PEZ CEBRA, UN ANIMAL MODELO PARA LA BIOMEDICINA Y LA ACUICULTURA

Después del ratón, el pez cebra (Danio rerio) se ha convertido en uno de los animales modelo de investigación más interesantes tanto para el estudio de enfermedades humanas como para mejorar en acuicultura.

Peces cebra "Zebrafish (Danio rerio)"

El pez cebra (Danio rerio) es un conocido ciprínido de agua dulce ampliamente utilizado como animal modelo de investigación. Desde hace más de tres décadas está presente en importantes laboratorios de todo el mundo.

Su pequeño tamaño (3 a 4 cm) y que son relativamente fáciles de cuidar, son algunas de las características que lo han convertido en pieza imprescindible en muchos de los principales laboratorios del mundo.

En entrevista concedida a misPeces, Christian Lawrence, subdirector de operaciones de investigación en el Hospital de Niños de Boston, y uno de los científicos que más han escrito sobre esta especie y su domesticación, la describe como uno de los animales modelo de investigación que más han contribuido a grandes avances biomédicos, a pesar de que todavía hay muchos aspectos de su biología y acuicultura por conocer.

El pez cebra tiene unas grandes aptitudes como animal de laboratorio, señala Lawrence, ya que es muy prolífico. Una hembra de la especie cuando está madura sexualmente puede producir cientos de embriones cada semana. A los pocos días de nacer ya se puede alimentar de presas vivas. Además, son en gran parte del tiempo de su desarrollo, transparentes, lo que permite el estudio de sus órganos y funcionalidades de una forma visual y no invasiva.

Por otra parte, lo que lo hace un animal asombroso es su capacidad de regenerar las aletas, el corazón, la médula espinal, la retina o el hígado. Y lo que es quizá lo mejor de todo, presenta muchas similitudes genéticas con los humanos, “lo que ofrece a los científicos oportunidades de estudio y la realización de experimentos que no son posibles o factibles en otros animales modelo”.

Para Lawrence, el desconocimiento de algunos aspectos de la biología del pez cebra se debe a los inicios de la investigación con este pez, en la década de los setenta, cuando se comenzó a utilizar como animal modelo en genética en la Universidad de Oregón. Según explica el experto, la atención se puso en su desarrollo temprano y la comprensión de los aspectos genéticos de la formación de embriones, sin que fuera tan importante su cría, gestión o bienestar. Sin embargo, con el tiempo esto cambió y, a medida que la especie comenzó a abrirse a nuevos campos de la investigación, se hizo más necesario un nivel de conocimiento mayor. Al mismo tiempo, la supervisión legislativa también se centró más en mejorar aspectos relacionados con el manejo de la especie. “En los últimos cuatro o cinco años, hemos estado trabajando para desarrollar la comprensión científica de estos factores, pero aún queda mucho por conocer”.

 

                              

                                       Hospital del Niño de Boston | C. Lawrence

Aunque el pez cebra es fácil de mantener y cultivar en el laboratorio, y eso es lo que lo ha convertido en “un organismo modelo tan exitoso”, es importante recordar que se cultiva con fines de investigación y, por tanto, “el nivel de control sobre las condiciones ambientales estándar tiene que ser la mayor posible”. Cada uno de los factores que influyen en su cultivo, como la nutrición, la calidad del agua, o los patógenos, tienen el potencial de influir en los resultados científicos. Por lo tanto, señala Lawrence, “deben controlarse y definirse en mucha mayor medida que en otras especies de acuicultura”.

 Por otro lado, recuerda el investigador, “un pez no es un ratón” ya que todavía hay muchas cosas que no se controlan y que pueden comprometer la reproducibilidad de la ciencia. Por eso, hasta que no se mejoren esas partes de la “infraestructura” que hagan que la investigación del pez cebra sea tan conveniente, accesible y bien controlada y definida como lo es para ratones y ratas, “debemos tener cuidado de no hacer generalidades entre ambos animales modelo (peces y ratones)”.

