Los peces no pueden sobrevivir ni siquiera a la congelación parcial de sus fluidos corporales
Una nueva investigación basada en una expedición a las heladas aguas de Groenlandia revela elevados niveles de proteínas anticongelantes en una especie de diminuto pez caracol, lo que subraya la importancia de esta adaptación única a la vida en temperaturas bajo cero.
El estudio, dirigido por científicos del Museo Americano de Historia Natural y la Universidad de la Ciudad de Nueva York (CUNY), también advierte que el calentamiento de las temperaturas oceánicas en el Ártico podría representar una amenaza para estos peces altamente especializados.
"Al igual que el anticongelante en su automóvil evita que el agua en su radiador se congele a temperaturas frías, algunos animales han desarrollado una asombrosa maquinaria que evita que se congelen, como las proteínas anticongelantes, que evitan que se formen cristales de hielo", dijo David Gruber, un investigador asociado del museo y profesor distinguido de biología en el Baruch College de CUNY.
"Ya sabíamos que este pequeño pez caracol, que vive en aguas extremadamente frías, producía proteínas anticongelantes, pero no nos dimos cuenta de lo repleto que estaba de esas proteínas y la cantidad de esfuerzo que estaba poniendo en hacer estas proteínas".
Imagen: El sitio de estudio que muestra el hábitat del iceberg en Groenlandia donde se recolectó Liparis gibbus. El barco de buceo se puede ver en la parte inferior izquierda y los buzos son visibles cerca del centro de la imagen. Crédito: Peter Kragh
Las aguas heladas de los océanos polares son un entorno extremo para la vida marina, limitando los habitantes a aquellos con mecanismos para hacer frente a las temperaturas bajo cero.
A diferencia de algunas especies de reptiles e insectos, los peces no pueden sobrevivir ni siquiera a la congelación parcial de sus fluidos corporales, por lo que dependen de proteínas anticongelantes, producidas principalmente en el hígado, para evitar la formación de grandes granos de hielo dentro de sus células y fluidos corporales.
La capacidad de los peces para producir estas proteínas especializadas se descubrió hace casi 50 años y, desde entonces, los científicos han determinado que las proteínas anticongelantes están hechas de cinco diferentes familias de genes.
Gruber y el coautor John Sparks, curador del Departamento de Ictiología del museo, decidieron investigar las proteínas anticongelantes del pez caracol abigarrado juvenil, Liparis gibbus, después de encontrar una excepcional habilidad separada del diminuto pez: la biofluorescencia.
En 2019, como parte de una expedición de Constantine S. Niarchos, Sparks y Gruber estaban explorando los hábitats de los icebergs frente a la costa del este de Groenlandia cuando encontraron un pez caracol abigarrado juvenil que brillaba en verde y rojo. La biofluorescencia, la capacidad de convertir la luz azul en luz verde, roja o amarilla, es poco común entre los peces del Ártico, donde hay prolongados períodos de oscuridad, y el pez caracol sigue siendo el único pez polar que presenta biofluorescencia.
Tras una mayor investigación de las propiedades biofluorescentes del pez caracol, los investigadores encontraron dos tipos diferentes de familias de genes que codifican proteínas anticongelantes. Los genes del pez caracol tienen los más altos niveles de expresión de proteínas anticongelantes jamás observados, lo que destaca su importancia para la supervivencia de estos animales y envía una señal de alerta sobre cómo les podría ir en condiciones ambientales más cálidas.
Imagen: Los autores principales del estudio, David Gruber (izquierda) y John Sparks (derecha) en un iceberg en el este de Groenlandia. Crédito: Peter Kragh
"Desde mediados del siglo XX, las temperaturas han aumentado el doble de rápido en el Ártico que en las latitudes medias y algunos estudios predicen que si la disminución del hielo marino del Ártico continúa al ritmo actual, el Océano Ártico estará prácticamente libre de hielo en el verano dentro de las próximas tres décadas", dijo Sparks.
"Los mares árticos no albergan una gran diversidad de especies de peces, y nuestro estudio plantea la hipótesis de que con temperaturas oceánicas cada vez más cálidas, los especialistas que habitan en el hielo, como este pez caracol, pueden encontrar una mayor competencia por parte de especies más templadas que anteriormente no podían sobrevivir en estas latitudes más altas del norte".
La investigación fue publicada ayer en la revista Evolutionary Bioinformatics: Transcriptomics of a Greenlandic Snailfish Reveals Exceptionally High Expression of Antifreeze Protein Transcripts
