnotiformes, Gymnotidae) is the most diverse known Neotropical electric knife fish genus. Cytogenetic studies in Gymnotus demonstrate a huge karyotypic diversity for this genus, with diploid numbers ranging from 34 to 54. The NOR are also variable in this genus, with both single and multiple NORs described. A common interpretation is that the single NOR pair is a primitive trait while multiple NORs are derivative. However this hypothesis has never been fully tested. In this report we checked if the NOR-bearing chromosome and the rDNA site are homeologous in different species of the genus Gymnotus: G. carapo (2n = 40, 42, 54), G. mamiraua (2n = 54), G. arapaima (2n = 44), G. sylvius (2n = 40), G. inaequilabiatus (2n = 54) and G. capanema (2n = 34), from the monophyletic group G. carapo (Gymnotidae-Gymnotiformes), as well as G. jonasi (2n = 52), belonging to the G1 group. They were analyzed with Fluorescence in situ hybridization (FISH) using 18S rDNA and whole chromosome probes of the NOR-bearing chromosome 20 (GCA20) of G. carapo (cytotype 2n = 42), obtained by Fluorescence Activated Cell Sorting. All species of the monophyletic G. carapo group show the NOR in the same single pair, confirmed by hybridization with CGA20 whole chromosome probe. In G. jonasi the NORs are multiple, and located on pairs 9, 10 and 11. In G. jonasi the GCA20 chromosome probe paints the distal half of the long arm of pair 7, which is not a NOR-bearing chromosome. Thus these rDNA sequences are not always in the homeologous chromosomes in different species thus giving no support to the hypothesis that single NOR pairs are primitive traits while multiple NORs are derived. The separation of groups of species in the genus Gymnotus proposed by phylogenies with morphologic and molecular data is supported by our cytogenetic data. © 2013 Milhomem et al.

Profile of micronucleus frequencies and nuclear abnormalities in different species of electric fishes (Gymnotiformes) from the Eastern Amazon

The frequency of spontaneous micronucleus (MN) formation in fish species needs to be determined to evaluate their usefulness for genotoxic biomonitoring. The definition of a good bioindicator takes into account the current knowledge of its metabolic traits as well as other factors including its feeding behavior and relationship to the environment. In this study, we compared the basal frequencies of micronucleated erythrocytes and nuclear abnormalities (NA) among different species of the fish Order Gymnotiformes (Rhamphichthys marmoratus, Steatogenys elegans, Sternopygus macrurus, Parapteronotus hasemani, Gymnotus mamiraua, Gymnotus arapaima, Brachyhypopomus beebei, Brachyhypopomus n. sp. BENN) sampled in several localities of the Eastern Amazon. A baseline of MN and NA frequency in these fish was determined, enabling the identification of potentially useful species as models for genotoxicity studies. Only one impacted sample collected at a site in the River Caripetuba showed a significant number of NAs, which may be due to the release of wastewater by neighbouring mining industries and by the burnt fuel released by the small boats used by a local community. Our results may provide support for further studies in areas of the Eastern Amazon affected by mining, deforestation and other anthropogenic activities.

Glomerular Nucleus of the Weakly Electric Fish, Gymnotus sp.: Cytoarchitecture, Histochemistry, and Fiber Connections-Insights from Neuroanatomy to Evolution and Behavior

