Trabajo de campo

La obtención de las muestras de hígado y músculo se llevó a cabo durante las temporadas seca (febrero a mayo), de lluvia (junio a septiembre) y norte (octubre a enero; ^{Yáñez-Arancibia et al. 1988}) en los años 2015, 2016 y 2019. Se utilizaron organismos provenientes de la pesca artesanal de tiburón, la que utiliza una red de monofilamento y opera a lo largo de la costa campechana (Fig. 1). Para cada organismo se obtuvieron los datos morfométricos como la longitud total (LT en cm) y el sexo. A cada individuo se le extrajo aproximadamente 5 g de músculo (dorsal) y el hígado, los cuales se etiquetaron y almacenaron para ser trasladados al laboratorio de Ecología Trófica del Instituto de Ecología, Pesquerías y Oceanografía del Golfo de México (EPOMEX).

Fig. 1 Área de estudio. Los triángulos ▲ representan los sitios de los lances de captura de Sphyrna tiburo analizado; la línea punteada representa el área de operación por parte de la flota artesanal de San Francisco de Campeche. 

Determinación de Cu y Zn

La preparación de muestras para el análisis de Cu y Zn fue realizada de acuerdo con Bergés-Tiznado et al. (2015), la que consistió en: 1) cálculo del porcentaje de humedad para cada tejido, con base en los 5 g colectados, los que se secaron en un horno a 50 ºC durante 72 h, para posteriormente calcular porcentajes de acuerdo con la NOM- 116- SSA1- 1994 (^{SSA 1994}); 2) se homogeneizaron los tejidos en un mortero de ágata, se tomó una alícuota de 0.25 g que fue transferida a recipientes de teflón (Savillex, capacidad de 60 mL) para su digestión; 3) la primera etapa de la digestión consistió en agregar 5 mL de ácido nítrico (HNO₃ concentrado 70 %, grado metales traza, JT Baker) a cada recipiente, en el caso de hígados, se les añadió 2 mL de peróxido de hidrógeno (H₂O₂) y se dejaron en predigestión por 24 h; 4) en la segunda etapa de la digestión, los recipientes se colocaron en una plancha de calentamiento a 110 ºC durante 3 h; 5) como última etapa de la preparación, las muestras fueron llevadas a un volumen final de 20 mL con agua purificada y se almacenaron en recipientes de polietileno.

La determinación de las concentraciones de Zn se realizó por espectrofotometría de absorción atómica (EAA) acoplada a flama (SpectrAA, Varian), mientras que para el Cu se realizó por EAA acoplada a horno de grafito. Los datos de las concentraciones obtenidas se reportan como mg del elemento/kg de peso fresco. Para la validación de la metodología analítica se empleó el material de referencia de hígado de pez DOLT-5 (hígado de tiburón Squalus acanthias Zn = 105.3 ± 5.4; Cu = 35.0 ± 2.4 mg/kg), corriéndose blancos (HNO₃) y muestras por duplicado. Posteriormente, los resultados fueron comparados con los valores certificados y se obtuvieron los porcentajes de recuperación por elemento (Cuadro I). Los límites de detección para Cu y Zn en el EEA fueron de 0.45 µg/L para Cu y 0.02 mg/L para Zn con un coeficiente de variación (CV) de 1.89 y 1.78 %, respectivamente.

Análisis estadísticos

Dado que los datos no cumplieron con los supuestos de normalidad (W = 0.56, p < 0.05) de las pruebas aplicadas, se utilizó estadística no paramétrica (programa Statistica 7). Se usó la prueba U Mann-Whitney para las comparaciones entre las concentraciones de elementos entre tejidos (hígado vs. músculo), en cada tejido entre sexo (como músculo de machos vs. músculo de hembras). De igual manera se aplicó la prueba de correlación de Spearman (ρ) para los niveles de los metales en los tejidos y para las variables biológicas (como talla en cm). Para comparar las concentraciones de Zn y Cu entre años de muestreo (2015, 2016, 2019) y temporadas (seca, norte y lluvia) se utilizó la prueba de Kruskal-Wallis (^{Zar 2010}).

Datos generales

Se recolectaron un total de 95 organismos, 69 hembras y 26 machos y se analizó la concentración de Cu y Zn en 43 hígados y 77 muestras de músculo (LT > 77 cm). La temporada de lluvia fue la que presentó un mayor número de organismos (Cuadro II). La longitud total de hembras fue significativamente mayor a la de los machos, ya que en promedio midieron 98.7 ± 13.7 cm en comparación de 80.0 ± 4.2 cm de los machos (U = 272.50, p< 0.05). Se encontraron diferencias significativas (H _{(3, N = 190)} = 9.19, p < 0.05) al comparar la LT promedio por años (Cuadro III). En lo que respecta a los porcentajes de humedad de cada tejido, se observó diferencia significativa (U = 13, p < 0.05) donde el músculo presentó un promedio mayor (74.7 ± 4.2 %) en comparación con el hígado (34.1 ± 12.7 %).

