El impacto invisible del aumento de temperatura del mar en las branquias del salmón

Puntos clave del estudio

• La temperatura es el factor determinante: El incremento térmico provocó la mayor alteración tanto en la composición del microbioma branquial como en la regulación génica, relegando a las demás variables a un plano secundario.
• Impacto limitado de las medusas en solitario: De forma aislada, el contacto con medusas apenas generó variaciones; sus efectos se intensificaron únicamente al interactuar de manera combinada con el estrés térmico y el déficit de oxígeno.
• Proliferación de bacterias de riesgo: Bajo condiciones de calor, géneros como Streptococcus y Staphylococcus —con potencial patogénico— incrementaron su presencia desde menos del 5 % hasta alcanzar entre el 15 % y el 18 % de la comunidad microbiana.
• Reorganización inmunitaria y estructural: La temperatura suprimió componentes clave del sistema inmune (como la vía del complemento) e indujo moduladores antiinflamatorios, al tiempo que incrementó la queratina y redujo el colágeno del tejido branquial.
• Alteración bioquímica de la mucosa: Se activaron genes que modifican la composición de azúcares en el moco branquial, un cambio químico correlacionado directamente con las bacterias que proliferaron por el calor.

En las jaulas de cultivo, el termómetro marca un registro antes inusual: 17 °C y en aumento. En la superficie, emergen las campanas translúcidas de una floración de medusas empujadas hacia las redes, mientras los niveles de oxígeno descienden y los peces se concentran junto a los difusores. Aunque externamente la situación parezca bajo control —sin mortalidades inmediatas y con nado activo—, el verdadero impacto ocurre en un área invisible: las branquias, órgano vital encargado de la respiración, la regulación osmótica y la defensa inmunológica.

Este fenómeno representa el punto crítico de la salmonicultura ante el cambio climático. Eventos extremos como olas de calor marinas, hipoxia y proliferación de medusas ya afectan las operaciones comerciales, convirtiendo los trastornos branquiales en uno de los mayores desafíos para el bienestar animal y la rentabilidad del sector. Sin embargo, restaba descifrar cómo interactúan estos estresores a nivel celular y cuál de ellos ejerce la mayor presión biológica.

Para responder a esta interrogante, un equipo de investigación del Instituto de Acuicultura Torre de la Sal (IATS-CSIC) en España, en colaboración con el instituto Nofima de Noruega, expuso ejemplares de salmón atlántico a temperaturas elevadas, hipoxia y contacto con medusas. Mediante el análisis simultáneo de la microbiota branquial y los perfiles de expresión génica, los autores obtuvieron resultados que redefinen las hipótesis predominantes en la industria acuícola.

Por qué las branquias son el indicador clave del estrés en los peces

Si hubiese que seleccionar un único órgano para evaluar el estado de salud de un pez, serían las branquias. Al estar en contacto continuo con el medio acuático, desempeñan funciones vitales simultáneas: intercambian gases, regulan el equilibrio osmótico, excretan desechos y participan activamente en la respuesta inmunitaria. Por esta razón, son las primeras estructuras en resentirse ante condiciones ambientales adversas. Esta alta sensibilidad ofrece una ventaja diagnóstica clave: las alteraciones branquiales reflejan de forma directa el impacto del entorno en el organismo.

Asimismo, en el tejido branquial reside un elemento fundamental que durante años pasó inadvertido: la microbiota, una comunidad bacteriana que actúa como barrera primaria de defensa. Su dinámica puede compararse con un ecosistema en equilibrio: mientras las bacterias benéficas ocupan los nichos y aprovechan los nutrientes disponibles, los agentes patógenos encuentran serias dificultades para colonizar el tejido. Cuando este balance se altera —debido a la pérdida de diversidad o a la proliferación excesiva de microorganismos oportunistas—, suele ser una clara advertencia de que la salud del pez se encuentra comprometida.

Metodología del estudio: cómo se diseñó el experimento y su relevancia para la acuicultura

En la estación de investigación acuícola de Tromsø, en Noruega, el equipo científico evaluó salmones atlánticos jóvenes distribuidos en tres condiciones experimentales durante 26 días. El grupo de control permaneció a 12 °C, temperatura dentro del rango térmico óptimo para la especie. El segundo grupo simuló una ola de calor marina: la temperatura se incrementó de forma gradual hasta alcanzar los 17 °C, se mantuvo durante diez días y descendió nuevamente. El tercer grupo replicó este evento térmico combinado con hipoxia, reduciendo el oxígeno disuelto al 70 % al llegar a los 17 °C, simulando los episodios críticos en los que la jaula sufre déficit de aireación y los sistemas de cultivo solo logran compensar una fracción.

