Fisiología

Estrés en la etapa larvaria para tener peces más robustos

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By Milthon Lujan

¿Se pueden programar a los peces para que sean robustos? Los científicos de Nofima están trabajando para establecer un método que pueda hacer que los peces sean más tolerantes a diversos tipos de estrés.

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Los piscicultores utilizan muchos métodos para garantizar que el salmón de piscifactoría prospere, se mantenga sano y crezca rápidamente. El científico de Nofima, Erik Burgerhout, está trabajando en la programación de los peces para que se vuelvan robustos.

Bienestar y rentabilidad de los peces

No, esto no es ciencia ficción. Se trata de la epigenética.

El proyecto de investigación Programming Fish for Robustness (Progress) expone a los peces a factores estresantes como bajas temperaturas y bajos niveles de oxígeno durante las primeras fases de vida, lo que influye para que desarrollen su propio material genética, ARN, para resistir mejor el estrés en el futuro.

“Con la finalidad de producir un pez de cultivo robusto, debemos retornar a la naturaleza. Las temperaturas frías son naturales para el salmón salvaje, por lo que en realidad es la temperatura relativamente alta normal en las piscifactorías el factor estresante. Ahora estamos realizando una investigación para comprender que hay detrás de estos mecanismos”, destaca Burgerhout.

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Dentro del campo de la genética, el fenotipo se refiere a las propiedades físicas observables de un organismo, es decir, las propiedades expresadas en un organismo.

El fenotipo contrasta con el genotipo, que es la información contenida en los genes (ADN) de un individuo o célula.

El estrés puede afectar el fenotipo de los peces, a través de cambios en la epigenética y la transcriptómica, que modifican la producción de proteínas.

Los cambios de fenotipo pueden ser beneficiosos para los peces y permitirles resistir futuros factores de estrés.

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“Hemos notado que los niveles bajos de oxígeno, la hipoxia, afectan a los peces. La pregunta es si los niveles bajos de oxígeno durante la fase temprana de vida programan al pez para resistir poco oxígeno en sus diferentes etapas de vida, además de mejorar el sistema inmunológico del pez”, indicó Burgerhout.

Incrementar el conocimiento

El bienestar y la rentabilidad de los peces son palabras claves importantes en el desarrollo de la industria acuícola. 

El objetivo es que los peces de piscifactoría tengan un buen sistema inmunológico, que les permitan hacer frente a las enfermedades y crecer rápidamente. En otras palabras, que prosperen y sean robustos a lo largo de las diversas fases de vida.

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De acuerdo con la web Sustainability in Aquaculture, en los últimos años se han perdido del 15 al 20% del número total, y entre el 6 y 9% del peso total de los salmones y truchas cultivados en el mar. 

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Entonces, un pez sano en todas las fases de la vida equivale a una buena rentabilidad.

En este sentido, el proyecto de investigación Progress se estableció como un proyecto de instituto estratégico para aumentar la comprensión de los científicos de Nofima sobre cómo la programación epigenética puede contribuir a crear un salmón de cultivo robusto.

Epigenética

La epigenética es una rama de estudio dentro del campo de la biología que se centra en los rasgos hereditarios que no son causados por alteraciones en la secuencia de ADN en sí, sino por cómo se lee y utiliza la secuencia de ADN.

En el proyecto, Nofima ha colaborado con Arctic University of Norway (UiT) y la University of Melbourne in Australia. 

Estrés

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El estrés durante las primeras fases de la vida puede tener un impacto grave en el desarrollo, crecimiento y comportamiento de varios grupos de animales, incluidos los peces.

Sin embargo, actualmente hay poco conocimiento sobre los mecanismos de regulación epigenética involucrados, es decir, en este caso, si el impacto del estrés hace que los peces desarrollen su propia robustez durante el resto de sus vidas, y el nivel de estrés que es justificable de una perspectiva del bienestar animal.

En el proyecto Progress, los salmones fueron expuestos a bajos niveles de oxígeno durante la etapa embrionaria/larvaria. Posteriormente, los mismos peces fueron investigados con respecto a su supervivencia, crecimiento y resistencia a enfermedades en la fase de agua de mar.

De acuerdo con Burgerhout, los resultados no cubrieron las expectativas.