Concentración promedio de Cu y Zn

En el hígado (Fig. 2a), la concentración de Zn (11.0-106.3 mg/kg) fue significativamente mayor (U = 0.00, p < 0.05) que la de Cu (0.01-6.07 mg/kg). La misma tendencia se observó en el músculo (Fig. 2b), siendo la concentración de Zn (1.30-145.27 mg/kg) significativamente mayor (U = 2.00, p < 0.05) que la de Cu (0.04-2.28 mg/kg).

Fig. 2 Concentración promedio de Cu y Zn (mg/kg) en el a) hígado y b) músculo de Sphyrna tiburo. Distinta letra sobre la barra de desviación estándar indica diferencias significativas (p < 0.05) para cada tejido. 

Por sexo, no se encontraron diferencias significativas (U = 160.00, p = 0.15) con relación a las concentraciones Cu en el hígado (machos = 3.32 ± 1.03 mg/kg; hembras = 3.70 ± 0.93 mg/kg), pero si se encontraron diferencias significativas (U = 117.00, p < 0.05) en las concentraciones de Zn entre las hembras (34.8 ± 19.5 mg/kg) y los machos (24.5 ± 15.9 mg/kg). En el músculo, no se encontraron diferencias significativas (U = 611.00, p = 0.46) en la concentración de Zn en hembras (21.1 ± 22.2 mg/kg) y machos (15.16 ± 10.0 mg/kg), pero si se encontraron diferencias significativas (U = 345.00, p < 0.05) en la concentración de Cu entre hembras (0.71 ± 0.30 mg/kg) y machos (0.53 ± 0.20 mg/kg).

Entre años de muestreo (Cuadro IV), no se encontraron diferencias significativas en hígado respecto a las concentraciones de Cu (H _{(2, N = 43)} = 2.89, p = > 0.05) y Zn (H _{(2, N = 43)} = 5.91, p = > 0.05); mientras que en el músculo sí se encontraron diferencias significativas en la concentración de Zn (H _{(2, N = 78)} = 19.22, p = 0.0001) y Cu (H _{(2, N = 78)} = 0.09, p = 0.0175) obteniendo concentraciones más altas en los años 2015 y 2016 en comparación con 2019.

Correlación de Cu y Zn con la longitud total y entre tejidos

Respecto a la longitud total, no se encontraron correlaciones significativas de Cu (ρ = 0.18, p > 0.05) y Zn (ρ = 0.18, p > 0.05) en músculo de S. tiburo, sin embargo, en el hígado, sí existe una correlación positiva significativa en el año 2015 entre el Cu y la LT (ρ = 0.44, p < 0.05; Fig. 3). Es decir, que a medida que el individuo aumenta su talla incrementa su concentración de Cu. Mientras que, entre tejidos, se correlacionó positiva y significativamente la concentración de Zn en el hígado y el músculo (ρ = 0.70, p < 0.5; Fig. 4a), así como la concentración de Zn en el hígado respecto al Cu en el músculo (ρ = 0.43, p < 0.05; Fig. 4b).

Fig. 3 Correlación de la concentración de Cu en el hígado (mg/kg) respecto a la longitud total de los organismos recolectados en el año 2015. 

Fig. 4 Correlación positiva entre las concentraciones promedio de Zn en hígado (mg/kg) con a) Zn en músculo y b) Cu en músculo. 

Concentración de Zn y Cu en Sphyrna tiburo

En ambos tejidos (hígado y músculo) de S. tiburo, la concentración de elementos presentó un patrón Zn > Cu (Fig. 2). Las mayores concentraciones de Zn en comparación con el Cu están relacionadas con las funciones estructurales y catalíticas esenciales que el Zn desempeña. A diferencia del Cu, el Zn es un componente de 20 metaloenzimas (^{López de Romaña et al. 2010}), útil para producir amplia variedad de proteínas y como regulador de actividades metabólicas (^{Moreno-Sierra et al. 2016}). Si bien ambos son esenciales, la mayor concentración de Zn obedece a un mayor uso de este elemento en diferentes procesos metabólicos del organismo, ya que más de 100 enzimas necesitan zinc para su función catalítica (^{López de Romaña et al. 2010}).