The present study provides a detailed description of morphological and hodological aspects of the glomerular nucleus in the weakly electric fish Gymnotus sp., and explores the evolutionary and functional implications flowing from this analysis. The glomerular nucleus of Gymnotus shows numerous morphological similarities with the glomerular nucleus of percomorph fish, although cytoarchitectonically simpler. In addition, congruence of the histochemical acetylcholinesterase (AChE) distribution with cytoarchitectonic data suggests that the glomerular nucleus, together with the ventromedial cell group of the medial subdivision of the preglomerular complex (PGm-vmc) rostrally, and the subglomerular nucleus (as identified by Maler et al. [1991] J Chem Neuroanat 4:1-38) caudally, may form a distinct longitudinally organized glomerular complex. Our results show that an important source of sensory afferents to the glomerular nucleus originates in the pretectal and electrosensorius nuclei. The glomerular nucleus in turn projects to the hypothalamus (inferior lobe and anterior hypothalamus), to the anterior tuberal nucleus, and to the medial region of the preglomerular nucleus (PGm). These data suggest that visual and electrosensory information reach the glomerular nucleus and are relayed to the hypothalamus and, via PGm, to the pallium. Such connections are similar to those of the glomerular nucleus in percomorphs and the posterior pretectal nucleus in osteoglossomorph, esocids, and salmonids, where they comprise one component of a visual processing pathway. In Gymnotiform fish, however, the pretectal region that projects to the glomerular nucleus is dominated by electrosensory input (visual input is minor), which is consistent with the dominant role of electroreception in these fish. J. Comp. Neurol. 519:1658-1676, 2011. (c) 2011 Wiley-Liss, Inc.

Potencial de criação de Pirarucu, Arapaima gigas,em cativeiro

O presente trabalho tem como objetivo analisar alguns aspectos do manejo da criação do pirarucu, nos itens relativos à reprodução, alevinagem, alimentação, crescimento rusticidade e aspectos econômicos. Mesmo havendo medidas de proteção, a pesca é predatória e com graves prejuízos aos estoques naturais. O cultivo é viável, em razão do extraordinário desenvolvimento ponderal, chegando a alcançar em torno de 10 kg, com apenas um ano de criação. Desova naturalmente a partir do quinto ano de idade, com peso em torno de 40 a 45 kg e de forma parcelada. Excetuando-se o período de reprodução, não apresenta caracteres sexuais secundários extragenitais. No ambiente natural, a idade e o período da primeira maturação sexual, não estão perfeitamente definidos. Usa-se a densidade de um indivíduo para cada 200m2 de área inundada, quando são utilizados os açudes como locais de reprodução. O processo empregado na obtenção de alevinos dessa espécie consiste na captura no próprio açude onde ocorre a reprodução. O arraçoamento dos alevinos deve ser feito em quantidade equivalente a 8-10% do seu peso vivo de carne de peixe. Embora sejam ictiófagos, os alevinos dessa espécie apresentam excelentes taxas de sobrevivência chegando a 100%, devido não fazerem canibalismo. Além da respiração branquial, os pirarucus utilizam a bexiga vascularizada como órgão de respiração acessória. A produção de pirarucu na bacia amazônica baseia-se na captura em ambientes naturais. Em sistema extensivo de criação, foram obtidas 199,7 toneladas de pirarucu, no ano de 1962, nos açudes do Nordeste brasileiro.

Efeito da densidade de estocagem sobre a eficiência alimentar de juvenis de Pirarucu (Arapaima gigas) em ambiente confinado

O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito da densidade de estocagem sobre a eficiência alimentar de juvenis de pirarucu em tanques-rede de pequeno volume. Foram usados 12 tanques-rede de 1m³ em um viveiro de 120m³ perfazendo três tratamentos (15, 20 e 25 peixes/m³) com quatro repetições. Os peixes foram alimentados com ração comercial extrusada com 45% de proteína bruta, 3 vezes ao dia, durante 45 dias. O peso médio inicial foi 10,1 ± 0,3 g, e a análise estatística da pesagem inicial mostrou que todos os lotes eram homogêneos. O desempenho dos peixes não apresentou diferença significativa entre os tratamentos (p>0,05). Entretanto, a eficiência alimentar melhorou com o aumento da densidade de estocagem (p<0,05). A densidade de estocagem tem influência sobre a eficiência alimentar de juvenis de pirarucu em tanques-rede de pequeno volume.

