Por: Steinar Brandslet, Norwegian University of Science and Technology
Los investigadores de la Norwegian University of Science and Technology (NTNU) están criando alevines de peces libres de bacterias. Esta búsqueda es más importante de lo que piensas.
“Estamos logrando mantener a los alevines libres de bacterias hasta 12 semanas después de que los huevos eclosionan”, dijo Ingrid Bakker. Ella es profesora en el Department of Biotechnology and Food Science en NTNU.
Este paso ayudó a los investigadores a descubrir cómo las bacterias y los peces se afectan entre sí. Comprender su interacción algún día también podría conducir a un método para prevenir que los peces se enfermen y, aunque todavía es muy lejano, podría ser una buena noticia para la industria acuícola, nuestro futuro suministro de alimentos, y no menos importante para los peces mismos.
Los investigadores han estudiado cómo las bacterias afectan el crecimiento, los genes y las membranas mucosas de los peces.
Pero primero hablemos un poco sobre las bacterias presentes en los cuerpos de los peces y de los humanos.
Trillones de bacterias
Obviamente las bacterias afectan nuestra salud, pero no solo de manera negativa.
Mientras estamos dentro del útero de nuestra madre, vivimos protegidos y quizás incluso libres de gérmenes, pero eso termina tan pronto como nacemos. Un cuerpo humano normalmente contiene muchos miles de millones de bacterias. Lo mismo se aplica a otros organismos vivos.
“Muchas de nuestras bacterias son necesarias para que el cuerpo humano funcione. Son necesarios para el desarrollo de nuestro sistema inmunológico, contribuyen a la digestión y aumentan el valor energético de los alimentos que ingerimos. Protegen contra las bacterias que causan enfermedades y producen las vitaminas que necesitamos”, destacó Bakke.
Todas estas funciones y más nos ayudan a comprender la importante de saber más sobre cómo funcionan nuestras amigas bacterianas.
Entonces, ¿Cómo hacen los investigadores para hacer esta investigación?
Sistemas modelo gnotobióticos
Los sistemas modelo basados en animales libres de bacterias también se denominan “sistemas experimentales gnotobióticos” y se refieren a sistemas en los que los investigadores pueden controlar qué bacterias están presentes.
Al comparar animales libres de bacterias con animales “normales” colonizados por bacterias, los investigadores pueden determinar cómo las bacterias afectan el desarrollo y la salud del huésped.
Por ejemplo, los experimentos con peces cebra y ratones libres de bacterias mostraron que algunas de las respuestas en el huésped a la colonización bacteriana son las mismas en peces y mamíferos. Varias de estas bacterias están involucradas en el desarrollo de los sistemas inmunológico y digestivo.
Conocimiento de sistemas modelo
“Mucho de lo que sabemos sobre cómo las bacterias afectan al organismo huésped proviene de experimentos con sistemas modelo”, dijo Bakke.
¿Qué significa eso realmente?
Los sistemas modelo son organismos vivos con los que es fácil trabajar cuando se estudian procesos biológicos. La mayoría de las veces, estas especies son fáciles de criar, baratas de mantener, tienen un ciclo de vida razonablemente largo y tienen rasgos genéticos que son fáciles de manipular y otras características favorables.
Las características específicas que buscan los investigadores dependen principalmente de lo que quieren estudiar. El pez cebra, la mosca del plátano y diferentes tipos de ratones y ratas se encuentran entre las especies más conocidas utilizadas como sistemas modelo.
Bakke y sus colegas han elegido una especie diferente esta vez: el salmón del Atlántico.
Alevines de salmón libres de bacterias
Los alevines de salmón pasan por una etapa en la que viven con una bolsa llamada saco vitelino. Este saco vitelino proporciona nutrición para los alevines.
“Hemos ideado un sistema modelo en el que podemos mantener el saco vitelino de los alevines de salmón libres de bacterias durante la fase del saco vitelino de 12 semanas”, dijo Bakke.
Los peces normalmente están libres de bacterias en la fase de huevo, pero son colonizados por bacterias tan pronto como nacen. A diferencia de todos los demás salmones, estos alevines criados no tienen una comunidad bacteriana natural.
Los investigadores crían los peces en un ambiente protegido y libre de gérmenes, un método estándar para desarrollar alevines de salmón libres de bacterias. El grupo de investigación ha ideado un método eficiente y efectivo que funciona para huevos y alevines de salmón.