Concentración de Zn y Cu entre tejidos de Sphyrna tiburo

En relación con los tejidos, se encontraron mayores concentraciones de Zn y Cu en el hígado. Diversas investigaciones confirman lo anterior para diferentes especies de tiburones pertenecientes a la misma familia como Sphyrna zygaena y S. lewini (^{Windom et al. 1973}, Storeli et al. 2003, ^{Mull et al. 2012}, ^{Mora-Carrillo 2015}, ^{Boldrocchi et al. 2019}). El hígado es el principal órgano involucrado en la metabolización de todas las sustancias químicas de la sangre (vitaminas, azúcares, elementos) y es usado para almacenar energía, desintoxicar, flotar y sintetizar metalotioneínas que son ricas en Zn y Cu (^{Barrera-García 2013}, ^{Moreno-Sierra et al. 2016}, ^{O’ Bryhim et al. 2017}).

En el caso del músculo, las concentraciones más bajas para Zn y Cu se deben a que este tejido representa la mayor proporción de la masa corporal en los organismos marinos, lo que puede generar bajos niveles de metalotioneínas (^{Mora-Carrillo 2015}). Por lo anterior, y dado que el hígado es el principal órgano involucrado en la metabolización de las sustancias que llegan por vía sanguínea y en él se sintetizan metalotioneínas que son útiles en la homeostasis o en la regulación de la disponibilidad del Zn y de Cu, este órgano presenta mayores concentraciones en comparación con el músculo.

Concentración de Zn y Cu por sexos en Sphyrna tiburo

En el presente estudio se encontraron diferencias significativas en Zn y Cu entre sexos, las hembras muestran mayores concentraciones en comparación con los machos. La mayor concentración en las hembras podría estar relacionada a factores alimenticios y reproductivos (^{Rodríguez-Contreras 2017}, ^{Palacios-Hernández et al. 2020}), tal y como ha sido registrado en otras especies del género como S. lewini (^{Boldrocchi et al. 2019}). Para S. tiburo, ^{Flores (2017)} reporta diferencias en la alimentación entre sexos, donde las hembras se alimentan principalmente de Octopus maya (82.0 %) y Callinectes sapidus (4.2 %) mientras que los machos consumen principalmente Portunus gibbesii con (54.1 %), seguido de Portunus spinimanus (22.8 %).

Asimismo, ^{Viana (2019)} menciona que algunos tiburones en su etapa adulta muestran patrones de utilización del recurso (alimento) y del hábitat mediante la segregación como una estrategia de reducción de la competencia intraespecífica. Al respecto, la concentración de metales pesados se relaciona con el hábitat de alimentación, migración y requerimientos específicos (^{Barrera-García 2013}, ^{Boldrocchi et al. 2019}). Por lo tanto, en el presente estudio, al registrar organismos adultos con segregación trófica, las diferencias en las concentraciones podrían estar relacionadas con el uso diferencial de los recursos y del hábitat.

Concentración de Zn y Cu entre años de muestreo en Sphyrna tiburo

Las concentraciones de Cu y Zn fueron diferentes entre los años muestreados, siendo significativamente mayores en organismos capturados en el año 2015 en comparación con 2016 y 2019. Diversos autores mencionan que la concentración de metales pesados que captura cada organismo depende de la concentración en el medio (^{Tahity et al. 2022}), las condiciones ambientales (^{Acosta et al. 2004}) y los factores intrínsecos como hábitos de alimentación (^{Bergés-Tiznado et al. 2021}).

Estudios tróficos realizados en las costas de Campeche reportan que la dieta de S. tiburo presentó un mayor consumo de Octopus maya en 2015, en comparación con otros años donde predominaron los crustáceos, lo cual se atribuye a cambios en la temperatura superficial del mar en la región (^{Viana 2019}). Otro factor que puede haber contribuido al aumento de las concentraciones en el 2015 es la temporada de muestreo, ya que la mayoría de los organismos fueron colectados en temporada de lluvia. La concentración de metales pesados presentes en el Golfo de México es influenciada por actividad antrópica (^{Armstrong-Altrin y Machain-Castillo 2016}) y en temporada de lluvia los metales pueden estar más biodisponibles debido a diferentes procesos físicos y químicos (^{Aguilar-Ucán et al. 2009}).

Por lo tanto, la diferencia en los niveles de Cu y Zn por año estudiado probablemente está relacionada con cambios en la disponibilidad de recursos tróficos asociada a cambios en las variables ambientales de la región y a que, probablemente, los niveles de estos dos metales no se han incrementado en la zona.