 

Lo más básico que se necesita saber para un buen manejo zootécnico

 

Christian Lawrence es autor de una muy interesante revisión científica en la que hace un repaso completo sobre la cría del pez cebra, The husbandry of zebrafish, Danio rerio: A review, publicada en la revista Aquaculture, en la que describe cómo deben ser las condiciones óptimas en el laboratorio.

Como describe en su artículo, aunque el pez cebra tolera diferentes niveles de temperatura, las ideales son 28,5ºC.

Es interesante también conocer el desarrollo embrionario. A partir del 5 día después de la eclosión, el pez comienza con la alimentación exógena, principalmente alimento vivo, que puede estar compuesta de Paramecium, rotífero y Artemia, siendo esta última, la que mejores resultados suele dar. Aunque está bastante controlada la nutrición en esta fase, todavía representa un campo de estudio interesante, sobre todo, en la metamorfosis de larva a juvenil, la cual ocurre aproximadamente a la tercera semana desde la fecundación.

Por otro lado, son animales que se guían por la vista y el olfato para la alimentación, por lo que es necesario que los peces cuenten con una iluminación adecuada.

Otra cuestión a tener en cuenta es que el pez cebra es un animal de pequeño tamaño, sin un verdadero estómago, por lo que debe ser alimentado con frecuencia y con pequeñas cantidades de gránulo y alimento de manera que se maximice la absorción de los nutrientes. Sobre este aspecto también incide en que faltan estudios que aporten evidencia científica para ilustrar la mejor forma de combinar los criterios óptimos, por lo que hay que hacer uso de la experiencia empírica.

En lo que respecta al hacinamiento, está comprobado que, a partir de 40 peces por litro estos comienzan a manifestar evidentes signos de estrés, lo que afecta a la reproducción, entre otros síntomas. De ahí que la recomendación es de trabajar siempre con densidades por debajo de este límite.

Al respecto de la reproducción, un aspecto importante a tener en cuenta, es interesante señalar que se trata de un pez asíncrono, lo que permite una organización por lotes para, de esta manera, poder contar con peces durante todo el tiempo. En la reproducción, el olfato es un órgano importante, y las hembras, siempre que puedan trataran de no emparentarse con machos que formen parte de su familia. De todas formas, y llegado el caso, y si no hay otra opción, la hembra terminará emparentándose con un pariente cercano.

 

El pez cebra un animal modelo para la acuicultura y para la investigación en humanos

Ya para finalizar, Christian Lawrence considera que el pez cebra es una especie altamente importante e interesante con la que trabajar, ya que sirve de “puente” entre dos campos: la acuicultura y la biomedicina. Las lecciones aprendidas mediante el uso del pez cebra en un sector tienen el potencial de acelerar el conocimiento en el otro.

Por ejemplo, muchas de las herramientas y tecnologías moleculares que desarrollamos en el pez cebra para modelar la salud y las enfermedades humanas se pueden aprovechar para mejorar nuestra comprensión de esto mismo en las especies de acuicultura comercial. Al mismo tiempo, la creciente sofisticación de los sistemas de cultivo y las técnicas desarrolladas en la acuicultura comercial se puede aplicar al pez cebra para que sean aún más eficaces y ampliamente útiles en biomedicina.

“Hay muchos ejemplos de esta conversación cruzada, pero creo que hay un gran potencial para más, y esto es muy emocionante para mí”.

