El humilde mejillón azul (Mytilus edulis), un filtrador que se aferra a rocas y embarcaderos, desempeña un papel vital en los ecosistemas costeros y dan vida a la industria de la mitilicultura. Pero estos bivalvos enfrentan una amenaza creciente: el aumento de la temperatura del océano. A medida que el mundo se calienta, las olas de calor marinas provocan picos mortales y los mejillones luchan por sobrevivir.
Un estudio publicado por científicos del Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, de la Université du Québec à Rimouski y Université de Bretagne Occidentale profundiza en los intrincados mecanismos que emplean los mejillones para combatir el estrés térmico, revelando una fascinante historia de resiliencia y adaptación.
Efectos de las olas marinas de calor
Los aumentos repentinos de temperatura del agua han causado mortalidades masivas de mejillones en las poblaciones naturales y en los sistemas de maricultura, dejando atrás valvas vacías. Pero, ¿cómo les afecta este calor? El culpable reside en el delicado balance de las proteínas dentro de sus células. Las altas temperaturas perturban este balance, provocando daños.
Mecanismos de defensa de los mejillones
Los mejillones enfrentan un inmenso estrés térmico en su hábitat natural. Soportan fluctuaciones de mareas, exponiéndolos a cambios drásticos de temperatura. Pero cuando estas fluctuaciones se vuelven extremas, como durante las olas de calor marinas, su supervivencia está en juego. Se han documentado mortandades masivas, lo que pone de relieve la urgencia de comprender sus mecanismos de supervivencia.
Para contrarrestar esto, los mejillones despliegan las denominadas proteínas de choque térmico (HSP). Imagine a las HSP como equipos de reparación, apresurándose a reparar y estabilizar las proteínas desorganizadas por el calor. Este mecanismo de defensa vital ayuda a los mejillones a soportar temperaturas estresantes.
Pero la batalla contra las temperaturas elevadas es multifacética. El aumento de las temperaturas también acelera los motores metabólicos, generando especies reactivas de oxígeno (ROS) dañinas. Estos radicales libres actúan como “vándalos celulares”, provocando daños internos. Para combatir esto, los mejillones producen enzimas antioxidantes, las cuales mitigan el efecto de los ROS. Eliminan y neutralizan estas moléculas dañinas, protegiendo a la célula del estrés oxidativo.
Prostaglandinas y estrés crónico
Añadiendo otra capa de complejidad está la participación de las prostaglandinas (PG). Estas diminutas moléculas actúan como mensajeros químicos y regulan diversas funciones, incluida la respuesta al estrés. Curiosamente, los PG pueden ayudar o dificultar la lucha contra el calor, según la situación. Algunas PG desencadenan la apoptosis, muerte celular controlada, para eliminar las células gravemente dañadas. Otros estimulan la producción de HSP y la actividad de las enzimas antioxidantes, aumentando las defensas.
Sin embargo, el estrés térmico prolongado presenta un desafío diferente. Los niveles de PG continuamente elevados, inicialmente beneficiosos, pueden volverse contraproducentes e incluso mortales. Por lo tanto, los mejillones necesitan ajustar su producción de PG bajo estrés crónico.
Para probar esto, los científicos compararon mejillones sometidos a estrés térmico agudo (un único pico de calor intenso) y crónico (ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento). Analizaron los niveles de PG producidos a través de vías enzimáticas y no enzimáticas, junto con la distribución de ARA en diferentes compartimentos celulares. Además, examinamos la estructura branquial para comprender cómo estos cambios afectaban la salud de los mejillones.
Curiosamente, los perfiles de PG difirieron significativamente entre los dos grupos.
Estrés agudo
- PGE2, PGE3 y 13-HDHA: Estas PG, sintetizadas a partir de ácidos grasos como el ácido araquidónico (ARA), se elevaron en las branquias de los mejillones que enfrentaban estrés agudo. Este aumento probablemente impulsó la apoptosis de las células dañadas y aumentó las defensas contra el estrés oxidativo.
- Infiltración de hemocitos: Se observó un mayor número de células inmunes en las branquias, lo que sugiere una respuesta inflamatoria para contrarrestar la amenaza inmediata.
Estrés crónico
- 3,14-dihidro-15-ceto-PGE2: Este PG no enzimático no mostró diferencias significativas entre el estrés agudo y crónico, lo que implica que su función podría ser independiente de la duración del estrés.
- PGF3α: Este PG, asociado con procesos antiinflamatorios, fue más bajo en mejillones bajo estrés crónico, lo que sugiere una regulación negativa de la inflamación como una posible adaptación.
- 8-isoprostano: Este marcador de estrés oxidativo fue significativamente mayor en el estrés crónico, lo que indica daño celular continuo a pesar de la disminución de la inflamación.
- Ancho de los filamentos branquiales: El estrés crónico provocó filamentos branquiales más delgados, lo que podría afectar la absorción de oxígeno y la respiración.
Secretos de la resiliencia de los mejillones
Los hallazgos del estudio sugieren que los mejillones adaptan su producción de PG y sus respuestas celulares en función de la naturaleza del estrés térmico. El estrés agudo desencadena una defensa rápida y agresiva con altos niveles de PG protectores e inflamación. El estrés crónico, por otro lado, parece implicar un enfoque más equilibrado, que potencialmente conserva recursos y al mismo tiempo mitiga el daño continuo.
Es crucial comprender cómo los PG y los compuestos no enzimáticos similares a los PG modulan la respuesta al estrés térmico. Los resultados del estudio pueden ayudarnos a desarrollar estrategias para mejorar la resiliencia de los mejillones en un mundo que se calienta, tal vez mediante la cría selectiva de individuos con respuestas de estrés más fuertes o mediante intervenciones dietéticas que influyan en la producción de PG.
Conclusión
“Estos hallazgos sugieren que los factores estresantes agudos y crónicos tienen efectos distintos sobre la composición de los lípidos, los niveles de prostaglandinas y la morfología de los filamentos branquiales, destacando posibles adaptaciones o respuestas a diferentes condiciones de estrés”, concluyen los científicos.
Asimismo, indican que el estudio proporciona información sobre la modulación de PG en respuesta al estrés térmico en el mejillón azul Mytilus edulis. “Si bien hubo un fuerte aumento en la producción de la prostaglandina proinflamatoria PGE2 durante el estrés térmico agudo que se relacionó con la activación de mecanismos citoprotectores, como la inflamación y la respuesta inmune, los niveles de estos disminuyeron durante el estrés crónico”, finalizaron.
El estudio fue financiado por el Ressources Aquatiques Québec Research Network (Fonds de Recherche du Québec-Nature et Technologies) y Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.
Contacto
Elena Palacios
Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste
Instituto Politécnico Nacional 195
Playa Palo de Santa Rita Sur
La Paz, Baja California Sur, Mexico
Email: epalacio@cibnor.mx
Referencia
Duran-Encinas, Y., Tremblay, R., Genard, B., Rivera, C., Lora-Vilchis, M. C., Kraffe, E., & Palacios, E. (2023). Modulation of thermal stress response by prostaglandins in gills of the blue mussel Mytilus edulis. Aquaculture, 740478.
