Evaluating the reliability of DNA Barcoding for Central American Pacific shallow water echinoderms identification: a molecular taxonomy and database accuracy analysis / Evaluando la fiabilidad del Código de Barras de ADN para la identificación de equinodermos en aguas poco profundas del Pacífico de América Central: un análisis de taxonomía molecular y precisión de bases de datos

Abstract Introduction: Molecular divergence thresholds have been proposed to distinguish recently separated evolutive units, often displaying more accurate putative species assignments in taxonomic research compared to traditional morphological approaches. This makes DNA barcoding an attractive identification tool for a variety of marine invertebrates, especially for cryptic species complexes. Although GenBank and the Barcode of Life Data System (BOLD) are the major sequence repositories worldwide, very few have tested their performance in the identification of echinoderm sequences. Objective: We use COI echinoderm sequences from local samples and the molecular identification platforms from GenBank and BOLD, in order to test their accuracy and reliability in the DNA barcoding identification for Central American shallow water echinoderms, at genus and species level. Methods: We conducted sampling, tissue extraction, COI amplification, sequencing, and taxonomic identification for 475 specimens. The 348 obtained sequences were individually enquired with BLAST in GenBank as well as using the Identification System (IDS) in BOLD. Query sequences were classified depending on the best match result. McNemar's chi-squared, Kruskal-Wallis's and Mann-Whitney's U tests were performed to prove differences between the results from both databases. Additionally, we recorded an updated list of species reported for the shallow waters of the Central American Pacific. Results: We found 324 echinoderm species reported for Central American Pacific shallow waters. Only 118 and 110 were present in GenBank and BOLD databases respectively. We proposed 325 solved morphology-based identities and 21 provisional identifications in 50 putative taxa. GenBank retrieved 348 molecular-based identifications in 58 species, including twelve provisional identifications in tree taxa. BOLD recovered 170 COI identifications in 23 species with one provisional identification. Nevertheless, 178 sequences retrieved unmatched terms (in 34 morphology-based taxa). Only 86 sequences (25 %) were retrieved as correct identifications and 128 (37 %) as identification errors in both platforms. We include 84 sequences for eleven species not represented in GenBank and 65 sequences for ten species in BOLD Echinoderm COI databases. The identification accuracy using BLAST (175 correct and 152 incorrect identifications) was greater than with IDS engine (110 correct and 218 identification errors), therefore GenBank outperforms BOLD (Kruskal-Wallis = 41.625, df = 1, p < 0.001). Conclusions: Additional echinoderm sample references are needed to improve the utility of the evaluated DNA barcoding identification tools. Identification discordances in both databases may obey specific parameters used in each search algorithm engine and the available sequences. We recommend the use of barcoding as a complementary identification source for Central American Pacific shallow water echinoderm species.

