Genética

Herramientas moleculares para estudiar la respuesta al estrés en la dorada

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By Milthon Lujan

Dorada. Fuente: CSIC
Dorada. Fuente: CSIC

La dorada (Sparus aurata) se enfrenta a un estrés cada vez mayor debido a la intensificación de las prácticas de producción. Las condiciones de hacinamiento, la manipulación para controles de rutina y los bajos niveles de oxígeno pueden causar estrés, lo que afecta la salud de los peces y genera preocupaciones sobre la sostenibilidad, el bienestar animal e incluso la seguridad alimentaria.

Para comprender mejor cómo la dorada maneja el estrés a nivel molecular, los investigadores están recurriendo a herramientas de vanguardia como la secuenciación de ARN (RNA-seq). Esta tecnología permite a los científicos analizar el conjunto completo de moléculas de ARN (transcriptoma) en el hígado del pez, proporcionando una ventana a su maquinaria de respuesta al estrés.

Un equipo de científicos de la Universidade do Algarve, de la University of Galway, y de la University of Bergen empleó RNA-seq para caracterizar la maquinaria transcripcional detrás de la adaptación al estrés, subrayando y cuantificando los genes y familias de genes expresados ​​en el hígado de doradas adultas en respuesta a diferentes desafíos

El desafío del estrés en la acuicultura

La rápida intensificación de la producción a menudo se produce a costa del bienestar de los peces. El hacinamiento, la manipulación frecuente y la falta de oxígeno (hipoxia) son factores estresantes comunes en la acuicultura. Estos desafíos pueden afectar el rendimiento de los peces, generando preocupaciones sobre la sostenibilidad, el bienestar animal e incluso la seguridad alimentaria.

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Comprender cómo responden los peces al estrés es crucial para garantizar su bienestar y la productividad general de la granja.

Secuenciación de próxima generación: un punto de inflexión para la investigación de peces

Tradicionalmente, el estudio de la biología de los peces implicaba muchas conjeturas. Ahora, con la llegada de la secuenciación de próxima generación (NGS), los científicos pueden analizar el conjunto completo de moléculas de ARN (transcriptoma) en el hígado de un pez, ofreciendo una ventana sin precedentes a sus mecanismos de respuesta al estrés.

Esta tecnología es particularmente valiosa porque la transcriptómica de peces es todavía un campo joven. A pesar de su infancia, ya ha proporcionado conocimientos cruciales sobre la biología de especies de peces de importancia comercial, ayudándonos a abordar los principales desafíos de la acuicultura.

Una mirada a la respuesta al estrés

El hígado juega un papel central en esta respuesta. Gestiona la distribución de energía, regula el crecimiento, apoya el sistema inmunológico, desintoxica sustancias nocivas e incluso produce proteínas relacionadas con el estrés.

El estudio innovador es el primero en utilizar secuenciación de ARN (RNA-seq) para caracterizar cómo reacciona el hígado de la dorada a nivel molecular a factores estresantes comunes en la acuicultura: hacinamiento, manipulación de redes y niveles bajos de oxígeno (hipoxia). Luego, los investigadores integraron esta información con análisis de los perfiles de proteínas (proteoma) y metabolitos (metaboloma) del hígado, proporcionando una imagen completa de la respuesta de los peces.

Respuestas únicas a diferentes factores estresantes

El estudio reveló distintos patrones de expresión genética según el factor estresante. El manejo de la red desencadenó una respuesta de estrés centrada en el ensamblaje de ribosomas, mientras que la hipoxia afectó la replicación del ADN. Estos hallazgos fueron respaldados aún más por los análisis proteómicos y metabolómicos.

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Vías convergentes: una respuesta universal al estrés

Curiosamente, a pesar de las respuestas específicas a diferentes factores estresantes, surgieron algunas vías comunes. Tanto el manejo de la red como la hipoxia condujeron a una disminución en la señalización del factor de crecimiento de insulina, una vía esencial para el crecimiento, y a un aumento del estrés del retículo endoplásmico, una respuesta celular al estrés.

Implicaciones para la piscicultura marina de la dorada

Este estudio se centró en la dorada, un pez popular en la acuicultura mediterránea. Los hallazgos revelaron una sorprendente diversidad en la respuesta de la dorada a cada factor estresante, destacando su notable adaptabilidad. Este conocimiento es invaluable para desarrollar estrategias para:

  • Reducir el estrés en entornos de acuicultura, lo que da lugar a peces más sanos.
  • Identificar genes asociados con la resistencia al estrés, lo que permite la cría selectiva de poblaciones de peces más resistentes.
  • Desarrollar intervenciones como ajustes dietéticos o modificaciones ambientales para mejorar la tolerancia al estrés.

Conclusión

Los resultados del estudio resaltan la notable adaptabilidad de la dorada y su capacidad para adaptar su respuesta a diversos factores estresantes a nivel molecular. Este conocimiento proporciona recursos valiosos para identificar genes que pueden ser cruciales para la resiliencia y la producción acuícola eficiente, al mismo tiempo que se prioriza el bienestar de los peces.

Contacto
Pedro M. Rodrigues
Centre of Marine Sciences (CCMAR), Universidade do Algarve, Campus de Gambelas
Faro, Portugal
Email: pmrodrig@ualg.pt

Referencia (acceso abierto)
Raposo de Magalhães C, Sandoval K, Kagan F, McCormack G, Schrama D, Carrilho R, et al. (2024) Transcriptomic changes behind Sparus aurata hepatic response to different aquaculture challenges: An RNA-seq study and multiomics integration. PLoS ONE 19(3): e0300472. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0300472