Posteriormente, se introdujo el desafío biológico mediante la medusa común (Aurelia aurita), una especie frecuente en aguas noruegas capaz de inducir lesiones epiteliales, estrés respiratorio e infecciones secundarias. Para garantizar una dosis homogénea y estandarizada en lugar de liberar ejemplares enteros —cuya afectación es variable—, se empleó un homogeneizado de tejido de medusa, exponiendo a la mitad de cada grupo durante tres horas.

Finalmente, el tejido branquial se analizó mediante dos tecnologías genómicas complementarias: la secuenciación del gen 16S rRNA con el dispositivo portátil MinION para caracterizar la composición bacteriana, y la secuenciación de ARN total mediante tecnología Illumina para cuantificar la expresión génica. En términos prácticos: un mapa simultáneo de la microbiota presente y de las respuestas moleculares del pez ante el estrés ambiental.

El impacto de las medusas en el salmón: un factor secundario frente al estrés térmico

Durante años, las medusas han sido señaladas como la principal amenaza en los eventos de floración: obstruyen las jaulas marinas, sus nematocistos urticantes provocan lesiones en la piel y las branquias, y su descomposición reduce drásticamente el oxígeno disuelto en el agua. Asimismo, existía la hipótesis de que actuaban como vectores biológicos en la diseminación de bacterias patógenas entre los peces. Con estos antecedentes, se esperaba que la exposición a medusas alterara de manera contundente la microbiota branquial.

Sin embargo, los resultados indicaron lo contrario. La exposición a medusas de forma aislada no indujo cambios significativos en la composición bacteriana ni en la expresión de la mayoría de los genes. Bajo temperaturas estables, el contacto con el tejido de medusa solo inactivó siete genes branquiales.

Los propios autores señalan una posible limitación metodológica: el protocolo experimental pudo haber atenuado el impacto real. Al triturar y congelar los ejemplares antes de su aplicación, parte de los nematocistos pudo haberse activado previamente, liberando las toxinas antes del contacto con el hospedador. Aunque aún resta evaluar el efecto de ejemplares vivos en exposiciones crónicas o repetidas, la conclusión práctica es concluyente: ante condiciones de calor e hipoxia, el entorno físico-químico determina la respuesta fisiológica del salmón, mientras que la medusa ejerce un rol secundario.

El impacto del estrés térmico en el microbioma branquial: cambios en la comunidad bacteriana del salmón

Este hallazgo resulta clave para la gestión y manejo sanitario en la salmonicultura. En los grupos sometidos a estrés térmico, la diversidad bacteriana en las branquias se incrementó y, fundamentalmente, varió la estructura de dominancia de la comunidad. Dos géneros registraron un alza notable: Streptococcus y Staphylococcus, los cuales alcanzaron aproximadamente el 17,7 % y el 14 % de la microbiota branquial, respectivamente, frente a valores inferiores al 5 % observados en el grupo de control.

La relevancia de estos taxones responde a motivos clínicos: dentro de ambos géneros se identifican patógenos de importancia veterinaria. Ciertas especies de Streptococcus provocan estreptococosis en salmónidos, mientras que concentraciones elevadas de Staphylococcus se han correlacionado con trastornos como la enfermedad amebiana de las branquias (AGD). Asimismo, el incremento de la temperatura puede potenciar la virulencia bacteriana al inducir la expresión de genes asociados a patogenicidad.

No obstante, los autores señalan una necesaria cautela: el análisis no determinó las especies ni las cepas específicas, por lo que no es posible atribuirles un rol etiológico directo en el ensayo, el cual no registró mortalidades ni lesiones macroscópicas significativas. Pese a ello, el estudio aporta un biomarcador de alerta temprana: el calor altera el equilibrio microbiano hacia perfiles de riesgo que suelen preceder a los brotes infecciosos.

Reprogramación inmunológica y estructural: la respuesta molecular del salmón ante el estrés térmico

De forma paralela a los cambios en la microbiota, el perfil transcriptómico branquial reveló una profunda reorganización celular. El incremento térmico constituyó el principal modulador biológico, siendo responsable de la mayor cantidad de genes diferencialmente expresados. Estas alteraciones afectaron primordialmente tres ejes funcionales: la secreción de la mucosa protectora, la respuesta inmunitaria y la integridad tisular.

