El estudio más grande jamás realizado sobre inseminación artificial en tiburones y el "nacimiento virginal"
Es un momento difícil para ser un tiburón. La contaminación, la pesca industrializada y el cambio climático amenazan la vida marina, y las poblaciones de muchos de los principales depredadores del océano han disminuido en los últimos años.
Además de estudiar a los tiburones en la naturaleza, los científicos que trabajan para salvar a los tiburones confían en los que viven en zoológicos y acuarios para que puedan ayudar a crear programas de reproducción y aprender más sobre las condiciones que los tiburones necesitan para prosperar.
Una forma importante en la que lo hacen los científicos es probando a emparejar a los tiburones, emparejando a los individuos de manera que aumenten la diversidad genética. En un nuevo estudio los científicos llevaron a cabo el mayor esfuerzo jamás realizado para inseminar tiburones artificialmente. Su trabajo dio como resultado 97 nuevos tiburones bebés, incluidos aquellos cuyos padres viven en lados opuestos del país y algunos que no tienen ningún padre.
"Nuestro objetivo era desarrollar la inseminación artificial como una herramienta que podría usarse para ayudar a apoyar y mantener en acuarios poblaciones saludables de tiburones reproductores", dice Jennifer Wyffels, autora principal del artículo que realizó la investigación para este artículo con la South-East Zoo Alliance for Reproduction & Conservation y actualmente es investigadora en la Universidad de Delaware.
Es costoso mover animales enteros de un acuario a otro para aparearse y puede ser estresante para el animal, pero ahora podemos simplemente mover genes a través del esperma", dice Kevin Feldheim, investigador del Field Museum de Chicago y coautor de la estudio que dirigió el análisis de ADN de los tiburones recién nacidos para determinar su parentesco.
Averiguar la paternidad de los tiburones puede ser complicado porque la reproducción de los tiburones no siempre es sencilla. En algunas especies, las hembras de tiburón pueden almacenar esperma durante meses después del apareamiento y lo usan para la fertilización "a pedido", por lo que el padre de un tiburón recién nacido no es necesariamente el macho con el que la madre tuvo contacto más recientemente.
Algunas hembras de tiburón incluso son capaces de reproducirse sin ningún macho, un proceso llamado partenogénesis. En la partenogénesis, los óvulos de la hembra pueden combinarse entre sí, creando un embrión que solo contiene material genético de la madre.
Imagen derecha: Un tiburón bambú bebé nacido por inseminación artificial. Crédito: Jay Harvey, Acuario del Pacífico
Para estudiar la reproducción de los tiburones, los investigadores se centraron en los tiburones bambú de manchas blancas (Chiloscyllium plagiosum). "Cuando la gente piensa en tiburones, se imaginan a los grandes, aterradores y carismáticos grandes tiburones blancos, tiburones tigre y tiburones toro", dice Feldheim. "Los tiburones bambú de manchas blancas son diminutos, de aproximadamente un metro de largo. Si vas a un acuario, generalmente descansan en el fondo". Pero si bien la delicadeza y el pequeño tamaño de los tiburones bambú los convierten en candidatos poco probables para la fama de Hollywood, esas cualidades los hacen ideales para que los investigadores intenten inseminarlos artificialmente.
Antes de intentar la inseminación artificial, los investigadores deben asegurarse de que las potenciales madres no estén cargando el esperma de un encuentro anterior. "Las hembras candidatas se aíslan de los machos y los huevos que ponen después se controlan para asegurarse de que sean infértiles", dice Wyffels.
Los tiburones ponedores de huevos regularmente ponen huevos en un horario regular, al igual que las gallinas, dice Wyffels, hasta el punto de que se les apoda "gallinas marinas". Para determinar si los huevos son infértiles, los científicos proyectan una luz bajo el agua a través de las cajas de huevos rectangulares y coriáceas (llamadas "bolsos de sirena") para ver si hay un embrión retorciéndose encima de la yema. Si no hay huevos fertilizados durante seis semanas o más, el tiburón está listo para ser inseminado.