 

Parámetros estándar para la cría en laboratorio del pez cebra

"Zebrafish" by Oregon State University

 

Temperatura. A pesar de ser un pez que tolera amplios rangos de temperatura que van desde los 6,7ºC a 41,7ºC, su óptimo de cría en laboratorio son 28,5ºC. Puede mantenerse en condiciones aceptables entre los 24 ºC a 30 ºC. A partir de esos rangos de temperatura los peces comienzan a utilizar la mayor parte de la energía para la supervivencia y aspectos relacionados con la reproducción o el crecimiento quedan en un segundo margen.

pH y dureza del agua. No existen estudios que hayan analizado cuál es el rango de pH adecuado en condiciones de laboratorio para su mayor bienestar. Está ampliamente aceptado que entre un pH 7 y 8 el pez se desarrolla de forma óptima. Y se sabe que tolera condiciones que van desde un pH 6 a 9,5. En condiciones de laboratorio el pH se suele regular con la adición de bicarbonato de sodio, por lo que se recomienda mantener atención a la adición concomitante de sales de calcio y magnesio, ya que una deficiencia de ésta dará como resultado problemas de osificación y coagulación de la sangre, entre otras. También, ya sea en el agua o en la dieta es importante mantener niveles adecuados de hierro y selenio para una función biológica correcta.

Como muchos peces de agua dulce, estos se mantienen en buenas condiciones con concentraciones de carbonato cálcico (CaCO3) de 75 a 200 mg/L.

Salinidad. A pesar de ser una especie dulceacuícola tolera ciertos rangos de salinidad y, aunque el ideal está en 0,25 ppt, se puede esperar que hasta 0,75 ppt no se vea afectada negativamente su fisiología.

Oxígeno disuelto. Como se trata de una especie tropical de pequeño tamaño, la demanda de oxígeno suele ser más alta que en otras especies más grandes y de otras latitudes. Otro aspecto que se deben tener en cuenta es que en laboratorio los peces están sometidos a densidades altas y mayores niveles de alimentación. Lo recomendable en estos casos, y teniendo en cuenta que los peces van a estar mantenidos a una temperatura de 28 ºC es que los niveles de oxígeno estén en torno a los 7,8 mg/L.

Desechos nitrogenados. Niveles de amoniaco (NH3) por encima de 0,02 ppm son tóxicos para la gran mayoría de los peces. Los nitritos como producto intermedio de la oxidación de este son tóxico a partir de 1ppm, aunque en las larvas de pez cebra hay estudios que evidencias hasta rangos de tolerancia que llegan a las 2 ppm. Finalmente, los nitratos no son generalmente tóxicos para los peces. No obstante, faltan estudios que evidencien los niveles de tolerancia de esta especie al amoniaco, nitritos y nitratos.

 

Referencia bibliográfica

Christian Lawrence. The husbandry of zebrafish (Danio rerio): A review. Aquaculture. Volume 269, Issues 1–4, 2007, Pages 1-20. ISSN 0044-8486. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2007.04.077

FUENTE:

https://www.mispeces.com/reportajes/Pez-Cebra-un-animal-modelo-para-la-biomedicina-y-la-acuicultura/#.YEAVJFUzbIU

UNA MIRADA A LA ACUICULTURA: HISTORIA, CLASIFICACIÓN E IMPORTANCIA

La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), define la acuicultura como "el cultivo de organismos acuáticos, en particular peces, moluscos, crustáceos y plantas acuáticas. La actividad de cultivo implica la intervención del hombre en el proceso de cría para aumentar la producción, en operaciones como la siembra, la alimentación, la protección de depredadores, etc. La actividad de cultivo también presupone que los individuos o asociaciones que la ejercen son propietarios de la población en cultivo". 

La acuicultura es una manera de producir alimentos, materias primas para uso industrial y farmacéutico como también, organismos vivos para la repoblación u ornamentación.

La Unión Europea (UE) define la acuicultura como el cultivo de organismos que viven en medios acuáticos, como peces, moluscos o algas. Es el sector productivo alimentario con el mayor crecimiento en todo el planeta.

Por otro lado, la legislación peruana define a la acuicultura como el cultivo de organismos acuáticos, que implica la intervención en el proceso de cría para aumentar la producción, como fuente de alimentación, empleo e ingresos, optimizando los beneficios económicos en armonía con la preservación del ambiente y la conservación de la biodiversidad, el uso óptimo de los recursos naturales y del territorio; garantizando la propiedad individual o colectiva del recurso cultivado.

