Comprender cómo toleran los camarones blanco (Litopenaeus vannamei) las temperaturas frías es vital para el crecimiento y una reproducción exitosa en regiones específicas. Un nuevo estudio arroja luz sobre los fascinantes mecanismos que permiten que algunos camarones prosperen en aguas más frías.
Los científicos de Guangxi Academy of Fishery Sciences (China) analizaron los indicadores bioquímicos, apoptosis celular y respuestas metabolómicas en L. vannamei tolerante al frío (Lv-T) y común (Lv-C) bajo estrés de baja temperatura (18 °C y 10 °C).
La importancia de la tolerancia al frío
Los camarones marinos no pueden regular su temperatura corporal. Esto los vuelve particularmente sensible al agua fría, lo cual puede interrumpir su metabolismo y provocarle la muerte. En este sentido, la temperatura del agua juega un papel vital en el crecimiento y la supervivencia del camarón.
Para L. vannamei, las temperaturas óptimas de cultivo oscilan entre 25 y 35°C. Las temperaturas inferiores a 13 °C se convierten en una zona de peligro que afecta la alimentación, la natación y, en última instancia, la supervivencia. Esta sensibilidad restringe el rango geográfico y las temporadas de cultivo del camarón, lo que limita el potencial económico de la acuicultura.
La búsqueda de camarones tolerantes al frío
Comprender cómo algunos camarones prosperan en aguas más frías es crucial para criar variedades más tolerantes al frío. Algunas poblaciones de camarones exhiben una sorprendente capacidad para tolerar ambientes más fríos.
Cuando se enfrentan a cambios de temperatura, los camarones desencadenan una cascada de reacciones bioquímicas. Estas reacciones afectan su metabolismo, ciclo de vida y, en última instancia, su capacidad para sobrevivir en entornos específicos. Aquí hay algunas respuestas clave:
- Gestión de energía: Los camarones ajustan procesos como la glucólisis y la gluconeogénesis para mantener el equilibrio energético.
- Fluidez de la membrana: Las células adaptan sus membranas para mantener su funcionamiento adecuado a diferentes temperaturas.
- Defensa antioxidante: Los sistemas se activan para combatir las especies reactivas de oxígeno (ROS) dañinas producidas bajo estrés.
- Regulación inmune: El sistema inmunológico está modulado para ayudar al camarón a combatir patógenos potenciales.
Para los camaroneros que cultivan camarón blanco en zonas más frías, garantizar la tolerancia al frío es esencial. Este estudio investiga las diferencias entre el camarón blanco tolerante al frío (Lv-T) y el común (Lv-C) cuando se exponen a bajas temperaturas (18°C y 10°C).
Respuesta al estrés: daño celular y cambios bioquímicos
La investigación revela que las bajas temperaturas pueden desencadenar la muerte celular (apoptosis) en el conducto hepatopancreático, un órgano crucial para la digestión y el metabolismo. Sin embargo, el camarón tolerante al frío (Lv-T) mostró una respuesta fascinante:
- Actividad antioxidante mejorada: Los camarones Lv-T mostraron niveles significativamente más altos de superóxido dismutasa (SOD), una enzima que ayuda a combatir las moléculas dañinas producidas bajo estrés.
- Metabolismo alterado: el camarón Lv-T mostró niveles elevados de triglicéridos (TG), una forma de almacenamiento de energía, lo que sugiere adaptaciones para manejar ambientes más fríos. Además, el estudio identificó cambios en otros marcadores bioquímicos, lo que indica ajustes en el metabolismo general.
Análisis metabólico: una mirada más profunda
Los investigadores emplearon una poderosa técnica llamada metabolómica para analizar las moléculas específicas presentes en el camarón. Encontraron diferencias significativas entre los camarones Lv-T y Lv-C, que incluyen:
- Niveles aumentados de metabolitos beneficiosos: el camarón Lv-T tenía niveles más altos de moléculas específicas como LysoPC (implicada en el metabolismo de las grasas) y Pirbuterol (que potencialmente tiene propiedades antioxidantes).
- Disminución de los niveles de metabolitos relacionados con el estrés: Por el contrario, el camarón Lv-T mostró niveles más bajos de moléculas asociadas con el estrés, como 4-hidroxistaquidrina y Oxolan-3-ona.