Transport of Pirarucu Arapaima gigas juveniles in plastic bag

This study examined the stress response of pirarucu juveniles in a closed system transport. Pirarucu (Arapaima gigas) is a native Amazonian fish species from the Osteoglossidae family and an obligated air breather. A short duration transport trial (6h) was undertaken comparing closed polyethylene bags filled with atmospheric air (Air group) and bags filled with pure oxygen (Oxi group). Dissolved oxygen was the only water parameter that presented a difference between fish groups, and was saturated in the oxi group as expected. There was no mortality in either group after transport. Fish feeding was observed 36 h after transport for all fish, and normal feeding consumption was observed at 72 h. In both groups physiological responses were similar. Cortisol did not show any significant alteration during the sampled period. Unlike most fish species, cortisol values were unaltered in both groups during sampling, while glucose presented a significant change up to 12 h after transport. The results showed that pirarucu transport in plastic bags could be made with either atmospheric air or pure oxygen, since physiological response to stress, water quality and feeding behavior after 36 h were similar in both groups.

Cultivo do Pirarucu (Arapaima gigas) em viveiro escavado

Foi avaliado o desempenho de juvenis de pirarucu em criação intensiva em viveiros escavados. Oitenta e cinco peixes com peso médio inicial de 133,3 ± 1,3g foram estocados em dois viveiros de 120m² cada (densidade de 1 peixe/3m²), com profundidade média de 1m e alimentados duas vezes ao dia (9:00 e 14:00h) com ração extrusada para peixes carnívoros contendo 40% de proteína bruta. Foi verificado diariamente o consumo de ração, enquanto mensalmente os peixes foram amostrados para a realização de biometrias com a finalidade de verificar seu desempenho em peso e comprimento. Após 12 meses de cultivo os peixes atingiram peso médio de 7,0 ± 1,1kg, comprimento total de 88,2 ±6,4cm, com conversão alimentar de 1,5 e produtividade de 2,5kg/m². Estes resultados mostram o grande potencial do pirarucu para a piscicultura intensiva na Amazônia.

Respostas de estresse em pirarucu (Arapaima gigas) durante práticas de rotina em piscicultura

O pirarucu é um peixe nativo da bacia Amazônica com respiração aérea obrigatória. Em condições de criação, atinge até 10 kg em um ano, sendo um dos peixes com maior potencial para criação na Amazônia. O objetivo deste estudo foi avaliar as respostas de estresse em pirarucu quando submetido a práticas comuns em sistema de criação. Para isso, foram realizados três diferentes experimentos: 1) transporte; 2) adensamento; e 3) exposição à amônia. Foram analisados parâmetros do metabolismo energético (glicose e lactato), hormonal (cortisol), e de hematologia (hematócrito). Em todos os protocolos testados foram observadas alterações nos parâmetros fisiológicos do pirarucu. As respostas de estresse durante o transporte foram similares às do adensamento, porém, a magnitude das repostas ao adensamento foi maior. A exposição à amônia não causou alteração imediata nos parâmetros fisiológicos, havendo latência nas respostas de estresse. Com os resultados obtidos, pode-se concluir que as alterações nos parâmetros metabólicos ocorrem no momento de maior intensidade de manejo, e provavelmente podem ser reduzidas com adoção de boas práticas na criação.

Physiological responses of pirarucu (Arapaima gigas) to acute handling stress

Pirarucu (Arapaima gigas) is an obligatory air-breathing fish from the Amazon basin. Previous study showed that pirarucu juveniles present a latency period in their response to moderate stress (transportation). Therefore the objective of this study was to verify the effects of a prolonged air exposure stress in lactate, glucose, cortisol, haematocrit, haemoglobin, and liver glycogen in pirarucu. Thirty-six fish were handled by netting and subjected to air exposure for 75-min. Six fish were sampled before handling and at 0, 6, 24, 48, and 96h after handling. Fish cortisol, lactate and haematocrit rose after handling, returning to previous unstressed values on the following sampling (6h after handling). Glucose increased significantly after handling and that was maintained for 24 h. There were no changes in haemoglobin and liver glycogen as a consequence of handling. The results demonstrate a quick response when exposed to an acute stressor and a fast recovery, suggesting that pirarucu does not use their glycogen reserves during an acute stress. The results suggest that pirarucu exhibit physiological stress responses to handling similar in magnitude to those previously documented for many teleostean fishes, including salmonids.