“Medimos la tolerancia de los peces a los niveles bajos de oxígeno e investigamos el desarrollo de sus genes inmunes durante la esmoltificación. Además, investigamos la respuesta inmune tras exponer a los peces a bacterias patógenas que son temidas en la industria acuícola”.

“Solo logramos ver pequeñas diferencias entre los peces que estuvieron expuestos al estrés con poco oxígeno al principio de la vida y los peces que no habían tenido este tipo de impacto”.

“No consideramos estos resultados negativos, sino los resultados sin el impacto esperado. Se necesitan más estudios antes de que podamos decir algo con certeza”, manifestó Burgerhout.

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“Aunque encontramos poca diferencia entre los grupos con respecto a la prueba de desafío de la hipoxia, los resultados sugieren que la hipoxia crónica durante la fase temprana de la vida estimuló los genes inmunes y disminuyó su regulación a la baja en relación con la smoltificación. No obstante, estos cambios no mejoraron la protección contra un patógeno bacteriano”, afirmó el investigador.

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Los resultados del proyecto muestran el potencial de que los estímulos ambientales se utilicen como tratamientos para dar forma a la regulación genética en el salmón de piscifactoría. 

Burgerhout señala que los peces en otro proyecto, Aquagenom, fueron probados para impactos usando diferentes temperaturas.

“Vemos mayores diferencias en ese proyecto. Por lo tanto, podemos decir más sobre lo que funciona bien y lo que no. Ambos son importantes y correctos para compartir, para que otros puedan utilizar el conocimiento”, destacó Burgerhout.

Tremenda velocidad

El científico de Nofima tiene formación y un doctorado en fisiología, y tiene un gran interés en todos los aspectos que puedan afectar el desarrollo de los peces de cultivo.

¿Por qué un pez crece rápidamente? ¿Por qué un pez responde de manera diferente a otro cuando se expone a cambios ambientales?

“Lo más interesante es la comprensión de los mecanismos subyacentes sobre cómo y por qué un pez reacciona al ambiente. Y de hecho, también cómo podemos utilizar esta información para mejorar el bienestar y la salud de los peces con el fin de hacer que la acuicultura sea más sostenible” dijo el científico.

La temperatura, el nivel de oxígeno y el acceso a los alimentos se encuentran entre los parámetros que afectan el desarrollo de los peces de piscifactoría. 

A medida que crecen, los peces tienen menos energía disponible para usar en otros procesos. ¿Qué significa eso?

“El punto principal es que los peces no pueden crecer todo el tiempo. La lucha contra las enfermedades y la smoltificación, por ejemplo, se suma a esto. Si estiras demasiado la banda elástica en una dirección, se romperá. Tienes que sopesar todo lo que haces en la piscicultura”, afirmó Burgerhout.

“Como científicos, necesitamos constantemente una mejor comprensión de lo que está sucediendo dentro de los peces. Y una comprensión de qué métodos pueden mejorar el bienestar y la rentabilidad. Cuando sepamos qué genes se activan para hacer frente a niveles bajos de oxígeno, por ejemplo, podríamos hacer algo para que los peces sean más robustos en etapas posteriores de la vida”, manifestó el investigador.

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Burgerhout agrega que: “La atención se centra a menudo en la producción rápida (selección para un crecimiento rápido, alta temperatura, smolt grandes), pero el punto principal es que un pez no puede, y probablemente no debería, gastar ‘toda’ su energía en el crecimiento, especialmente durante las primeras fases de vida”.

Conclusiones del estudio

– El estudio confirma que el tratamiento con niveles bajos de oxígeno durante la fase temprana de la vida puede desencadenar una respuesta epigenética en el salmón.

– Se debe investigar más a fondo si estos tienen el potencial de mejorar la tolerancia a la hipoxia y el efecto de dichos tratamientos en la respuesta de los peces a otros factores ambientales estresantes, la supervivencia general y otros efectos secundarios.

PROGRESS

Programming Fish for Robustness PROGRESS es un proyecto estratégico interno de Nofima que tiene como objetivo investigar la programación epigenética resultante del estrés por el bajo nivel de oxígeno durante sus primeras etapas de desarrollo, y cómo esto influye en la robustez del salmón. 

Progress es una iniciativa estratégica del instituto (SIS) en Bofima, y se financia con fondos internos.

Contacto
Erik Burgerhout
Científico
+47 77 62 92 29
erik.burgerhout@nofima.no

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