Los científicos recolectaron y evaluaron 82 muestras de semen de 19 tiburones para diferenciar entre muestras buenas y malas. Algunas de las mejores muestras se enviaron para su inseminación a hembras cercanas, mientras que otras se mantuvieron en frío y se enviaron por todo el país. Una vez que el semen llegó a Ripley’s Aquarium of the Smokies o Aquarium of the Pacific, donde estaba esperando una hembra, los investigadores la sedaron y colocaron el semen en su tracto reproductivo; el procedimiento tomó menos de diez minutos. En total, como parte del estudio fueron inseminadas 20 hembras.
Imagen: Cajas de huevos (también conocidas como "bolsos de sirena") puestas por tiburones bambú y fertilizadas mediante inseminación artificial. Crédito: Jay Harvey, Acuario del Pacífico
Los tiburones bebés nacieron de huevos fertilizados después de 4 meses de incubación. "Las crías tienen aproximadamente el tamaño de tu mano y tienen distintivos patrones de puntos que ayudan a distinguirlas", dice Wyffels. Se tomaron muestras de tejido de todos los bebés, junto con sus padres, para que Feldheim pudiera analizar su ADN en el Laboratorio Pritzker de Sistemática y Evolución Molecular del Museo Field.
Feldheim desarrolló un conjunto de marcadores genéticos para determinar el parentesco. "Secuenciamos el ADN y encontramos secciones donde se repite el código", dice Feldheim. "Estos fragmentos de código que se repiten sirven como firmas, y cuando los vemos en los bebés, los comparamos con los posibles papás".
El equipo descubrió que el semen recién recolectado era eficaz para fertilizar los óvulos en el 27,6% de los casos; el semen que había sido almacenado en frío durante 24 o 48 horas tuvo tasas de éxito del 28,1% y del 7,1%, respectivamente. En el análisis genético de la descendencia, el equipo también encontró dos casos de partenogénesis, en los que la madre se reproducía por su cuenta sin usar el esperma con el que había sido inseminada. "Estos casos de partenogénesis fueron inesperados y ayudaron a ilustrar lo poco que sabemos sobre los mecanismos básicos de la reproducción sexual y el desarrollo embrionario entre los tiburones", dice Wyffels.
Imagen: Un grupo de crías de tiburón bambú en un tubo. Crédito: Jay Harvey, Acuario del Pacífico
A partir de estos resultados preliminares, los científicos esperan ayudar a los acuarios a expandir y administrar sus programas de cría de tiburones. "Ha habido otros informes sobre inseminación artificial de tiburones, pero incluyen muy pocas hembras. En este estudio, tenemos dos dígitos y, como resultado, pudimos investigar diferentes métodos para preparar y preservar el esperma para la inseminación", dice Wyffels. "Y una cría de padres de tiburones que viven a casi 3.000 millas de distancia de los espermatozoides recolectados con días de anticipación, definitivamente es la primera vez".
"Uno de los objetivos de este proyecto piloto era simplemente ver si funcionaba", dice Feldheim. "Ahora, podemos extenderlo a otros animales que realmente necesitan ayuda para la reproducción, desde otras especies en acuarios hasta tiburones amenazados en la naturaleza".
Los investigadores también señalan que si estudios como estos contribuyen a la conservación de los tiburones en la naturaleza, será en gran parte gracias a los acuarios. "No sabríamos sobre la partenogénesis en tiburones si no fuera por los acuarios", dice Feldheim.
"Los acuarios te permiten observar los mismos animales individuales a lo largo del tiempo, y eso es muy difícil de hacer en la naturaleza", dice Wyffels. "Los acuaristas tienen los ojos puestos en sus animales todos los días. Detectan cambios sutiles en el comportamiento relacionados con la reproducción y nos dicen lo que ven. Investigaciones como esta dependen de esa colaboración. Ya estamos tomando lo que aprendimos de este estudio y aplicándolo a otras especies, especialmente al tiburón tigre de arena, una especie protegida que no se reproduce a menudo en los acuarios".
La investigación ha sido publicada en Scientific Reports: Artificial insemination and parthenogenesis in the whitespotted bamboo shark Chiloscyllium plagiosum
