La tilapia (Oreochromis spp.) se ha consolidado como uno de los peces de cultivo más importantes a nivel mundial. Desde la introducción de diversas especies como la tilapia de Mozambique, la roja, la del Nilo y la azul en los años 60, los esfuerzos continuos de selección artificial y cruzamiento han generado nuevas variedades con características deseables como rápido crecimiento y mayor resistencia a enfermedades. Sin embargo, la temprana madurez sexual y los ciclos cortos de cultivo de la tilapia han facilitado la hibridación interespecífica y la mezcla genética, lo que puede comprometer la calidad de los recursos genéticos y obstaculizar el desarrollo sostenible de esta industria.
Para abordar estos desafíos, es crucial analizar la diversidad genética entre las diferentes poblaciones de cría y establecer métodos precisos para la identificación de reproductores. Un reciente estudio publicado en el International Journal of Molecular Sciences por cientíicos de la Nanjing Agricultural University y de la Chinese Academy of Fishery Sciences profundiza en la estructura genética, las firmas de selección y el desarrollo de «huellas digitales» basadas en polimorfismos de nucleótido único (SNPs) para la tilapia azul (Oreochromis aureus), la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) y la tilapia roja (Oreochromis spp.). Estos hallazgos son fundamentales para la conservación, utilización y mejora de los recursos genéticos de la tilapia.
Entendiendo a los protagonistas: las tilapias bajo estudio
La investigación se centró en tres poblaciones de tilapia de gran relevancia mantenidas en el Freshwater Fisheries Research Center de China:
- Tilapia azul (OA): Introducida desde Egipto en 2004, esta población ha sido seleccionada durante 20 generaciones consecutivas, buscando mejorar la tasa de crecimiento y la resistencia. Es crucial en la producción de tilapia «todo macho» mediante cruces con tilapia del Nilo.
- Tilapia del Nilo (ON): Recientemente introducida desde Senegal en 2023, esta población silvestre no ha sido sometida a selección genética previa en el centro de investigación. Es la principal especie de tilapia cultivada en China y una piedra angular para la mejora de reproductores debido a su buen rendimiento y tolerancia ambiental.
- Tilapia roja (OS): Introducida desde Taiwán en 2010, esta tilapia se obtiene del cruce de mutantes rojos de tilapia de Mozambique con otras especies, incluyendo la del Nilo. Se ha seleccionado por 10 generaciones enfocándose en el color del cuerpo y el peso, mostrando un excelente potencial de cría por su color atractivo, sabor y tolerancia a la salinidad.
¿Cómo se investigó su genoma? la potencia de la resecuenciación
Para desentrañar los secretos genéticos de estas tilapias, los investigadores emplearon la técnica de resecuenciación del genoma completo (WGR) en 45 individuos (15 de cada población). Esta tecnología permite leer la secuencia completa del ADN de cada pez y compararla con un genoma de referencia. Al hacer esto, se pueden identificar variaciones genéticas, especialmente los Polimorfismos de Nucleótido Único (SNPs). Los SNPs son cambios en una sola «letra» del código genético y son extremadamente útiles como marcadores moleculares debido a su abundancia, estabilidad y facilidad para el análisis automatizado.
Revelando la diversidad genética: ¿Cuán diferentes son entre sí?
El estudio arrojó luz sobre la variabilidad genética dentro y entre las poblaciones:
- La tilapia roja (OS) es la más diversa: Presentó la mayor heterocigosidad observada y esperada, así como la mayor diversidad nucleotídica (Pi). A pesar de la selección, su origen híbrido parece contribuir a esta alta diversidad genética. Sin embargo, también mostró un coeficiente de consanguinidad (F<sub>IS</sub>) más alto, lo que sugiere cierto grado de endogamia que debe manejarse en futuros programas de cría.
- La tilapia azul (OA) muestra menor diversidad: Esta población, seleccionada intensivamente durante 20 generaciones, tuvo los valores más bajos de heterocigosidad y diversidad nucleotídica. Esto sugiere que la selección direccional continua ha reducido su variabilidad genética, un fenómeno observado también en otras especies acuícolas sometidas a domesticación. Curiosamente, presentó la mayor homocigosidad, lo que podría ser favorable para la fijación de rasgos deseados como el crecimiento.
- Diferenciación genética: Se encontró una diferenciación genética significativa (medida por el índice F<sub>ST</sub>) entre la población de tilapia azul (OA) y las poblaciones de tilapia del Nilo (ON) y roja (OS). En contraste, la diferenciación entre la tilapia del Nilo (ON) y la roja (OS) fue considerablemente menor, indicando una relación genética más cercana.
Estructura poblacional y relaciones de parentesco: un árbol familiar genético
Los análisis de componentes principales (PCA), filogenéticos y de agrupamiento genético (admixture) revelaron patrones claros:
- Tres grupos distintos: Las tres poblaciones formaron agrupaciones genéticas diferenciadas, reflejando sus particularidades.
- Cercanía entre tilapia del Nilo y roja: La estructura genética de la tilapia del Nilo (ON) fue más similar a la de la tilapia roja (OS) que a la de la tilapia azul (OA). Los análisis de parentesco confirmaron una relación más estrecha entre las poblaciones ON y OS, y el análisis de admixture sugirió un posible origen ancestral común para ambas cuando se consideraron dos grupos óptimos (K=2).
- Flujo génico: A pesar de la diferenciación, se detectó evidencia de deriva genética desde la población de tilapia azul (OA) hacia la roja (OS), lo que indica que ha habido introducción de material genético de la tilapia azul en la roja.
Bajo la lupa de la selección: ¿qué genes marcan la diferencia?
