Desarrollan el primer linaje de un pez autóctono de América del Sur resistente a una bacteria letal

En el pacú blanco no resistente, la infección provocada por la bacteria Aeromonas hydrophila causa septicemia hemorrágica, cuyos síntomas son el enrojecimiento de sus aletas, lesiones en la piel y pérdida de sangre, a menudo seguidos de muerte al cabo de algunas horas

André Julião | Agência FAPESP – Un grupo de científicos brasileños encabezado por investigadores de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), con el apoyo de la FAPESP, desarrolló por primera vez en América del Sur un linaje de un pez nativo resistente a una bacteria. Los ejemplares de pacú blanco (Piaractus mesopotamicus) genéticamente seleccionados poseen una resistencia mayor a la bacteria Aeromonas hydrophila, responsable de pérdidas en la piscicultura de todo el mundo. En promedio, la resistencia a enfermedades en peces aumenta entre un 10 % y un 20 % con cada nueva generación.

Este mejoramiento fue posible merced a cuatro estudios que determinaron entre otros factores el tipo de herencia genética y los genes responsables de la inmunidad contra esta bacteria. Los descubrimientos más recientes salieron publicados en la revista BMC Genomics.

“La única especie ictícola mejorada que se produce actualmente en Brasil es exótica. La tilapia es un pez africano que llegó aquí con un programa de mejoramiento desarrollado en el exterior, que ahora se está perfeccionando en el país. Seleccionamos el pacú blanco porque es autóctono y se lo cultiva desde hace alrededor de 30 años, pero toda la producción aún se basa en lotes sin mejoramiento”, dice Diogo Teruo Hashimoto, investigador del Centro de Acuicultura de la Unesp (Caunesp) y coordinador de los estudios.

Teruo Hashimoto coordina el proyecto intitulado “Estudio de asociación genómica amplia de bajo costo y predicciones genómicas para la resistencia a Aeromonas hydrophila en el pacú blanco (Piaractus mesopotamicus)”, financiado por la FAPESP en convenio con la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (CONICYT) de Chile. El líder del proyecto en el exterior es José Yáñez, docente de la Universidad de Chile.

Estos estudios tienen como primer autor a Vito Antonio Mastrochirico Filho y tuvieron lugar durante su maestría y su doctorado en el Caunesp, con beca de la FAPESP.

En el trabajo más reciente, los investigadores efectuaron un análisis genómico de poblaciones sometidas a la infección provocada por la bacteria y descubrieron diversas regiones cromosómicas asociadas a la resistencia. Hallaron al menos 38 genes relacionados con el sistema inmunitario. “Es sumamente raro que tan solo uno o dos genes tengan un papel determinante en la resistencia a algún patógeno en especies de peces. En este caso, probablemente la combinación de estos genes es la que protege a la especie”, explica Teruo Hashimoto.

La infección con Aeromonas hydrophila causa septicemia hemorrágica, cuyos síntomas son el enrojecimiento de las aletas, lesiones en la piel y pérdida de sangre, a menudo seguidos de muerte al cabo de algunas horas.

La selección artificial

No obstante, para arribar al linaje mejorado, los investigadores primeramente debían conocer cuál era la composición genética de los pacúes blancos disponibles en el mercado. Para ello analizaron ejemplares recolectados con siete criadores del estado y de una población silvestre del río Paraná. Los resultados salieron publicados en 2019 en la revista Genes.

Con base en ese análisis, se seleccionaron distintos ejemplares con el fin de obtener la mayor variabilidad genética posible. Los cruzamientos dieron origen a 36 familias que totalizaron 1.094 ejemplares. Alrededor de 30 ejemplares de cada familia fueron sometidos entonces a la denominada prueba desafío. Divididos en tres tanques, se los infectó con la bacteria y se les realizó un seguimiento durante 14 días. Las tasas de mortalidad variaron de cero al 65 %. Asimismo, nuevos análisis genómicos demostraron que las características eran heredables. Este estudio salió publicado en Aquaculture.

“Por cuestiones de bioseguridad, no podemos utilizar los animales que sobrevivieron a la infección como reproductores, pues pueden transmitirles la bacteria a otros ejemplares. Por eso utilizamos hermanos de estos que no fueron sometidos a la prueba desafío. Como los análisis mostraban que los sobrevivientes tenían características genéticas heredables, rasgos como el de la resistencia al patógeno probablemente estaban presentes en esos hermanos, que también se analizan por vía genómica”, afirma el investigador.

Los peces de la prueba desafío se analizaron  en el marco de otro estudio, publicado en Frontiers in Genetics. El objetivo del mismo consistió en determinar de qué manera la infección con la bacteria afecta la expresión de determinados genes del pacú blanco. El análisis del llamado transcriptoma –el conjunto de ARN mensajeros transcritos– mostró un desequilibrio del sistema inmunitario, con exceso de citoquinas antiinflamatorias e interleuquinas y desregulación de la fagocitosis (que ayuda a combatir invasores) y del sistema del complemento, que activa la respuesta inmune. Asimismo, la capacidad de coagulación se vio perjudicada, lo cual favorece la hemorragia característica de la septicemia causada por la bacteria.

Los animales con una genética superior para la resistencia se seleccionaron también para obtener mejores tasas de crecimiento, y luego se distribuyeron los reproductores del nuevo linaje entre los piscicultores asociados del estado de São Paulo. Estos son los que se encargan de la diseminación del material genético entre otros criadores.

Otros animales viven en el núcleo de mejoramiento genético del Caunesp, en la localidad de Jaboticabal, donde se realizaron los estudios. Cada tres años, el tiempo de maduración de la especie, una nueva selección le agregará nuevas características favorables al linaje.

En la próxima generación, los investigadores planean seleccionar ejemplares resistentes a la Flavobacterium columnare, la bacteria causante de la columnariosis, una enfermedad que afecta peces de norte a sur de Brasil.

“Toda vez que no existen vacunas comerciales para peces nativos y el manejo de antibióticos y otros medicamentos es problemático en el ambiente acuático, el desarrollo de linajes resistentes a enfermedades resulta fundamental para asegurar la existencia de pescado de calidad”, culmina Teruo Hashimoto.

Puede leerse el artículo intitulado Development of a SNP linkage map and genome-wide asociation study for resistance to Aeromonas hydrophila in pacu (Piaractus mesopotamicus) en el siguiente enlace: https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-020-07090-z.  

El trabajo que lleva por título Transcriptome Profiling of Pacu (Piaractus mesopotamicus) Challenged With Pathogenic Aeromonas hydrophila: Inference on Immune Gene Response se encuentra disponible en: www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2020.00604/full. 

Y para leer el artículo Genetic parameters for resistance to Aeromonas hydrophila in the Neotropical fish pacu (Piaractus mesopotamicus), los suscriptores de Aquaculture deben ingresar en este vínculo: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0044848619313754. 

Por último, el primer artículo de la serie se encuentra abierto para su consulta en: www.mdpi.com/2073-4425/10/9/668.