Resumen Introducción: Se han propuesto los umbrales de divergencia molecular para distinguir unidades evolutivas recientemente separadas, que a menudo muestran asignaciones de especies putativas más precisas en la investigación taxonómica en comparación con los enfoques morfológicos tradicionales. Esto hace que los Códigos de Barras de ADN sean una herramienta de identificación atractiva para una variedad de invertebrados marinos, especialmente para complejos de especies crípticas. Aunque GenBank y Barcode of Life Data System (BOLD) son los principales repositorios de secuencias en todo el mundo, muy pocos han probado su desempeño en la identificación de secuencias de equinodermos. Objetivo: Utilizamos secuencias de equinodermos COI de muestras locales y las plataformas de identificación molecular de GenBank y BOLD, para probar su precisión y confiabilidad en la implementación de códigos de barras de ADN para equinodermos de aguas someras de Centroamérica, a nivel de género y especie. Métodos: Realizamos muestreo, extracción de tejido, amplificación de COI, secuenciación e identificación taxonómica de 475 especímenes. Las 348 secuencias obtenidas fueron consultadas individualmente con BLAST en GenBank así como utilizando el Sistema de Identificación (IDS) en BOLD. Las secuencias consultadas se clasificaron según el mejor resultado de coincidencia. Se realizaron las pruebas chi-cuadrado de McNemar, Kruskal-Wallis y U de Mann-Whitney para comprobar diferencias entre los resultados de ambas bases de datos. Además, registramos una lista actualizada de especies reportadas para las aguas someras del Pacífico Centroamericano. Resultados: Encontramos 324 especies de equinodermos reportadas para aguas someras (< 200 m) del Pacífico centroamericano. Sólo 118 y 110 estaban presentes en las bases de datos GenBank y BOLD respectivamente. Propusimos 325 identidades resueltas basadas en morfología y 21 identificaciones provisionales en 50 taxones putativos. GenBank recuperó 348 identificaciones de base molecular en 58 especies, incluidas doce identificaciones provisionales en tres taxones. BOLD recuperó 170 identificaciones de COI en 23 especies con una identificación provisional. Sin embargo, 178 secuencias recuperaron términos no coincidentes (en 34 taxones basados en morfología). Sólo 86 secuencias (25 %) se recuperaron como identificaciones correctas y 128 (37 %) como errores de identificación en ambas plataformas. Incluimos 84 secuencias para once especies no representadas en GenBank y 65 secuencias para diez especies ausentes en las bases de datos BOLD Echinoderm COI. La precisión de la identificación usando BLAST (175 identificaciones correctas y 152 incorrectas) fue mayor que con el motor IDS (110 correctas y 218 errores de identificación), por lo tanto, GenBank supera a BOLD (Kruskal-Wallis = 41.625, df = 1, p < 0.001). Conclusiones: Se necesitan muestras adicionales de equinodermos de referencia para mejorar la utilidad de las herramientas de identificación de códigos de barras de ADN evaluadas. Las discordancias de identificación en ambas bases de datos pueden obedecer a parámetros específicos utilizados en cada algoritmo de búsqueda y a las secuencias disponibles. Recomendamos el uso de códigos de barras como fuente de identificación complementaria para las especies de equinodermos de aguas someras del Pacífico centroamericano.

Área de conservación Guanacaste Echinoderms, North Pacific of Costa Rica / Equinodermos del Área de Conservación Guanacaste, Pacífico Norte de Costa Rica

Introduction: The study of the marine diversity of the North Pacific of Costa Rica began with isolated foreign expeditions in the 1930s and was systematically developed in the mid-1990s by the Center for Research in Marine Sciences and Limnology, Universidad de Costa Rica, as consequence there are now a total of 1 479 reported species in this region. Objective: Present an update to the echinoderm richness of the Guanacaste Conservation Area. Methods: We sampled 25 localities exhaustively and estimated similarity between sites based on the family richness and environmental heterogeneity. Results: We found 61 taxa, which represent 26 % of the echinoderm reported species for the country's Pacific coast. Of these, 43 species are new records for the Guanacaste Conservation Area, and seven for Costa Rica and Central American Pacific coasts. We found three morpho-species that do not match to available descriptions of the Eastern Tropical Pacific echinoderm species. We also found the holothuroid Epitomapta tabogae, and the ophiuroid Ophioplocus hancocki, previously thought endemic to Panama and the Galapagos Islands, respectively. The proximity of the sampled sites and the redundancy of certain families may explain why we did not find important differences among localities. Conclusions: The echinoderm richness of this conservation area is at least 20 % higher than previously reported, reaching similar levels to those in other high diversity sites of the Eastern Tropical Pacific.

Introducción: El estudio de la diversidad marina del Pacífico Norte de Costa Rica inició con expediciones extranjeras aisladas en la década de 1930, y fue desarrollado sistemáticamente a mediados de la década de 1990 por el Centro de Investigaciones en Ciencias del Mar y Limnología de la Universidad de Costa Rica, como consecuencia ahora se reporta un total de 1 479 especies en esta región. Objetivo: Presentar una actualización de la riqueza de equinodermos del Área de Conservación Guanacaste. Métodos: Realizamos muestreos exhaustivos en 25 localidades y estimamos la similitud entre sitios con base en la riqueaza de familias y la heterogeneidad ambiental. Resultados: Encontramos 61 taxa, que representan el 26% de las especies reportadas para la costa pacífica del país. De estas, 43 especies son nuevos registros para el Área de Conservación Guanacaste y siete para las costas de Costa Rica y el Pacífico centroamericano. Tres morfoespecies no coinciden con las descripciones disponibles para las especies del Pacífico Tropical Oriental. Por último, hallamos un ejemplar del holoturoideo Epitomapta tabogae y otro del ofiuroideo Ophioplocus hancocki, considerados endémicos para Panamá y las Islas Galápagos respectivamente. La proximidad entre los sitios muestreados y la redundancia de ciertas familias pueden explicar por qué no se encontraron diferencias entre las localidades. Conclusiones: La riqueza de equinodermos de esta área de conservación es al menos 20% mayor que la reportada anteriormente, alcanzando niveles similares a los de otros sitios de alta diversidad del Pacífico Tropical Oriental.