Uso de sal durante o transporte de juvenis (1kg) de pirarucu (Arapaima gigas)

O pirarucu é um peixe nativo da bacia Amazônica cuja criaçãovem sendo estudada em algumas partes do Brasil. O objetivo desse trabalho foi testar o sal de cozinha como mitigador de estresse durante o transporte de juvenis de pirarucu (1 kg). Para isso, os peixes foram transportados em dois diferentes sistemas: caixas sem adição de oxigênio (transporte aberto) e sacos plásticos com injeção de oxigênio e lacrado (transporte fechado). Nos dois sistemas os peixes foram transportados em três diferentes tratamentos: controle e duas concentrações de sal na água (3 e 6 g.L-1). Após o transporte os peixes foram colocados em viveiros para avaliação da recuperação. Foram analisados parâmetros do metabolismo energético (cortisol, glicose e lactato) e de hematologia (hematócrito). O sal de cozinha não foi eficiente em mitigar as respostas de estresse no transporte em nenhum dos dois sistemas de transporte estudados.

Population Dynamics Modeling of Arapaima gigas

Pirarucu (Arapaima gigas) has been of the most important natural fishing resources of the Amazon region. Due to its economic importance, and the necessity to preserve the species hand, field research concerning the habits and behavior of the pirarucu has been increasing for the last 20 years. The aim of this paper is to present a mathematical model for the pirarucu population dynamics considering the species peculiarities, particularly the male parental care over the offspring. The solution of the dynamical systems indicates three possible equilibrium points for the population. The first corresponds to extinction; the third corresponds to a stable population close to the environmental carrying capacity. The second corresponds to an unstable equilibrium located between extinction and full use of the carrying capacity. It is shown that lack of males’ parental care closes the gap between the point corresponding to the unstable equilibrium and the point of stable non-trivial equilibrium. If guarding failure reaches a critical point the two points coincide and the population tends irreversibly to extinction. If some event tends to destabilize the population equilibrium, as for instance inadequate parental care, the model responds in such a way as to restore the trajectory towards the stable equilibrium point avoiding the route to extinction. The parameters introduced to solve the system of equations are partially derived from limited but reliable field data collected at the Mamirauá Sustainable Development Reserve (MSDR) in the Brazilian Amazonian Region.

Aspectos reprodutivos e perfil hormonal dos esteróides sexuais do pirarucu, Arapaima gigas (SCHINZ,1822), em condições de cativeiro

Esta pesquisa teve como objetivo caracterizar a reprodução e o perfil hormonal dos esteróides sexuais do pirarucu, Arapaima gigas, além de validar um aspecto do dimorfismo sexual secundário. O experimento foi realizado na Fazenda Santo Antônio II, em Presidente Figueredo-AM, no período de fevereiro de 2004 a fevereiro de 2005. Foram selecionados 24 exemplares e divididos em três grupos de oito peixes (grupo "A", "B" e "C" com pirarucus de mais de quatro anos de idade, com três anos e dois anos, respectivamente). Os pirarucus foram estocados em três tanques de 400m², um para cada grupo. Aspectos comportamentais, como o interesse por alimento, brigas, formação de casais e presença de ninhos, foram observados ao longo de todo o experimento. Amostras de sangue foram coletadas mensalmente, de todos os peixes, observou-se a presença de uma mancha alaranjada no macho como uma característica sexual secundária. Foram mensurados os níveis de testosterona (T), 17beta-estradiol (E2) e 17alfa-hidroxi-progesterona (17aOHP) através de radioimunoensaio (RIA) de fase sólida. Todos os machos dos grupos "A" e "B" puderam ser identificados pela mancha alaranjada na região inferior da cabeça, corroborada pela concentração de testosterona, comprovando o conhecimento empírico dos ribeirinhos. Os níveis de T e E2 nos peixes do grupo "A" e "B" tiveram maiores picos no início do período de chuva, enquanto que o 17aOHP teve oscilações constantes e pequenos picos no final do período chuvoso, os peixes do grupo "C" acompanharam essa tendência em concentrações menores.

