Secuencian el genoma de las diferentes poblaciones del cangrejo real rojo de Alaska
Una nueva investigación genética sobre el cangrejo real rojo de Alaska (Paralithodes camtschaticus) revela una diversidad previamente no descubierta entre diferentes regiones, lo que sugiere que la especie es más resistente al cambio climático y a las cambiantes condiciones del océano.
Mantener la diversidad genética dentro de las poblaciones y entre ellas es vital para garantizar que las especies sean resilientes a condiciones adversas. Sin ella, una sola enfermedad o un conjunto de condiciones (como un cambio prolongado en la acidificación de los océanos) podría llevar a una especie a la extinción.
Afortunadamente, una nueva investigación ha revelado una mayor diversidad genética en las poblaciones de cangrejo real rojo de Alaska (Red King Crab en inglés) de lo que se documentó originalmente. Esto sugiere que la especie será más resistente ante condiciones cambiantes como el calentamiento del océano. Sin embargo, cualquier esfuerzo por mejorar las poblaciones de cangrejo real rojo debe tener cuidado de no afectar esta diversidad genética.
Cangrejo real en Alaska
Históricamente, la pesca del cangrejo real rojo era la principal actividad pesquera de productos marinos de Alaska. Está arraigada en la cultura de las zonas costeras de Alaska y los cangrejos reales han sido el plato principal de las fiestas navideñas en todo el mundo. Sin embargo, la pesquería de cangrejo real rojo colapsó en la década de 1980. Desde 1983, la mayoría de las poblaciones han estado deprimidas en todo el estado y la pesquería del Golfo de Alaska permanece cerrada.
"Para entender la disminución de la biomasa de cangrejos y cómo recuperar las poblaciones, necesitamos entender mejor la estructura de la población y la adaptación local. Hay muchos pescadores, procesadores y miembros de la comunidad preocupados e interesados que se están involucrando más en estos temas y eso está impulsando nuevas e innovadoras investigaciones", dice Wes Larson, director del programa de genética del Centro de Ciencias Pesqueras de Alaska de la NOAA y coautor de una nueva investigación.
Para profundizar en esta necesidad, Larson y un equipo de colaboradores se embarcaron en un estudio para generar datos de secuenciación del genoma completo del cangrejo real rojo en diferentes lugares de Alaska. La ventaja de la secuenciación del genoma completo respecto de los métodos anteriores es que es similar a leer la historia completa de la composición de un organismo en lugar de sólo uno o dos capítulos. Este enfoque holístico ofrece un análisis más sólido para identificar similitudes y diferencias entre ubicaciones.
Imagen: Cangrejo real rojo en la cubierta de un buque de investigación. Crédito: NOAA Fisheries / Erin Fedewa
Nuevas investigaciones genéticas en Alaska
Tradicionalmente, la información sobre especies de importancia comercial proviene de datos dependientes de la pesca (recopilados en barcos de pesca comercial) o de estudios independientes (de barcos de investigación científica). A partir de estos, recopilamos datos sobre abundancia, tamaño, sexo, estado reproductivo, dieta, etc.
Las herramientas genéticas ayudan a llenar los vacíos de información de los estudios tradicionales y pueden usarse para:
• Definir el stock de origen
• Evaluar la adaptación local
• Documentar la diversidad genética y la endogamia
La secuenciación del genoma completo se basa en métodos anteriores al mejorar nuestra capacidad de detectar diferencias importantes entre poblaciones a escalas más finas.
El cangrejo real rojo vive en diversos entornos, desde bahías costeras en el norte hasta plataformas marinas abiertas en el mar de Bering. También vive en pequeñas bahías y fiordos alimentados por el deshielo glacial en el sudeste de Alaska y el golfo de Alaska. El cangrejo real de Alaska generalmente habita en las siguientes cinco regiones:
• Sureste de Alaska
• Golfo de Alaska
• Islas Aleutianas
• Mar de Bering oriental
• Estrecho Norton/Mar de Chukchi.
Imagen: Mapa de los sitios de recolección y los años de recolección coloreados por regiones. Crédito: Sede de la NOAA
Estudios genéticos previos han planteado la hipótesis de que el cangrejo real de estas regiones se divide en tres grupos genéticos:
• Sudeste de Alaska
• Golfo de Alaska/Mar de Bering oriental
• Islas Aleutianas/Norton Sound.
Sin embargo, estos estudios utilizaron técnicas genéticas más antiguas, que pueden no proporcionar la resolución necesaria para definir con precisión la estructura genética. El estudio actual volvió a investigar la estructura genética del cangrejo real rojo en las cinco regiones utilizando datos de alta resolución derivados de la secuenciación del genoma completo.
