Optimizar la producción de camarones ha sido un desafío. Un avance reciente arroja luz sobre un factor influyente oculto: el microbioma del camarón, la comunidad de microbios que vive en su intestino.
La investigación, publicada en la revista científica bioRxiv bajo la modalidad de “preprint” por científicos del MIT, del Centro Nacional de Acuicultura e Investigaciones Marinas (CENAIM), de la Universidade Federal de Santa Catarina, y de la Escuela Superior Politécnica del 9 Litoral (ESPOL) abordó la brecha de conocimiento en los determinantes del microbioma de la productividad, más específicamente la supervivencia y el crecimiento animal, para el camarón patiblanco (Penaeus vannamei).
El papel del microbioma en el éxito de la acuicultura
La acuicultura, el cultivo de organismos acuáticos, es una fuente crucial de proteínas para nuestro creciente mundo. Sin embargo, optimizar su eficiencia ha sido un desafío. Un factor clave que influye en la productividad es el microbioma, la compleja comunidad de microorganismos que viven dentro y alrededor de los animales.
En este estudio, los investigadores profundizaron en la relación entre el microbioma del camarón y las variables de producción en la acuicultura del camarón blanco (Penaeus vannamei), con la finalidad de conocer cómo la manipulación de esta comunidad microbiana podría mejorar la producción de camarones.
El doble papel del microbioma: ¿amigo o enemigo?
Los microbios beneficiosos pueden mejorar la salud del camarón al ayudar a la digestión, fortalecer la inmunidad y combatir los patógenos. Por otro lado, los microbios dañinos pueden causar enfermedades y reducir las tasas de crecimiento. El desafío radica en lograr el equilibrio adecuado.
El poder de los pequeños inquilinos
El estudio analizó muestras de 610 granjas en Asia y América Latina, y reveló un conjunto básico de microbios presentes de manera constante en el camarón patiblanco (Penaeus vannamei), la especie de camarón más comúnmente cultivada. Cabe destacar que este «microbioma del camarón» incluía bacterias beneficiosas y potencialmente dañinas.
Los investigadores se centraron en las primeras etapas del crecimiento del camarón, específicamente en los criaderos de larvas, donde las tasas de supervivencia son fundamentales. Sorprendentemente, al analizar la composición del microbioma, pudieron predecir aproximadamente el 50% de la variación en las tasas de supervivencia. Esto sugiere un fuerte vínculo entre microbios intestinales específicos y la salud de las larvas de camarón.
Genes para el crecimiento
Curiosamente, los microbios beneficiosos asociados con mayores tasas de supervivencia albergaban genes únicos que no se encuentran en el camarón salvaje. Estos genes parecen ser adaptaciones a los entornos de acuicultura y están involucrados en la utilización de nutrientes al ayudar en la descomposición de proteínas y la producción de factores de crecimiento. Básicamente, estos microbios actúan como pequeños aliados internos, ayudando a las larvas de camarón a prosperar.
Aplicaciones para camarones adultos bajo escrutinio
Predecir el peso del camarón adulto en función de su microbioma resultó menos sencillo, con solo un 10-20% de predictibilidad. Esto se alinea con las observaciones en otros animales de granja, lo que sugiere que otros factores juegan un papel más importante en las etapas posteriores del crecimiento. Sin embargo, esto no disminuye la importancia del microbioma de la vida temprana.
El potencial de la ingeniería del microbioma
Este estudio destaca el potencial de la ingeniería del microbioma para revolucionar la acuacultura del camarón. Al comprender los actores microbianos clave y sus funciones, los investigadores pueden desarrollar estrategias para:
- Intervención temprana: El poder predictivo del microbioma para la supervivencia de las larvas enfatiza la importancia de las intervenciones en la etapa temprana para optimizar la salud y la producción del camarón.
- Probióticos basados en el microbioma: Los probióticos diseñados que apuntan a funciones microbianas específicas, como la degradación de polisacáridos, podrían proporcionar una solución sostenible para mejorar el crecimiento y la supervivencia del camarón.
- Intervenciones personalizadas: Comprender las interacciones complejas entre el microbioma, los factores ambientales y la salud del camarón es crucial para desarrollar estrategias específicas basadas en el microbioma.
Conclusión
Los hallazgos clave del estudio se pueden resumir en:
- El microbioma como marcador predictivo: La composición del microbioma es un predictor poderoso de la supervivencia de las larvas del camarón, lo que subraya su potencial como indicador temprano de la salud del huésped.
- El papel funcional del microbioma: Es probable que los microbios beneficiosos ayuden a descomponer materiales orgánicos complejos y a producir factores de crecimiento esenciales, lo que contribuye al crecimiento y desarrollo del camarón.
- Interacciones microbianas complejas: Los modelos basados en árboles, como Random Forest y Gradient Boosting, superan a los modelos lineales en la predicción de la función del microbioma, lo que sugiere la naturaleza compleja de las comunidades microbianas naturales.
- Factores ambientales y camarones adultos: Los parámetros de calidad del agua influyen significativamente en el peso promedio del camarón por estanque en entornos de engorde. Sin embargo, la variación del peso corporal individual solo se explica parcialmente por el microbioma, lo que resalta el impacto de otros factores ambientales.
- Diversidad del microbioma y potencial de ingeniería: El estudio revela una diversidad taxonómica y funcional sin explotar dentro del microbioma del camarón, lo que ofrece vías prometedoras para la ingeniería del microbioma. Los grupos de genes específicos y los eventos de transferencia horizontal de genes sugieren objetivos potenciales para el desarrollo de probióticos diseñados para mejorar la producción de camarones.
Esta investigación allana el camino para un enfoque revolucionario para la acuacultura del camarón. Al comprender y manipular potencialmente el microbioma del camarón, podemos mejorar significativamente el éxito de la incubación, un paso crucial en el proceso de producción general. ¡Imagínese fomentar el crecimiento de bacterias beneficiosas que mejoran la utilización de nutrientes y las tasas de supervivencia en los camarones juveniles!
Contacto
Otto X. Cordero
Department of Civil and Environmental Engineering
MIT
Email: ottox@mit.edu
Referencia (acceso abierto)
Shan, X., Li, K., Stadler, P., Borbor, M., Reyes, G., Solorzano, R., … & Cordero, O. X. (2024). Microbiome determinants of productivity in whiteleg shrimp aquaculture. bioRxiv, 2024-09.
