Formas larvarias de trematodos penetran la piel de los peces y forman quistes en su interior
Para muchos investigadores en biología y otras ciencias naturales, diseccionar especímenes puede no ser deseable, aunque a menudo sea necesario. Esto se debe a que la disección significa matar al animal que un investigador está tratando de estudiar, un gran problema, especialmente si la especie está experimentando un declive poblacional.
Con el tiempo, estas preocupaciones han llevado a los científicos a desarrollar una serie de técnicas no invasivas, incluidos los transectos de vídeo.
Se trata de un tipo de grabación de vídeo utilizada en biología marina, en la que los buzos filman a lo largo de una línea de longitud y profundidad fijas para grabar imágenes para su análisis asistido por ordenador, obtener datos permanentes que pueden reevaluarse posteriormente y estudiar áreas más amplias en períodos de tiempo más cortos.
En un estudio publicado recientemente, Pieter Johnson, profesor distinguido del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Colorado Boulder y el autor principal Cheyenna de Wit, de la Universidad de Ámsterdam, demuestran los beneficios de grabar en lugar de diseccionar especímenes.
En su artículo sobre el síndrome de la mancha negra en el pez cirujano oceánico, los investigadores utilizan transectos de vídeo para medir la gravedad de la enfermedad entre miles de peces e identificar los factores ambientales que contribuyen a su distribución.
¿Qué es el síndrome de la mancha negra?
El síndrome de la mancha negra (black spot disease) es un conjunto de varios síntomas, de los cuales los más destacados son las lesiones o manchas dérmicas que dan nombre a la enfermedad, según Johnson. En muchas especies, dice Johnson, estas lesiones son negras, "pero en algunas especies aparecen como blancas". Se forman en la piel, las escamas y las aletas de los peces.
Las manchas aparecen cuando las formas larvarias de los trematodos que nadan libremente (comúnmente conocidos como duelas, un tipo de gusanos planos parásitos) penetran la piel de los peces y forman quistes en su interior. La distintiva coloración se produce cuando los peces rodean el quiste con melanina en respuesta a la invasión, similar a la formación de perlas en las ostras.
Se sabe relativamente poco sobre el género de trematodo que causa el síndrome de la mancha negra, Scaphanocephalus. "Antes de que lo detectáramos en 2017", dice Johnson, "nunca se había informado de su presencia en peces del Caribe, por lo que no se había descrito en absoluto en esa zona". Aún se desconoce mucho sobre este trematodo, incluido el tipo de caracol que infecta Scaphanocephalus antes de pasar a los peces.
Sin embargo, la infección por trematodos es claramente muy común en ciertas regiones: en el estudio de Johnson, el 70% de los peces observados mostraron signos de infección, mientras que un estudio complementario de otros peces del Caribe, publicado en Coral Reefs, demostró cuán altas son las cargas de parásitos en esa región y cuántas diferentes especies de peces parecen estar afectadas, según Johnson.
En cuanto a las consecuencias de la infección para los peces, hay algunas pruebas, dice Johnson, de que los peces infectados pueden pastar menos y tener más problemas para mantener la flotabilidad. Los investigadores también plantean la hipótesis de que son más visibles para los depredadores.
"Uno en particular, por supuesto, es el águila pescadora, que es un depredador visual especializado en peces que busca peces a través del agua", dice Johnson. "Cuando estos peces infectados tienden a parpadear o girarse hacia los lados y se pueden ver esas manchas negras, probablemente sea mucho más fácil para el ave detectarlos".
Si esta hipótesis es cierta, el síndrome de la mancha negra podría aumentar la cantidad de trematodos que lo causan, ya que Johnson afirma que el águila pescadora es su anfitrión definitivo. Eso significa que estos trematodos deben ingresar al cuerpo de un águila pescadora para reproducirse. La transmisión de los parásitos es trófica, es decir, se transmiten al consumir pescado infectado.
Imagen: Un pez cirujano oceánico con síndrome de manchas negras. (Foto: Cheyenna de Wit)
Métodos no invasivos
Si bien el síndrome de la mancha negra puede tener efectos negativos en los peces infectados, las consecuencias más importantes podrían afectar a los ecosistemas de arrecifes. Según Johnson, el síndrome de la mancha negra ha adquirido una prevalencia cada vez mayor en importantes peces herbívoros de pastoreo en el Caribe, como el pez cirujano y el pez loro.
"En los ecosistemas de arrecifes de coral tropicales", explica Johnson, "los peces cirujano, los peces loro y otros herbívoros desempeñan un papel clave al alimentarse de algas". Dado que se ha demostrado que los peces infectados pastan menos y tienen más probabilidades de ser comidos por los águilas pescadoras, puede aumentar la población de algas en el área afectada.
"Las algas y los corales se encuentran en un equilibrio dinámico", afirma Johnson, y si hay un crecimiento de algas suficiente, "pueden empezar a abrumar y matar a los corales. Por eso, en estas zonas, tratamos de mantener las poblaciones de peces cirujano y peces loro lo más viables posible, para que puedan seguir regulando y devorando las algas".