Los resultados de este estudio fueron reveladores e informativos. Los científicos descubrieron una estructura genética sustancial dentro de las poblaciones y diversidad genética entre regiones. En algunos casos, los científicos observaron esta diversidad entre poblaciones separadas por solo unos pocos cientos de kilómetros.
"Los cangrejos tienen larvas pelágicas, por lo que esto es muy sorprendente dado el potencial de las corrientes oceánicas para distribuir estas larvas a grandes distancias", dijo Larson. "Sin embargo, estas poblaciones no parecen estar mezclándose y se han aislado genéticamente".
Finalmente, la hipótesis previa de tres agrupaciones genéticas fue revisada por este estudio de secuenciación del genoma completo. Este método actualizado proporcionó más claridad sobre las diferencias genéticas a escala fina que los métodos anteriores. Los datos indican que hay seis, posiblemente siete, poblaciones genéticamente distintas:
• Sureste de Alaska
• Golfo de Alaska
• Islas Aleutianas
• Bahía de Bristol
• Islas Pribilof
• Norton Sound / Mar de Chukchi
Los datos mostraron diferencias no reconocidas previamente entre las regiones del Golfo de Alaska y el Mar de Bering Oriental. Y la región del Mar de Bering Oriental está dividida en poblaciones separadas de la Bahía de Bristol y las Islas Pribilof.
Los investigadores también descubrieron que las regiones de las islas Aleutianas y Norton Sound/mar de Chukchi son únicas. Los datos sugieren que Norton Sound y el mar de Chukchi también pueden ser distintas. Sin embargo, se requieren más investigaciones para determinar si este es el caso.
Los científicos atribuyen esta diversidad genética a una combinación de factores, entre ellos, poblaciones que proceden de distintos refugios glaciares, es decir, zonas que permanecieron libres de hielo durante la Edad de Hielo. Y más recientemente, la selección natural (cambios genéticos impulsados por la adaptación) y la deriva genética (cambios genéticos que son aleatorios) probablemente contribuyeron a esta diversidad. La investigación documentó evidencia de adaptación local en la mayoría de las poblaciones.
Imagen: P. camtschaticus puede alcanzar una envergadura de patas de 1,8 m.
Implicaciones para la gestión de la pesca
El método que utilizaron los científicos para secuenciar todo el genoma de los cangrejos reales rojos fue más detallado y utilizó órdenes de magnitud más datos que los estudios anteriores.
También confirmó que la pesca en Alaska se gestiona de manera eficaz por regiones. Por ejemplo, las poblaciones de cangrejos en las regiones del golfo de Alaska, las islas Aleutianas, la bahía de Bristol y las islas Pribilofs se gestionan por separado. Antes de esta nueva investigación, no se había determinado que la bahía de Bristol y las islas Pribilof fueran genéticamente distintas. Este nuevo conocimiento refuerza la idea de que debemos seguir gestionándolas por separado.
Comprender la estructura de la población y estas señales genéticas de adaptación local recién descubiertas también es importante para evitar la sobrepesca de poblaciones genéticamente únicas. Y es fundamental proporcionar información sobre cómo las adaptaciones locales influyen en las respuestas a diferentes condiciones climáticas.
Es posible que descubramos que algunas poblaciones tienen el potencial de adaptarse mejor a las futuras condiciones climáticas que probablemente se den a medida que avance el cambio climático. La genética también puede revelar cambios en la distribución de la población. Es posible que ya se estén produciendo algunos cambios en el mar de Bering a medida que se calienta el Pacífico Norte.
Por último, como la población del Golfo de Alaska está deprimida, los científicos esperarían un mayor potencial de endogamia y una menor diversidad genética. Sin embargo, los investigadores no encontraron evidencia de una reducción de la diversidad, lo que significa que la salud genética no se vio afectada a medida que la población disminuía. Esta base de diversidad genética significa que los factores genéticos no deberían limitar la recuperación.
Esta investigación también proporciona datos importantes que pueden utilizarse para informar la selección de reproductores para los programas de mejora del cangrejo real rojo. Los programas de mejora crían cangrejos juveniles en criaderos y los liberan en la naturaleza para mejorar la población.
Dada la diversidad genética del cangrejo real rojo en Alaska, es fundamental priorizar la cría local de reproductores para mejorarla antes de buscarla en otros lugares. Esto ayuda a mantener intacta la diversidad genética y garantiza que no se ponga en peligro la integridad genética de las poblaciones adaptadas localmente.
La investigación se ha publicado en Evolutionary Applications: Whole Genome Sequencing Reveals Substantial Genetic Structure and Evidence of Local Adaptation in Alaskan Red King Crab
