Los piojos de mar, diminutos crustáceos parásitos, han sido durante mucho tiempo un azote para la acuicultura del salmón del Atlántico, causando pérdidas económicas significativas, daños ambientales y preocupaciones por el bienestar animal. En contraste, su primo del Pacífico, el salmón coho, parece haber desarrollado una resistencia notable a estas plagas.
Los científicos han estado desconcertados por esta disparidad, tratando de comprender los mecanismos subyacentes que protegen al salmón coho de estos parásitos persistentes.
En este sentido, un equipo de científicos del The Roslin Institute de la University of Edinburgh (Reino Unido), del Institute of Aquaculture de la University of Stirling (Reino Unido), de la University of Santiago de Compostela (España), de la University of Prince Edward Island (Canadá), de Nofima AS (Noruega), de Benchmark Genetics (Reino Unido) y de la Deakin University (Australia) caracterizaron las respuestas celulares y moleculares del salmón del Atlántico (Salmo salar) y del salmón coho (Oncorhynchus kisutch) a los piojos de mar (Lepeophtheirus salmonis) utilizando secuenciación de ARN de núcleo único.
Impactos perjudiciales
Los piojos de mar son parásitos, que se alimentan de la piel y las aletas de los peces, provocando heridas abiertas que pueden provocar infecciones, reducen el valor de mercado de los peces de piscifactoría y pueden tener efectos secundarios en las poblaciones de salmón salvaje.
Se han desarrollado varios tratamientos para abordar las infestaciones de piojos de mar en la acuicultura del salmón del Atlántico, que le cuesta a la industria más de 700 millones de libras al año, pero a menudo son costosos e ineficaces. También pueden ser perjudiciales para el medio ambiente y afectar negativamente al bienestar animal.
La ventaja del salmón coho: un modelo de resistencia
A diferencia de la vulnerabilidad del salmón del Atlántico, el salmón coho muestra una notable resistencia natural a los piojos de mar. Cuando es atacado, el salmón coho desarrolla una respuesta inmunitaria rápida y eficaz, encapsulando y expulsando los parásitos.
Para desentrañar las complejidades de este rompecabezas biológico, los investigadores han empleado una técnica de vanguardia llamada secuenciación de ARN de núcleo único. Esta poderosa herramienta permite a los científicos analizar la actividad genética de células individuales dentro de la piel del salmón del Atlántico y del salmón coho cuando se enfrentan a los piojos de mar.
Al examinar las distintas capas de la piel, incluidas la epidermis y la dermis, los investigadores han identificado distintos tipos de células y sus funciones específicas en la respuesta inmunitaria. Si bien ambas especies de salmón muestran una reacción inmunitaria y de cicatrización de heridas general, el salmón coho demuestra una respuesta significativamente amplificada centrada en los queratinocitos, las células primarias de la piel.
Un gran avance en la comprensión de la resistencia a los piojos de mar
Después de exponer ambas especies a los parásitos, los investigadores investigaron los tipos de células y los patrones de expresión genética de sus respuestas analizando muestras de piel utilizando un nuevo tipo de secuenciación de ARN que permite la caracterización de la expresión genética de células individuales.
Al analizar la actividad genética de células individuales en ambas especies cuando se exponen a los piojos de mar, los investigadores han descubierto una compleja interacción de factores que contribuyen a la impresionante resistencia del salmón coho.
El estudio descubrió que ambas especies de salmón desarrollan una respuesta inmunitaria y de curación de heridas ante la infestación por piojos de mar. Sin embargo, el salmón coho exhibe una reacción significativamente más fuerte y rápida, encapsulando y expulsando eficazmente los parásitos. Esta respuesta mejorada se centra en los queratinocitos, células cutáneas especializadas que forman múltiples capas.
El papel de los queratinocitos en la resistencia a los piojos de mar
La investigación ha revelado una fascinante jerarquía dentro de las capas de queratinocitos de la piel del salmón coho. Los queratinocitos basales, la capa más profunda, parecen orquestar el comportamiento de los queratinocitos intermedios y superficiales. Cuando se enfrentan a los piojos de mar, estos queratinocitos trabajan en conjunto para crear una barrera formidable, que finalmente conduce al desprendimiento del parásito.
“Pudimos identificar con una resolución sin precedentes los tipos de células responsables de la respuesta de hinchazón de la piel que utiliza el salmón coho para resistir a los piojos de mar, así como las células a las que los piojos de mar atacan en el salmón del Atlántico para debilitar a esta especie huésped. Estos conocimientos allanan el camino para el desarrollo de terapias transformadoras para contrarrestar este parásito devastador”, manifestó la Dra. Sarah Salisbury, Investigadora postdoctoral en el Roslin Institute.
Implicaciones para la industria salmonera
Al comprender los mecanismos moleculares detrás de la resistencia del salmón coho a los piojos de mar, los científicos han identificado objetivos potenciales para desarrollar estrategias innovadoras para proteger al salmón del Atlántico. Estos hallazgos abren la puerta a intervenciones biotecnológicas que podrían reforzar la respuesta inmunitaria del salmón del Atlántico, haciéndolo más resistente a las infestaciones de piojos de mar.
Mediante la edición genética, podría ser posible mejorar la resistencia del salmón del Atlántico a los piojos de mar, al apuntar a los genes que subyacen a su susceptibilidad, y a la resistencia del salmón coho, a los parásitos, afirma el equipo de investigadores.
El camino hacia una industria de acuicultura del salmón sostenible y ética es complejo, pero esta investigación representa un avance significativo. Al aprovechar el poder de las propias defensas de la naturaleza, podemos trabajar hacia un futuro en el que la cría del salmón coexista en armonía con el medio ambiente marino.
El estudio fue financiado por Norwegian seafood industry research fund, FHF, y Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).
Contacto
S. J. Salisbury
The Roslin Institute and Royal (Dick) School of Veterinary Studies, University of Edinburgh
Edinburgh, UK
Email: sarah.salisbury@roslin.ed.ac.uk
Referencia (acceso abierto)
Salisbury, S.J., Daniels, R.R., Monaghan, S.J. et al. Keratinocytes drive the epithelial hyperplasia key to sea lice resistance in coho salmon. BMC Biol 22, 160 (2024). https://doi.org/10.1186/s12915-024-01952-8