New hosts and morphological data for the star pearlfish Carapus mourlani (Ophidiiformes: Carapidae) from collections made in the North Pacific coast of Costa Rica

Introduction: The family Carapidae includes about 40 species of marine fishes distributed in coastal habitats worldwide. The family includes some free-living species, however, most of them are found as commensal inquilines or parasites of marine invertebrates, including several echinoderm species. In the Eastern Tropical Pacific, the biology and host use of the representatives of the Carapidae is relatively poorly known. Objective: The present study reports the occurrence of the Star pearlfish Carapus mourlani within three previously unknown hosts in the region: the sea stars Nidorellia armata, Phataria unifascialis, and the sea cucumber Stichopus horrens. Some ecological implications and considerations regarding such symbiotic relationships are raised and discussed. Additional morphometric and meristic data for the fish and the echinoderms are also provided and discussed. Methods: Echinoderms were collected, from 25 localities along the North Pacific coast of Costa Rica, and were carefully examined searching for commensal/parasitic fishes. Echinoderms and fishes were identified and characterized in accordance with the specialized literature. Results: A total of 497 echinoderms, including about 60 species, were collected and examined. Commensal/parasitic fish (a single species represented by 13 specimens) were found in three echinoderm specimens/species. Conclusions: The list of echinoderm hosts for this carapid fish, through its whole distribution range, rises to 12 species (six sea stars and six sea cucumbers) and that could be a consequence of its wide geographic distribution, its generalist feeding habits and opportunistic commensal behavior.

Introducción: La familia Carapidae está compuesta por alrededor de 40 especies de peces marinos, presentes en hábitats costeros alrededor de todo el mundo. Se incluyen dentro de esta familia algunas especies de vida libre, no obstante, la mayoría de carápidos son inquilinos oportunistas o parásitos de algunos grupos de invertebrados marinos, incluyendo varias especies de equinodermos. En el Pacífico Tropical Oriental (PTO), se sabe relativamente poco sobre la biología de estos peces, así como de las diversas asociaciones existentes y de los hospederos utilizados. Objetivo: En este trabajo reportamos la ocurrencia del Pez perla estrella Carapus mourlani en tres nuevos hospederos: las estrellas de mar Nidorellia armata y Phataria unifascialis, y el pepino de mar Stichopus horrens. También se discuten algunas implicaciones y consideraciones ecológicas relacionadas a estas asociaciones simbióticas. Además, se proveen y discuten datos morfométricos y merísticos de los peces y sus hospederos. Métodos: Se realizaron recolectas de equinodermos, entre 2018 y 2019, en un total de 25 localidades distribuidas al norte de la costa Pacífico de Costa Rica, los cuales fueron cuidadosamente revisados en búsqueda de peces comensales/parásitos. Los equinodermos y los peces fueron identificados y caracterizados de acuerdo con la literatura especializada. Resultados: Se recolectaron y examinaron un total de 497 equinodermos, incluyendo alrededor de 60 especies, de los cuales solo tres individuos-especies estuvieron ocupados por peces comensales/parásitos. Conclusiones: La lista de hospederos equinodermos de C. mourlani a lo largo de su ámbito de distribución geográfico llega a 12 especies (seis estrellas de mar y seis pepinos de mar), lo cual podría ser un reflejo de su amplia distribución geográfica, de sus hábitos de alimentación generalistas y de su comportamiento oportunista en lo relativo al uso de hospederos.