Se está desarrollando una nueva herramienta no invasiva: el microbioma circulante
El Golfo de San Lorenzo es un recurso invaluable para Canadá. La pesca de peces y mariscos que data del siglo XVI sigue siendo una fuente esencial de ingresos para muchas comunidades, incluidas las de la costa norte y Gaspésie o las Îles-de-la-Madeleine.
Por ejemplo, en Îles-de-la-Madeleine, en 2015 cerca de 1.800 puestos de trabajo (para un total de 12.500 habitantes) estaban relacionados con la pesca.
Pero la industrialización de la pesca y los cambios en el medio ambiente han provocado muchos nuevos problemas en la gestión de sus pesquerías. La abundancia de diferentes especies de peces en el Golfo ha fluctuado mucho durante los últimos 20 años.
Un ejemplo de ello: el número de fletán negro ha disminuido drásticamente. Este año, los desembarques de los pescadores son seis veces menores que el año pasado.
Pero otras especies se están beneficiando de la situación. Este es el caso de la población de fletán del Atlántico, que hoy se encuentra en niveles récord.
¿Qué está causando estos cambios? ¿Y podemos predecir más cambios?
"Como estudiante de doctorado en biología en el Institut national de la recherche scientifique (INRS), intento encontrar posibles respuestas a estas preguntas como parte de mi trabajo de investigación", dice Fanny Fronton.
Imagen: La industrialización de la industria pesquera y los cambios en el medio ambiente han planteado muchas cuestiones sobre la gestión de las pesquerías del Golfo de San Lorenzo. (Fanny Frontón)
Una nueva técnica de seguimiento de la salud
Son limitados los medios disponibles para estudiar la salud de los peces a nivel individual. Por un lado, podemos calcular indicadores a partir del peso y la altura de cada pez. Pero estas medidas son demasiado vagas y no nos dicen mucho.
La logística para realizar biopsias en el tejido de los peces, que requiere tomar muestras de sus músculos u órganos, es compleja. Para llevarlas a cabo, los investigadores deben viajar al océano, recolectar físicamente muestras y llevarlas de regreso a un laboratorio. Y luego están las consideraciones éticas, ya que evidentemente hay que sacrificar peces para conseguirlo.
Aun así, estos métodos no son muy efectivos para detectar el estrés inducido por cambios ambientales, y no son efectivos para detectar el estrés en etapas tempranas, antes que puedan manifestarse los efectos físicos.
Sin embargo, en un contexto en el que la abundancia de determinadas especies de peces está disminuyendo rápidamente, es necesario un análisis de su salud general. Afortunadamente, se está desarrollando una nueva herramienta: el microbioma circulante.
Una práctica poco conocida
El microbioma circulante es un biomarcador, una señal de alarma que puede detectarse en los peces incluso antes de que su salud empiece a deteriorarse. Un buen biomarcador es sensible, fácil de tomar muestras y económico.
El análisis del microbioma circulante, compuesto por el ADN de las bacterias que se encuentran en la sangre, se inspira directamente en análisis similares realizados en humanos, que aportan mucha información.
En particular, estos análisis permiten detectar anomalías resultantes del efecto de un factor de estrés en el organismo o del desarrollo de una enfermedad.
Los cambios en el medio ambiente también se pueden detectar estudiando el microbioma circulante. Pero aquí surge un importante problema: un pez no es un ser humano. Los seres humanos se estudian con tanto detalle que los conocimientos sobre su salud pueden utilizarse para una cantidad infinita de futuras investigaciones. Sin embargo, tomar muestras de sangre de pez no es una práctica común. Por lo tanto, queda mucho por hacer antes de que podamos evaluar adecuadamente la salud de los peces.
Dado que nunca se había estudiado antes el análisis del microbioma circulante en peces, queda mucho trabajo por hacer para desarrollar la técnica.
Imagen derecha: Fletán de Groenlandia. (Fanny Fronton)
¿Rastros de bacterias en la sangre?