Correlación de Cu y Zn con la longitud total (LT)

Se registró una correlación positiva significativa en el hígado entre el Cu y la LT para 2015 (Fig. 3). Esto es contrario a lo reportado para otras especies como S. lewini donde se ha observado que la concentración de Cu tiende a disminuir conforme aumenta la talla del organismo (^{Mora-Carrillo 2015}, ^{Boldrocchi et al. 2019}). En términos tróficos, S. lewini está catalogado como un depredador que a medida que crece va presentando una especialización en el consumo de peces como Nicholsina usta y Haemulon plumieri (^{Rodríguez-Contreras 2017}), mientras que S. tiburo es un depredador oportunista y la composición de su dieta depende de la temporada (^{Cortés et al. 1996}).

Al respecto, diferentes autores mencionan que los organismos especialistas (como S. lewini) suelen presentar menor concentración de oligoelementos en comparación con especies oportunistas (S. tiburo), lo que puede explicar la diferencia en las correlaciones positivas y negativas de cada especie. Así, la correlación encontrada en el 2015 puede asociarse a que el mayor registro de organismos de S. tiburo durante este año fueron hembras, las cuales tienen una dieta conformada en mayor porcentaje por el pulpo O. maya (^{Flores 2017}, ^{Viana 2019}). Este pulpo produce hemocianina, la que contiene Cu (^{Kato et al. 2020}), lo cual puede explicar la alta concentración de Cu encontrada en tiburones en el año 2015.

S. tiburo como bioindicador de salud del ecosistema y comparación con tiburones de la familia Sphyrnidae

Las concentraciones promedio de Cu y Zn obtenidas en el músculo de S. tiburo, fueron similares a las reportadas en otras regiones. Sin embargo, resultaron diferentes para otras especies de este género en diversas regiones del mundo (Cuadro V). Lo anterior esta probablemente relacionado con el uso de recursos y la disponibilidad del hábitat.

S. tiburo se caracteriza por vivir en aguas costeras sobre fondos arenosos, consumiendo principalmente crustáceos (^{Fischer et al. 1995}, ^{Ayala-Pérez et al. 2015}), mientras que S. zygaena y S. lewini son reconocidas como especies pelágicas oceánicas con alto consumo de peces (Fischer et al. 1995, ^{Plumlee y Wells 2016}). Lo anterior explicaría la variación de las concentraciones de Cu y Zn presente en los tejidos de S. tiburo, que al ser un depredador costero estaría “bioindicando” los cambios que surgen en la costa a nivel temporal.

En el presente estudio, como bioindicador de salud del ecosistema, se utilizó el hígado, ya que es el órgano encargado en concentrar para posteriormente eliminar sustancias toxicas que llegan por vía sanguínea (^{Moreno-Sierra et al. 2016}, ^{O’ Bryhim et al. 2017}), por ende, refleja la salud del hábitat en el que se encuentra el tiburón (costas de Campeche). Altos niveles de Cu y Zn en el ecosistema provocan alteraciones como disminución de la productividad y la pérdida de biodiversidad (^{Cruz-Casanova 2013}), y en humanos, el consumo de alimentos con altas concentraciones de Cu y Zn pueden provocar una bioacomulación de estos en el cuerpo y provocar dolor abdominal, calambres, náuseas, diarrea, vómito, entre otros daños (^{Aguilar-Ucán et al. 2013}, ^{Moreno-Sierra et al. 2016}).

En términos de salud humana, en México la NOM-242-SSA1-2009 (^{SSA 2009}) referente a los límites máximos permisibles en recursos marinos para consumo humano no establece las concentraciones de Zn y Cu permitidos en carne de tiburón, sin embargo en diversos países sí (^{Nauen 1983}; Cuadro VI), los cuales S. tiburo del presente trabajo no sobrepasó.

Si bien no existe un límite de la concentración máxima que debiera presentar el hígado, al encontrase este por debajo de las concentraciones máximas permisibles para Cu y Zn en músculo, se interpreta que el hábitat en el que de desarrolla y consume presas S. tiburo se encuentra estable y en términos de salud humana se afirma que no existen riesgos por su consumo.

Dicho lo anterior, el presente estudio basado en un elasmobranquio mesodepredador capturado en las costas de Campeche como S. tiburo, sirve de referente en carne de tiburón para ser contemplado en la NOM-242-SSA1-2009. Sin embargo, es importante dar continuidad al estudio e investigar las concentraciones de elementos no esenciales (Pb, Hg, Cd) ya que aún en pequeñas concentraciones provocan daños a la salud y han sido muy poco estudiados en la región.