Características bioquímicas e hematológicas do pirarucu Arapaima gigas Schinz, 1822 (Arapaimidae) de cultivo semi-intensivo na Amazônia

O presente estudo comparou os níveis plasmáticos de glicose, proteínas totais, uréia, triglicerídeos e colesterol, a contagem de eritrócitos, leucócitos e trombócitos entre alevinos e juvenis de Arapaima gigas (Osteoglociformes, Arapaimidae) de uma piscicultura semi-intensiva de Manaus, estado do Amazonas, Brasil. Os alevinos de A. gigas apresentaram níveis significativamente (p<0,05) menores de proteínas totais, triglicerídeos, uréia e Volume Corpuscular Médio (VCM) e maior concentração de glicose, colesterol e hemoglobina, contagem de eritrócitos, hematócrito e Concentração da Hemoglobina Corpuscular Média (CHCM) quando comparados aos juvenis. Porém, não houve diferença significativa (p>0,05) no número de trombócitos e leucócitos totais entre alevinos e juvenis. Os juvenis de A. gigas apresentaram menor quantidade de linfócitos e maior quantidade de monócitos, neutrófilos e eosinófilos, quando comparados aos alevinos. Em estudos futuros, espécimes de A. gigas com outras idades também deverão ser comparados para melhor entendimento dos efeitos da idade neste peixe amazônico, pois estas informações, além de possibilitarem uma melhor compreensão da fisiologia desta espécie, poderão auxiliar no estabelecimento de estratégias para seu manejo.

Sex determination in the Giant fish of Amazon Basin, Arapaima gigas (Osteoglossiformes, Arapaimatidae), using laparoscopy

The Giant of Amazon basin, pirarucu, Arapaima gigas, is the largest scaled freshwater fish in the world. pirarucu cultivation has recently started, driven by the decline in natural populations and high market value. Currently, there are no reliable methods for sexual differentiation in this species other than direct examination of gonads, which requires dissection of specimens. A non-lethal and less invasive method for sexual identification is highly desirable in order to properly group broodstock for mating and offspring production. We utilized laparoscopic examination in anesthetized pirarucu to differentiate between male and female individuals. This method allowed for the observation and differentiation of the reproductive organs within an individual. Our results suggest that laparoscopy is an efficient method for sex differentiation in pirarucu causing minimal stress to the fish.

Estudos etnoictiológicos sobre o pirarucu Arapaima gigas na Amazônia Central

O presente estudo visou identificar saberes comuns entre o conhecimento científico e o conhecimento local sobre a ecologia e biologia do pirarucu (Arapaima gigas), contribuindo com informações úteis para a implementação e consolidação de projetos de manejo participativo pesqueiro na região. Foram realizadas 57 entrevistas semi-estruturadas, com pescadores profissionais de Manaus e pescadores de subsistência de Manacapuru durante o período de junho a dezembro do ano de 2002. Foi observado que os pescadores profissionais possuem informações igualmente precisas e abrangentes em relação aos saberes dos pescadores ribeirinhos de subsistência nos aspectos de reprodução, predação, migração, crescimento e mortalidade. Os aspectos que não são equivalentes entre os pescadores profissionais comerciais citadinos e ribeirinhos de subsistência são nos aspectos de tipo de alimentação e no tamanho de recrutamento pesqueiro. Concluímos que os pescadores da Amazônia central possuem os conhecimentos necessários que possibilitam o manejo participativo do pirarucu, como um profundo saber nos aspectos comportamentais, biológicos e ecológicos desta espécie, podendo assim contribuir de fato com a participação de gestão nos recursos pesqueiros locais.