“Tratamos la superficie de los huevos de los peces para mantenerlos libres de bacterias y mantenemos los huevos, y luego los alevines, en agua libre de bacterias”, manifestó Bakke.
Saber cómo desarrollar alevines libres de bacterias es necesario para que el grupo de científicos los investigue después.
Los salmones son como pizarras en blanco
Los alevines libres de bacterias se vuelven casi como una especie de pizarra en blanco donde los investigadores pueden agregar las bacterias que desean y luego ver exactamente qué sucede, sin la interferencia de bacterias desconocidas.
“Los sistemas modelo libres de bacterias generalmente son importantes para comprender las interacciones entre las bacterias y el huésped”, dijo Bakke. “Un ejemplo sería comprender cómo la microbiota intestinal afecta el desarrollo y la salud en humanos y otros mamíferos”.
La microbiota está formada por todos los microorganismos que se encuentran en todo nuestro cuerpo o en partes de nuestro cuerpo.
“Podemos usar las bacterias y las comunidades bacterianas que definamos e investigar cómo tanto el huésped como las bacterias se ven afectados por la convivencia”, manifestó Bakke.
Por ejemplo, los investigadores pueden estudiar qué factores controlan la composición de la flora bacteriana en los alevines. Entonces los investigadores pueden ser capaces de influir en la composición bacteriana de los peces para evitar efectos negativos, o pueden introducir buenos efectos en su lugar.
Alevines de salmón muy adecuados para la investigación
El pez cebra se ha utilizado ampliamente como sistema modelo en este contexto. Pero los alevines de salmón tienen algunas características que los hacen especialmente adecuados.
“Tenemos alevines grandes y bien desarrollados, lo que los hace más fáciles de estudiar”, indicó Bakke.
La fase de alevines es lo suficientemente larga para que los investigadores lleven a cabo varios tipos de experimentos. Debido a que los alevines obtienen su nutrición del saco vitelino, los investigadores no necesitan agregar alimentos para peces que puedan contener microorganismos que perturben los resultados de la investigación. Como beneficio adicional, los alevines son agradables a la vista.
Bacterias que afectan la capa mucosa de la piel en el salmón
Hasta la fecha, los investigadores han publicado un artículo sobre sus hallazgos, pero habrá más por venir. En el primer artículo, muestran que las bacterias afectan la capa mucosa protectora de la piel de los peces.
“El salmón tiene una capa protectora de moco en la superficie de su cuerpo. Parece que la composición de las bacterias podrían afectar las propiedades de esta capa de moco”, destacó Bakke.
Los alevines que no estuvieron expuestos a las bacterias desarrollaron una capa de moco más delgada en el exterior de sus cuerpos que los alevines que estuvieron expuestos a las bacterias especialmente seleccionadas por los investigadores, o bacterias de un lago.
Las bacterias también pueden afectar las reservas de grasa de los peces. Los alevines que recibieron bacterias de un lago desarrollaron mayores reservas de grasa.
“Necesitábamos experiencia interdisciplinaria para estudiar el efecto de las bacterias en la capa mucosa de los peces. La investigadora Sol Gómez de la Torre Canny fue clave en el desarrollo del sistema modelo libre de gérmenes con alevines de saco vitelino”, destacó Bakke.
La investigadora Catherine Taylor Nordgård, experta en reología, caracterizó las propiedades de la capa mucosa que recubre al pescado.
Abre la puerta para tratar a los peces
El objetivo de los investigadores es comprender qué mecanismos afectan la composición de las comunidades bacterianas que colonizan a los peces inmediatamente después de la eclosión.
“Estamos analizando cómo las comunidades bacterianas posiblemente protegen contra las infecciones bacterianas y si es posible influir en la colonización bacteriana temprana de los alevines”, indicó Bakke.
Habilitar dicho tratamiento probióticos significaría que los investigadores podrían agregar microorganismos vivos a los peces para lograr efectos beneficiosos, como una mejor salud y crecimiento.
“Pero el tratamiento con probióticos a gran escala aún está muy lejos”, finalizó Bakke.
Contacto
Ingrid Bakke
Referencia (acceso abierto)
Gómez de la Torre Canny Sol, Nordgård Catherine Taylor, Mathisen Amalie Johanne Horn, Degré Lorentsen Eirik, Vadstein Olav, Bakke Ingrid. A novel gnotobiotic experimental system for Atlantic salmon (Salmo salar L.) reveals a microbial influence on mucosal barrier function and adipose tissue accumulation during the yolk sac stage. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 12 2023 DOI:10.3389/fcimb.2022.1068302