A medida que la sangre circula por el cuerpo, entra en contacto específicamente con las bacterias que forman los otros microbiomas (intestinal, oral, dérmico). Tanto en peces como en humanos, estas bacterias son esenciales para una buena salud.
Por lo tanto, cuando analizamos el ADN bacteriano en la sangre, es posible encontrar bacterias del intestino, la boca o la piel. Pero tampoco se puede descartar por completo la hipótesis de que se trate de bacterias específicas de la sangre.
Si bien algunos siguen creyendo que la sangre es estéril y, por lo tanto, no contiene bacterias, sabemos desde la década de 1970 que esta hipótesis es falsa: fue confirmada en la década de 2000 mediante estudios genómicos. Es posible que en 1674, el microbiólogo holandés Antonie Van Leeuwenhoek incluso hubiera observado bajo un microscopio bacterias en la sangre de salmón.
Hoy en día, podemos analizar estas bacterias en detalle centrándonos en un gen bacteriano muy específico, el gen del ARN ribosómico 16S. Presente en todas las bacterias del mundo, este gen varía ligeramente de una especie a otra. Eso permite identificar y analizar la biodiversidad del microbioma.
Yo como, luego existo
"Nuestro trabajo reciente ha permitido caracterizar, por primera vez, los microbiomas circulantes del rodaballo y el fletán. Hemos demostrado que las dos especies de peces tienen microbiomas circulantes dominados por la presencia de las especies Pseudoalteromonas y Psychrobacter. Se sabe que estas bacterias colonizan ambientes fríos, por ejemplo el fondo del Golfo de San Lorenzo, cuya temperatura ronda los 5°C. También se sabe que producen compuestos bioactivos (antibacterianos y antifúngicos). Son más tenaces que otras bacterias", dice Fronton.
Sin embargo, se pueden observar diferencias entre las dos especies. El rodaballo tiene más bacterias llamadas Vibrio, algunas de las cuales metabolizan la quitina, una molécula que forma las conchas de los invertebrados de los que se alimenta. El fletán atlántico, por su parte, presenta más bacterias Acinetobacter, propias de las dietas piscívoras (que comen peces) en los microbiomas intestinales. Por lo tanto, el microbioma circulante en estas dos especies de peces parece estar influenciado por bacterias intestinales, al igual que en los humanos. Por lo tanto, podríamos vincular un microbioma sanguíneo a la dieta de los peces, lo que a menudo es difícil de estimar.
Imagen derecha: Historieta que ilustra el principio de análisis del microbioma circulante. (Fanny Fronton)
Una embrionaria pero prometedora técnica
Así que este primer mapeo bacteriano de la sangre de estas dos especies probablemente refleje su respectivo microbioma intestinal. A partir de esta caracterización, la detección de una variación en la composición de las bacterias podría estar vinculada al estrés, a un cambio en el ambiente o a un cambio fisiológico en el animal.
Por ejemplo, sabemos que en los seres humanos, la pérdida de actinobacterias en el microbioma circulante se asocia con pancreatitis aguda grave. Y en humanos hay decenas de ejemplos como este.
Este estudio, resultado de una colaboración entre investigadores universitarios del INRS, la Universidad de Québec en Rimouski y el Departamento de Pesca y Océanos de Canadá, proporciona una pequeña descripción del potencial informativo que ofrecen los microbiomas sanguíneos de los peces del Golfo de San Lorenzo.
Investigaciones futuras permitirán estimar su salud y predecir mejor la evolución de su población. El dramático colapso de la población de bacalao a finales de los años 1980 tuvo un importante impacto en los pescadores. Varios de ellos incluso temen que esta situación se repita con otra especie. Dado que el rodaballo sigue siendo una especie en riesgo, es esencial garantizar una mejor gestión de las especies de San Lorenzo.
Sólo perfeccionando nuestras técnicas de análisis y profundizando nuestro conocimiento científico podremos evitar que este tipo de colapso vuelva a ocurrir en el futuro.
El estudio se publica en la revista Scientific Reports: Insights into the circulating microbiome of Atlantic and Greenland halibut populations: the role of species-specific and environmental factors
