Una nueva investigación de la James Cook University (JCU) propone que los bancos de esperma congelados, las herramientas de fertilidad y la fertilización artificial pueden ayudar a impulsar la floreciente industria acuícola.
Para maximizar la productividad en la acuicultura, es imperativo tener un mejor conocimiento de las causas de la subfertilidad que conduce a una descendencia inferior y alta mortalidad.
El profesor asociado Damien Paris del Gamete and Embryology (GAME) Laboratory de la JCU dijo que la producción de pescado de captura en la naturaleza se ha estancado desde finales de la década de 1980, y que en la actualidad más del 50% de los alimentos del mar, que ascienden a 82 millones de toneladas, ahora proceden de la acuicultura.
Mejorar gestión de reproductores
“A pesar de esto, las tecnologías de reproducción en la acuicultura están muy por detrás de las de la agricultura. Se necesitan mejoras en la gestión de reproductores y criaderos para intensificar la producción para que la industria acuícola sea capaz de soportar la creciente demanda mundial de proteína animal”, destacó el Dr. Paris.
Paris y sus colegas acaban de publicar sus estudios en las revistas Reviews in Aquaculture y Aquaculture, en donde reportan cómo se puede pueden utilizar herramientas avanzadas para evaluar y congelar el esperma de crustáceos decápodos (cangrejos, cangrejos de río, langosta, etc) y barramundi, y luego fertilizar a las hembras artificialmente.
El investigador dijo que si bien el desove natural masivo es efectivo para producir barramundi, los científicos saben que no todos los espermatozoides de barramundi son iguales, y que algunos individuos producen descendencia d emayor calidad.
“Las herramientas de fertilidad pueden identificar machos infértiles o conducir a mejoras en la dieta y la cría que, en última instancia, mejoran la calidad del esperam de los reproductores, mientras que los bancos de almacenamiento de esperma congelado reduce la necesidad y el costo significativo de albergar un gran número de machos reproductores”, destacó Paris.
Él dijo que a pesar de esto, la tecnología aún se encuentra en su infancia en muchas especies acuícolas.
“Se necesitan herramientas avanzadas de control de la fertilidad y tecnologías de reproducción asistida si las granjas acuícolas australianas quieren seguir siendo competitivas en el sector de la acuicultura que cambia rápidamente”, destacó Paris.
Él dijo que la congelación del esperma ayuda al comercio mundial y la distribución de genética acuícola valiosa y, junto con la fertilización artificial, puede reinfundir genes importantes en las hembras para mejorar la resistencia a las enfermedades, aumentar la diversidad genética de los reproductores capturados en la naturaleza o acelerar la reproducción selectiva de reproductores superiores.
Paris se ha asociados con los investigadores Dean Jerry, Chaoshu Zeng, Adrien Marc, Jon Irish Aquino y Nur Un Nesa, así como de socios de la industria Mainstream Aquaculture y el Australian Crayfish Hatchery para que sean pioneros en el desarrollo de tecnologías el esperma, óvulos y embriones para las industrias de barramundi y crustáceos.
“El GAME Lab en JCU cuenta con un conjunto de sofisticadas herramientas de fertilidad molecular y tecnologías de reproducción asistida, con experiencia en adaptarlas a una diversidad de especies de animales terrestres y acuáticos. Es el tipo de cosas que va a necesitar la industria si la acuicultura va a satisfacer las demandas que se le imponen y si los productores australianos quieren desempeñar un papel importante en esto”, finalizó el Dr. Paris.
Reproducción en crustáceos decápodos
En los crustáceos decápodos, la mayor parte de investigación se ha focalizado en el rendimiento reproductivo de las hembras, con poca atención brindada a la fertilidad del macho. Sin embargo, varios informes han mostrado que la calidad del esperma, así como la formación del espermatóforo, puede afectar la eficiencia reproductiva en los decápodos.
Por lo tanto, la evaluación de los reproductores machos para determinar su fertilidad es fundamental para lograr altas tasas de fertilización y producir descendencia de buena calidad. Dicha evaluación puede detectar la presencia de reproductores machos subestériles o infértiles, lo que puede reducir la eficiencia de la producción y aumentar los costos operativos.
Asimismo, el modelo de contribución genética es crítico para el desarrollo embrionario y postembrionario exitoso.
Calidad del esperma
La evaluación de la calidad del esperma puede ser un método directo para determinar la subfertilidad en los decápodos.
Los parámetros de calidad del esperma, como la concentración y morfología del esperma han sido usados tradicionalmente para determinar el rendimiento reproductivo del macho, pero estos procedimientos requieren de tiempo y solo pueden evaluarse un limitado número de células del esperma y machos.
Biomarcadores
Los biomarcadores de diagnóstico alternativo usados ampliamente en los humanos y otros mamíferos pueden ser adaptados a los crustáceos decápodos, y podrían ser mejores indicadores de la competencia de fertilización del esperma y el rendimiento reproductivo del macho.
Fertilización artificial de crustáceos
En la acuicultura de crustáceos, los animales frecuentemente alcanzan la madurez sexual y se reproducen en cautividad cuando las condiciones son favorables. Además, los machos y hembras en cautiverio de algunas especies no maduran y se reproducen sincrónicamente.
Con la intensificación de la acuacultura, el interés en controlar la reproducción de crustáceos usando técnicas de reproducción asistida, como la fertilización artificial, viene ganando interés.
La fertilización artificial incluye la recolección manual y la manipulación de los espermatozoides con la finalidad de fertilizar los huevos in vivo o in vitro con máxima eficiencia.
Los gametos pueden ser recolectados de reproductores superiores con rasgos fenotípicos de alta calidad y el uso en fertilización artificial durante ventanas de tiempo controlado, comparado a la reproducción natural que puede tomar varias horas a días.
De esta forma, la selección genética para descendencia de alta calidad también puede ser maximizada, especialmente en la producción comercial.
Criopreservación del esperma de crustáceos
La criopreservación del esperma de crustáceos puede facilitar la preservación y recolección de material genético de alta calidad de los machos. Este método permite que los espermatozoides, congelados y luego descongelados, puedan estar disponibles para fertilizar los huevos.
Asimismo, los espermatozoides congelados pueden servir como un respaldo seguro en situaciones donde es difícil obtener espermatóforos frescos o hay un insuficiente número de espermatozoides disponibles para aplicaciones de fertilización artificial.
Conclusiones
Los estudios destacan varios biomarcadores alternativos de la fertilidad de los machos, incluido la integridad de la membrana plasmática, la función mitocondrial, y la fragmentación del ADN en los espermatozoides.
Según los investigadores la aplicación de técnicas convencionales de criopreservación o vitrificación del esperma a la acuacultura de crustáceos podría revolucionar el mantenimiento de la genética de los reproductores machos en Bancos de Esperma, y de esta forma reducir los gastos operativos asociados con la gestión de reproductores.
Contacto
Associate Professor Damien Paris
E: damien.paris@jcu.edu.au
Referencia:
Aquino, JIL, Elliott, L, Zeng, C, Paris, DBBP. Recent developments in male fertility evaluation, sperm cryopreservation and artificial fertilisation, and their potential application to decapod crustacean aquaculture. Rev Aquac. 2021; 00: 1- 42. https://doi.org/10.1111/raq.12627
Adrien F. Marc, Jarrod L. Guppy, Paige Bauer, Peter Mulvey, Dean R. Jerry, Damien B.B.P. Paris. Validation of advanced tools to evaluate sperm function in barramundi (Lates calcarifer)., Aquaculture, Volume 531, 2021, 735802, ISSN 0044-8486, https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2020.735802.