Caminos hacia la tolerancia al frío
Al analizar las moléculas reguladas diferencialmente, el estudio identificó vías metabólicas clave potencialmente involucradas en la tolerancia al frío. Estas vías están vinculadas a funciones como:
- Digestión y absorción de proteínas: La utilización eficiente de las proteínas puede ser crucial para que los camarones Lv-T mantengan los niveles de energía en aguas más frías.
- Metabolismo central del carbono en el cáncer: Este hallazgo sugiere interesantes paralelismos entre las adaptaciones al estrés por frío y la supervivencia de las células cancerosas, lo que impulsa más investigaciones.
- Transportadores ABC: Estos transportadores pueden desempeñar un papel en los camarones Lv-T al ayudar a eliminar las moléculas dañinas generadas durante la exposición al frío.
Aplicaciones para la industria camaronera
Al comprender los mecanismos detrás de la tolerancia al frío, los científicos pueden desarrollar estrategias para mejorar la resistencia al frío de los camarones de cultivo. Esto podría conducir a:
- Temporadas de cultivo extendidas: Las granjas camaroneras podrían operar durante períodos más prolongados en las ubicaciones existentes.
- Nuevas regiones acuícolas: Los climas más fríos podrían volverse viables para la acuacultura de camarón, abriendo nuevos mercados.
- Una industria más sostenible: La expansión geográfica de la acuicultura de camarón puede contribuir a la seguridad alimentaria y el crecimiento económico en varias regiones.
Conclusión: Un mecanismo multifacético
Este estudio revela un mecanismo multifacético para la tolerancia al frío en el camarón blanco. La mayor actividad antioxidante, los ajustes en el metabolismo de los lípidos y la regulación de vías metabólicas específicas parecen contribuir a la capacidad del camarón Lv-T para prosperar en ambientes más fríos.
Los principales resultados del estudio son:
- Actividad antioxidante mejorada: Los camarones Lv-T mostraron niveles significativamente más altos de enzimas antioxidantes en comparación con los camarones Lv-C. Estas enzimas ayudan a combatir los radicales libres dañinos producidos durante el estrés por frío, protegiendo las células del daño.
- Ventaja del metabolismo de los lípidos: El estudio también reveló diferencias en los niveles de ciertos metabolitos relacionados con los lípidos entre los dos grupos de camarones. Los camarones Lv-T mostraron niveles más altos de estos metabolitos, lo que sugiere un papel potencial del metabolismo de los lípidos en la tolerancia al frío.
- Estrés hepatopancreático: La investigación también sugiere que las temperaturas frías dañan los conductos hepatopancreáticos, un órgano vital para la digestión y el metabolismo, en ambos grupos de camarones. Sin embargo, el camarón Lv-T puede estar mejor equipado para manejar este estrés.
Asimismo los hallazgos del estudio sugieren que los camarones tolerantes al frío emplean un enfoque múltiple para sobrevivir en aguas más frías:
- Defensas antioxidantes más fuertes: La actividad enzimática antioxidante mejorada ayuda a neutralizar los radicales libres dañinos.
- Metabolismo lipídico alterado: Metabolitos específicos relacionados con los lípidos pueden desempeñar un papel en la tolerancia al frío.
Los resultados del estudio proporcionan información valiosa tanto para los productores de camarón como para los investigadores. Al comprender los mecanismos de tolerancia al frío, podemos desarrollar estrategias para criar camarones más resistentes y optimizar las prácticas acuícolas en regiones más frías.
El estudio fue financiado por National Natural Science Foundation of China, National Natural Science Foundation of China, Guangxi Science and Technology Major Special Project, y Modern Agroindustry Technology Research System of China.
Contacto
Digang Zeng
Email: zengdigang@126.com
Yongzhen Zhao
Guangxi Key Laboratory of Aquatic Genetic Breeding and Healthy Aquaculture, Guangxi Academy of Fishery Sciences
Nanning, 530021, China
Email: yongzhenzhao@hotmail.com
Referencia (acceso abierto)
Zhu, W., Li, Q., Peng, M., Yang, C., Chen, X., Feng, P., Liu, Q., Zhang, B., Zeng, D., & Zhao, Y. (2024). Biochemical indicators, cell apoptosis, and metabolomic analyses of the low-temperature stress response and cold tolerance mechanisms in Litopenaeus vannamei. Scientific Reports, 14(1), 1-12. https://doi.org/10.1038/s41598-024-65851-2