De hecho, algunos estudios incluso han dicho que el pastoreo de peces puede ayudar a salvar los arrecifes de coral, con especial énfasis en los peces loro, porque los principales animales de pastoreo anteriores en el Caribe, los erizos de mar espinosos, murieron por enfermedades en la década de 1980. Además, la infección por trematodos no es lo único que amenaza a las poblaciones de peces cirujanos y peces loro, ya que son populares capturas en la pesca deportiva.
Dado que los peces que se estudian son ecológicamente importantes, es especialmente importante evitar interferir con sus poblaciones. Por lo general, esto es difícil, ya que la disección es la forma más segura de confirmar una infección por trematodos, ya que los parásitos son claramente visibles dentro de los cuerpos de los peces. En este caso, sin embargo, las manchas negras características del síndrome de la mancha negra permitieron un enfoque diferente: el método del transecto de video.
Para grabar la mayor cantidad posible de peces cirujanos y así proporcionar una estimación precisa de cuántos peces estaban infectados, los buzos filmaron en 35 sitios a lo largo de la costa de Curazao, una isla en el sur del Caribe. Grabaron a 2 y 5 metros bajo el agua durante 10 minutos o hasta que se filmaron 20 peces cirujanos adultos.
Factores ambientales
Además de determinar que el 70% de los peces cirujanos presentaban signos visibles del síndrome de la mancha negra, Johnson y de Witt correlacionaron diferentes factores ambientales con la gravedad del síndrome, para lo cual basaron su análisis en el número promedio de manchas por pez.
Uno de los efectos más significativos que observaron los investigadores surgió de la longitud, es decir, la posición de los peces de este a oeste a lo largo de la costa de sotavento (a favor del viento). Tanto la prevalencia como la intensidad del síndrome de la mancha negra fueron menores hacia el este y mayores hacia el oeste.
Johnson plantea la hipótesis de que este efecto es causado por el desarrollo urbano e industrial, ya que el extremo este de Curazao, donde se realizó una parte de la investigación, es de propiedad privada y está menos desarrollado. Los investigadores observaron la misma asociación entre el desarrollo y la intensidad de la infección en Bonaire, la isla vecina.
El primer componente del efecto fue la intensidad de las olas, que se asoció negativamente con la intensidad de la infección porque la forma larvaria del trematodo que infecta a los peces no puede nadar lo suficientemente bien para superar las mareas opuestas. La energía de las olas suele ser mayor en el extremo oriental de Curazao, por lo que esto habrá contribuido a la menor intensidad de la infección en el extremo oriental.
Los demás componentes se asociaron positivamente con la intensidad de la infección. La concentración de nitrógeno aumenta con las aguas residuales y las escorrentías domésticas, que pueden contener nutrientes y otros contaminantes. Los nutrientes pueden aumentar la población de anfitriones de trematodos y los contaminantes pueden debilitar el sistema inmunológico de los peces que infectan los trematodos.
Si bien la presión pesquera puede estar correlacionada positiva o negativamente con la abundancia de parásitos, dice Johnson, esto depende de la especie involucrada. En el caso de Scaphanocephalus, la presión pesquera podría aumentar la abundancia si eliminara a los peces depredadores del entorno, lo que daría como resultado un aumento de la población de caracoles.
Dado que la mayoría de los factores que componen la diferencia entre los extremos este y oeste provienen de la acción humana, es posible que la gravedad del síndrome de la mancha negra se pudiera reducir significativamente si se modificara el manejo de la escorrentía y/o el comportamiento de pesca.
Imagen: Síndrome de la mancha negra en el pez cirujano oceánico: uso de la vigilancia basada en vídeo para cuantificar la gravedad de la enfermedad y evaluar los factores ambientales
Una metodología única
Una parte notable del modo en que se llevó a cabo el estudio de Johnson y de Witt es que, con los vídeos recopilados, los investigadores hicieron que los observadores registraran el número de lesiones en cada pez. Esto es único, ya que estudios anteriores simplemente han observado si había lesiones presentes, dejando incierta la gravedad de la infección.
Es más, métodos como el utilizado en este estudio pueden ayudar a resolver los desafíos que conlleva la observación de la vida oceánica. "Hay mucho océano ahí fuera y no una gran cantidad de personas para estudiarlo", explica Johnson, "por lo que creo que enfoques como este podrían aplicarse en otras áreas donde estamos detectando el síndrome del punto negro".
Las fotografías son una forma especialmente útil de estudiar el océano porque son fáciles de tomar para cualquier persona gracias a la tecnología digital, añade. Por este motivo, las plataformas de ciencia comunitaria como iNaturalist pueden utilizarse para recopilar una gran cantidad de datos.
"Cuando la gente está de vacaciones, o buceando, o nadando", dice Johnson, "suben todas sus observaciones y fotos de peces, y hemos estado usando eso para escanear grandes secciones del Caribe y muchas diferentes especies de peces; y ahora algunos de los estudiantes del laboratorio también están ampliando eso para investigar partes del Indo-Pacífico y otras regiones del mundo donde está presente el Scaphanocephalus".
"Por lo tanto, creo que ese tipo de enfoques, los transectos de vídeo y estas imágenes cargadas por la ciencia comunitaria, en conjunto comienzan a brindar un panorama mucho más amplio de los patrones de infección en grandes áreas geográficas".
El estudio se ha publicado en Marine Biology: Black Spot Syndrome in ocean surgeonfish: using video-based surveillance to quantify disease severity and test environmental drivers
