Las olas de calor marinas y la proliferación más frecuente de medusas representan una amenaza para los peces de cultivo. Pero ¿qué ocurre en el interior de los peces cuando cambian las condiciones ambientales?
Un nuevo estudio realizado por investigadores noruegos y españoles demuestra que las branquias del salmón responden rápidamente al calentamiento del mar. Las olas de calor marinas dejan señales biológicas antes de que los peces presenten signos visibles de daño.
Las branquias son uno de los órganos más importantes de los peces. Además de absorber oxígeno y liberar dióxido de carbono, actúan como una barrera frente a patógenos y otras influencias ambientales.
Cuando las condiciones del agua cambian rápidamente, las branquias deben adaptarse de manera simultánea a distintos factores de estrés.
Las olas de calor marinas pueden reducir los niveles de oxígeno y favorecer un aumento de la proliferación de medusas.
“Nuestro estudio demuestra que, en conjunto, estos factores de estrés afectan la flora bacteriana de las branquias y los genes que el salmón activa o desactiva, mucho antes de que se pueda observar algo en ellas. Los problemas de salud branquial son cada vez más frecuentes en el salmón, y las condiciones ambientales cada vez más impredecibles están sometiendo a las branquias a una presión extrema”, afirma el científico especializado en salud de peces de Nofima, Carlo C. Lazado.
Una ola de calor simulada
El experimento no buscó recrear todas las condiciones que enfrenta el salmón en una jaula marina. En cambio, simuló cambios ambientales clave que ya se han observado en zonas de cultivo.
Las olas de calor marinas, los periodos de bajo oxígeno y la proliferación de medusas son cada vez más frecuentes y pueden ocurrir de manera simultánea.
Al reproducir estas condiciones en un entorno controlado, los investigadores pudieron estudiar la respuesta biológica de las branquias y reducir la influencia de otros factores.
La investigación analizó cómo una ola de calor marina simulada afectó la flora bacteriana y la expresión genética en las branquias de salmón atlántico de cultivo, con ejemplares de aproximadamente 100 gramos.
El experimento contempló un aumento de temperatura de 12 a 17 °C durante cinco días. Posteriormente, la temperatura se mantuvo elevada durante otros diez días.
De manera simultánea, algunos grupos fueron expuestos a niveles reducidos de oxígeno, mientras que otros estuvieron en contacto con medusas luna (Aurelia aurita) picadas, una especie presente regularmente a lo largo de la costa noruega.
Posteriormente, los investigadores analizaron las comunidades bacterianas presentes en la superficie de las branquias y los genes que se activaron o suprimieron en respuesta a las condiciones ambientales.
Cambios en las bacterias de las branquias
Uno de los principales hallazgos fue que la ola de calor modificó la composición de las bacterias que viven naturalmente en las branquias.
Los peces expuestos a temperaturas elevadas presentaron una mayor diversidad bacteriana que los ejemplares del grupo de control.
Los análisis mostraron que los tratamientos ambientales explicaron casi la mitad de la variación observada en los microorganismos presentes en la superficie branquial.
La ola de calor provocó un aumento de la diversidad bacteriana y un incremento significativo de los géneros Streptococcus y Staphylococcus.
Muchas especies de estos grupos bacterianos son inofensivas. Sin embargo, algunas pueden generar problemas cuando los peces se encuentran estresados o enfermos.
Si bien los peces del experimento no desarrollaron signos visibles de enfermedad, los resultados sugieren que las temperaturas elevadas pueden generar condiciones favorables para la multiplicación de determinadas bacterias.
Este proceso podría contribuir a problemas de salud en los peces bajo determinadas condiciones ambientales.
La expresión genética revela la respuesta del salmón
Además de analizar la abundancia bacteriana, los investigadores identificaron los genes que los salmones activaron o desactivaron frente a los factores de estrés.
Los análisis mostraron que más de 600 genes modificaron su expresión y que la temperatura tuvo el mayor efecto.
Las temperaturas más altas activaron genes relacionados con la producción de moco, mientras que componentes clave del sistema inmunitario innato del pez presentaron una menor actividad.
Varios genes relacionados con la producción de colágeno redujeron su expresión, mientras que aumentó la actividad de genes asociados con la queratina.
Este patrón sugiere una reasignación fisiológica en la que el salmón prioriza una respuesta frente al estrés agudo y la protección celular por sobre el crecimiento y el mantenimiento de los tejidos.
Cuando los peces fueron expuestos a medusas luna bajo temperaturas estables, el efecto a nivel genético fue mínimo.
Sin embargo, cuando la exposición a las medusas ocurrió después de que los peces enfrentaran una ola de calor y bajos niveles de oxígeno, se observaron más cambios en las branquias.
Esto sugiere que la combinación de distintos factores ambientales puede someter a una mayor presión a las barreras protectoras de las branquias.
La científica sénior de Nofima, Elisabeth Ytteborg, señaló que estos resultados entregan una base para comprender cómo el estrés climático combinado puede afectar la salud branquial de los peces de cultivo.
“Comprender cómo el estrés climático afecta las branquias del salmón de cultivo es fundamental para que la industria pueda afrontar eficazmente el cambio climático. Ya hemos observado efectos similares en la piel de los peces, donde las temperaturas elevadas debilitan su barrera protectora natural. Estos daños, que denominamos microdaños, no son visibles en los peces, pero pueden hacerlos más vulnerables ante otros factores de estrés”, explica Ytteborg, quien también participó en el experimento.
Colaboración entre investigadores de Noruega y España
El científico especializado en salud de peces de Nofima, Carlo C. Lazado, destacó la colaboración con el Instituto de Acuicultura Torre de la Sal (IATS), de España, que permitió desarrollar la investigación.
Entre otras contribuciones, la candidata a doctora del IATS, Socorro Toxqui-Rodríguez, realizó una estancia de investigación en Tromsø y tuvo un papel central en los experimentos.
La colaboración se desarrolló en el marco del proyecto EATFISH, financiado por la Unión Europea.
“Esta es una colaboración importante que esperamos continuar durante muchos años. El cambio climático en el océano afecta a todas las especies, y las consecuencias son cada vez más evidentes. Mediante la colaboración a largo plazo, podemos desarrollar el conocimiento necesario para afrontar estos desafíos, tanto en la acuicultura como en la protección de las poblaciones marinas silvestres”, afirma Lazado.
Fotografías: Nofima.