El estudio no solo describió la diversidad, sino que también buscó identificar regiones del genoma que han sido moldeadas por la selección natural o artificial durante los programas de cría. Los científicos encontraron regiones seleccionadas que albergan genes clave relacionados con:
- Metabolismo, sistema endocrino e inmune: Estos sistemas son cruciales para el buen desempeño de los peces.
- Rasgos de importancia productiva: Muchos de los genes identificados están vinculados al crecimiento, la reproducción y la resistencia a enfermedades, indicando que los programas de mejoramiento han estado, consciente o inconscientemente, seleccionando estas características.
- Genes candidatos específicos:
- En las comparaciones que involucraban a la tilapia azul (OA vs. ON y OA vs. OS), genes como qrsll (relacionado con la biosíntesis de glutamil-tRNAGln, desarrollo de ovocitos y respuesta a hipoxia) y pde4d (implicado en la modulación de la respuesta inflamatoria, crecimiento y fertilidad) fueron destacados en rutas metabólicas.
- En la comparación entre tilapia del Nilo y roja (ON vs. OS), se identificaron numerosos genes candidatos. Entre ellos, hras (mediador de señales de supervivencia celular), ikbkb (clave en la activación de la respuesta inmune y apoptosis), prkag1, prkaa2, prkacb (subunidades de la proteasa activada por AMP, crucial en el metabolismo energético), irs2 (regulación de hormonas de crecimiento) y eif4e2 (regulación de la traducción de proteínas) fueron señalados como centrales en rutas de longevidad, sistema endocrino y sistema inmune. Esto sugiere diferencias significativas en la adaptación selectiva entre estas dos poblaciones en estas áreas funcionales.
Una «huella digital» genética para la tilapia: hacia la identificación precisa
Uno de los resultados más prácticos del estudio es la construcción de huellas de SNPs. La identificación de juveniles de tilapia puede ser complicada debido a la falta de características morfológicas estables, y la apariencia de los peces puede cambiar con las condiciones ambientales. Las huellas de SNPs ofrecen una solución a nivel genómico.
- Éxito en la construcción: Los investigadores lograron construir con éxito perfiles de huellas genéticas basados en SNPs para las 45 muestras individuales, permitiendo diferenciar las tres poblaciones.
- Validación y marcadores centrales: A partir de un conjunto inicial de SNPs, se seleccionaron y validaron (mediante secuenciación Sanger) cinco marcadores SNP centrales (SNP1, SNP3, SNP5, SNP6 y SNP7) que demostraron ser robustos para la identificación. Los marcadores SNP2 y SNP4 mostraron variaciones que no permitieron una distinción clara y fueron descartados para este propósito.
- Combinaciones para la identificación: Se desarrollaron dos combinaciones de estos cinco marcadores SNP que, mediante un proceso de dos pasos, permiten identificar con precisión si un individuo pertenece a la población de tilapia azul, tilapia del Nilo o tilapia roja. Por ejemplo, una combinación utiliza SNP1, SNP5, SNP6 y SNP7 para identificar primero a la tilapia azul; luego, SNP3 distingue entre la tilapia del Nilo y la roja.
Implicaciones para la acuicultura de tilapia
Los hallazgos de este estudio tienen implicaciones significativas y directas para el sector acuícola:
- Mejora de programas de cría: El conocimiento detallado de la diversidad genética y las regiones bajo selección puede guiar estrategias de cruzamiento más eficientes, ayudando a seleccionar parentales con características genéticas superiores y a mantener la diversidad genética a largo plazo.
- Identificación precisa de stocks: Las huellas de SNPs desarrolladas proporcionan una herramienta poderosa y precisa para la identificación de reproductores y para evitar la mezcla no deseada de stocks, asegurando la pureza genética de las líneas de cría. Esto es especialmente valioso dada la facilidad de hibridación en tilapia.
- Conservación de recursos genéticos: Entender la estructura genética de las poblaciones es fundamental para diseñar estrategias de conservación efectivas, especialmente para poblaciones silvestres o aquellas con características genéticas únicas.
Aunque los autores señalan limitaciones como el tamaño muestral para el cribado inicial de SNPs y la profundidad de secuenciación, que podrían mejorarse en futuros estudios para aumentar la robustez, esta investigación representa un avance significativo.
Conclusión
Este estudio proporciona una visión detallada y de alta precisión sobre las diferencias genéticas entre tres poblaciones clave de tilapia en China. Se ha confirmado que la tilapia roja posee la mayor diversidad genética, mientras que la tilapia azul presenta la menor, probablemente debido a la selección intensiva. Las tres poblaciones muestran una clara segregación genética, con una relación más estrecha entre la tilapia del Nilo y la roja.
Más importante aún, la identificación de genes asociados a rasgos productivos y el desarrollo de huellas de SNPs para la identificación precisa de estas poblaciones son herramientas de gran valor. Estos resultados no solo enriquecen nuestro conocimiento sobre los recursos genéticos de la tilapia, sino que también ofrecen datos de referencia cruciales para futuros programas de mejoramiento genético y para la gestión eficaz de los stocks en la creciente industria de la acuicultura de tilapia.
El estudio fue financiado por Central Public-interest Scientific Institution Basal Research Fund, CAFS, el Project of National Key R&D Program of China, y Science and Technology Innovation 2030-Major Project.
Referencia (acceso abierto)
Hua, J., Tao, Y., Lu, S., Wang, Q., Sun, H., Dong, Y., & Qiang, J. (2025). Genetic Structure, Selective Signatures, and Single Nucleotide Polymorphism Fingerprints of Blue Tilapia (Oreochromis aureus), Nile Tilapia Oreochromis niloticus), and Red Tilapia (Oreochromis spp.), as Determined by Whole-Genome Resequencing. International Journal of Molecular Sciences, 26(10), 4910. https://doi.org/10.3390/ijms26104910
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.
