Using DNA barcoding to describe the diversity of sharks in Puerto Rico

Abstract

Worldwide shark populations have been drastically decreasing due to illegal fishing. In healthy marine ecosystems, sharks are considered apex predators and their removal (e.g., overfishing) has caused a negative impact on the food web within these ecosystems, paving the way for an increase in mesopredators. Within coral reef ecosystems, this ecological shift results in a reduction of herbivorous fish as fishers continue to fish down the food chain and a subsequent increase in macroalgae cover once the herbivorous fish are removed. In Puerto Rico, there exists no recent information on overall shark diversity, distribution, ecology, location, and use of nurseries, landings data, and frequency of consumption. Thus, it is of utmost importance to increase our knowledge and understanding of these apex predators specifically as it relates to Puerto Rico to protect, manage, and conserve these species. The main objective of this thesis project was to document the diversity of sharks through a collaborative relationship between scientists and fishers in Puerto Rico. Shark meat tissue samples were collected directly from local fishers and markets (June 2017 – July 2019) from several municipalities around the island. DNA was extracted from the meat samples and was used to identify shark species. Our molecular results revealed that there are 21 species of sharks that are caught representing shallow-water, coastal, and deep-water habitats of Puerto Rico. Our molecular data confirm the presence of species listed in the IUCN Red List as Vulnerable (Alopias superciliosus, Carcharhinus falciformis), and Endangered (Isurus paucus, Sphyrna lewini, and Sphyrna mokarran) and also indicated the presence of a locally protected species (Ginglymostoma cirratum). We successfully demonstrated that DNA barcoding provides an accurate method to identify sharks from uncooked fillets and tissue samples intended for consumption.

Las poblaciones mundiales de tiburones se han reducido de forma drástica debido a la pesca ilegal. En ecosistemas marinos saludables, los tiburones se consideran los depredadores alfa y al ser reducidos (e.g. sobrepesca) causa un impacto negativo en la cadena alimenticia dentro del ecosistema, abriendo paso a un aumento en los mesopredadores. Dentro del ecosistema de los arrecifes de corales, este cambio ecológico conlleva a una reducción de peces herbívoros, mientras los pescadores continúan la pesca de la parte superior en la cadena alimenticia llevando a un aumento subsecuente de macroalgas una vez los herbívoros son reducidos. En Puerto Rico, no existe ninguna información reciente de tiburones en cuanto a diversidad, distribución, ecología, localización y frecuencia de consumo. Por lo tanto, es de suma importancia que aumente nuestro conocimiento y entendimiento de estos depredadores alfa y el deber que tiene Puerto Rico de proteger, manejar y conservar estas especies. El objetivo principal de este proyecto de tesis fue documentar la diversidad de tiburones a través de una relación colaborativa entre científicos y pescadores de Puerto Rico. Muestras de carne de tiburón fueron recopiladas directamente de pescaderías y mercados locales (Junio 2017 - Julio 2019) de diferentes municipios de toda la isla. Se extrajo DNA de las muestras de carnes y se utilizó para identificar las especies de tiburones. Nuestros resultados moleculares revelaron que hay 21 especies de tiburones que fueron capturados representativos de aguas llanas, costeras y aguas profundas de Puerto Rico. Nuestra data molecular confirmó la presencia de especies que se encuentran en la lista de IUCN Red List como vulnerables (Alopias superciliosus, Carcharhinus falciformis), y vulnerables (Isurus paucus, Sphyrna lewini and Sphyrna mokarran) también indicó la presencia de una especie localmente protegida (Ginglymostoma cirratum). Pudimos demostrar exitosamente que el código de barra genético provee un método preciso para identificar tiburones de filetes crudos y muestra de tejido.