A nivel inmune se identificó un patrón crítico. Se constató la subregulación de genes asociados al sistema del complemento —mecanismo esencial frente a patógenos— junto con la sobreexpresión de socs3, un gen regulador que inhibe la respuesta inflamatoria. Esta modulación sugiere que el organismo atenúa sus defensas inmunológicas prioritarias para tolerar el estrés térmico, coincidiendo con la proliferación de bacterias oportunistas.

En la arquitectura branquial se observó una respuesta similar a la descrita en el epitelio del salmón bajo estrés térmico: disminuyó la expresión de genes de colágeno —responsables del soporte tisular— y se incrementaron las queratinas. Este proceso evidencia una remodelación estructural adaptativa donde el pez redirige recursos energéticos desde el crecimiento hacia la reparación celular.

Un tercer eje reveló cambios en la bioquímica del moco branquial. El calor estimuló genes encargados de incorporar residuos glucídicos específicos a la mucosa, cuya activación se correlacionó con el incremento de Streptococcus y Staphylococcus. Dado que la composición de la mucosa condiciona la adherencia bacteriana, esta variación sugiere un vínculo directo entre el estrés ambiental y la selección del microbioma colonizador, si bien los investigadores precisan que se requieren estudios complementarios para validar una relación de causalidad.

La interacción de estresores ambientales: respuestas sinérgicas en el salmón ante el cambio climático

Existe un aspecto analítico determinante: aunque el contacto aislado con medusas tuvo un impacto reducido, su combinación con el estrés térmico y la hipoxia desencadenó respuestas moleculares inéditas que ningún factor generó por separado. En el grupo expuesto a temperatura elevada y medusas se sobreexpresaron más de 25 genes vinculados a la respuesta al estrés. Por su parte, la condición simultánea de calor, hipoxia y medusas suprimió múltiples genes asociados a la coagulación y a la motilidad celular, mecanismos esenciales para la regeneración y reparación tisular.

En términos fisiológicos, los factores de estrés no actúan de manera aditiva, sino sinérgica. Un ejemplar con tolerancia térmica suficiente puede exhibir un deterioro sustancial si afronta concurrentemente un déficit de oxígeno disuelto y la exposición a medusas. Para la industria acuícola, este hallazgo evidencia un desafío operativo crítico: en los entornos de cultivo, las perturbaciones ambientales raramente se presentan de forma aislada.

Conclusiones para la industria salmonera: monitoreo branquial frente al cambio climático

Al retomar el escenario operativo en las jaulas de cultivo, la principal conclusión de esta investigación indica que centrar la vigilancia exclusivamente en las medusas resulta insuficiente. Ante una ola de calor marina, el factor de riesgo determinante no se encuentra en la superficie, sino en el microambiente branquial: una microbiota en proceso de disbiosis y un sistema inmunitario reorganizado que no manifiesta signos clínicos externos inmediatos. Para cuando se detectan lesiones macroscópicas o mortalidades, el desequilibrio fisiológico ya se encuentra avanzado.

El aporte sustancial de este estudio no radica en una solución inmediata —los propios autores subrayan la necesidad de identificar los patógenos a nivel de especie y comprobar su impacto funcional—, sino en la hoja de ruta diagnóstica que establece: qué biomarcadores génicos y perfiles bacterianos monitorear ante el incremento térmico. Este conocimiento constituye la base para formular herramientas de diagnóstico temprano y estrategias de manejo sanitario orientadas a preservar las defensas del pez. Frente a la recurrencia de eventos climáticos extremos y floraciones biológicas, la industria que comprenda estos mecanismos internos liderará la resiliencia productiva.

Contacto
M. Carla Piazzon
Fish Pathology Group, Instituto de Acuicultura Torre de la Sal (IATS, CSIC)
Castellón, Spain
Email: carla.piazzon@csic.es

Referencia (acceso abierto)
Toxqui-Rodríguez S, Ytteborg E, Johansen L-H, Sitjà-Bobadilla A, Pérez-Sánchez J, Lazado CC and Piazzon MC (2026) Climate change-related stressors in aquaculture: modulation of gill microbiota and transcriptome in Atlantic salmon. Front. Mar. Sci. 13:1913823. doi: 10.3389/fmars.2026.1913823

Milthon Lujan

Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.