 

En ese sentido, y teniendo en cuenta que el verbo “criar” está principalmente referido generalmente a los animales, mientras que “cultivar” se refiere generalmente a las plantas, definimos a la acuicultura como la cría o cultivo de organismos acuáticos como peces, moluscos, crustáceos y plantas en aguas marinas o continentales.

 

Historia de la acuicultura

 

Al hablar de la evolución de la actividad acuícola se puede que afirmar que esta se remonta a épocas muy antiguas, tal es así que en ciertos restos arqueológicos como un bajorrelieve existente sobre el muro de un templo egipcio del 2500 A.C. se representa un precultivo de peces, concretamente de tilapias, en un estanque artificial. Por otra parte, 1400 años A.C. en la región Indo-Pacífica existían leyes para proteger a los piscicultores contra los ladrones y hacia esa misma época los japoneses, los griegos y los romanos cultivaban ostras con grandes éxitos. Ya en el año 475 A.C. un político chino, convertido en piscicultor, llamado Fan Lee escribía el tratado más antiguo que se conoce sobre la acuicultura, The Classic of Fish Culture, en el que se relataban las experiencias del cultivo de peces en estanques. A través de esta publicación se confirma la existencia en esas fechas de cultivos comerciales en China, concretamente de la especie Cyprinus carpio (Carpa), autóctona en ese país, que posteriormente introdujeron los emigrantes chinos en otros muchos países.

Los inicios de la piscicultura vinieron motivados por una simple necesidad de mantener vivos los animales capturados en el medio natural hasta el momento de su venta con el fin de asegurar el aprovisionamiento de alimentos. No es hasta el siglo XIV que en Francia se dan los primeros pasos para intervenir en el proceso natural consiguiendo la fecundación de huevos de trucha de forma “artificial”. A pesar de ello, no es hasta el siglo XIX donde se consigue la reproducción en cautividad de la trucha. Estos avances se dieron en primer lugar en centros de investigación gubernamentales de varios países orientados principalmente a la repoblación de ríos y lagos antes de dar el salto al sector privado y a su producción con fines de consumo.

Mientras que en Europa Occidental se encuentran documentos ya en el siglo XV describiendo el uso de las fuentes de agua de los castillos y monasterios para mantener peces. Sin embargo, no es hasta mediados del siglo XX cuando se inicia una tímida evolución hacia la producción industrial a gran escala.

El crecimiento de la industria acuícola ha ido íntimamente ligada al desarrollo de técnicas de cultivo de determinados organismos como las algas unicelulares y los rotíferos. El desarrollo de sus técnicas de producción ha permitido el despegue de la acuicultura a escala industrial. Estos cultivos conocidos como “cultivos auxiliares” son claves para la alimentación de los moluscos y de los peces en sus primeras fases de vida. Para llegar a ello, han debido de realizarse amplísimos trabajos de investigación de la biología de todas las especies implicadas en este proceso. Con ellos, ha sido posible determinar los requerimientos de cada especie, tanto en el aspecto nutricional como en el de los parámetros ambientales, que permitan su supervivencia en cautividad.

Hoy en día, la acuicultura es una verdadera ganadería, de agua dulce y salada, en franco crecimiento, que utiliza procesos productivos cada vez más perfeccionados y tecnificados (parques flotantes o fijos en el fondo, balsas de cultivo, esteros o balsas naturales que aprovechan el agua de las mareas, estanques en tierra) para el cultivo de crustáceos, moluscos, peces o algas. 

Clasificación de la acuicultura

Debido a la gran diversidad de operaciones, una sola clasificación de la acuicultura puede ser compleja y confusa; en base a estas consideraciones a continuación mostramos una clasificación básica de acuerdo a diferentes características de la actividad:

Según la densidad de carga y el manejo                                                  

Extensiva: Sistema de producción caracterizado por el bajo grado de control en la producción (por ej. del ambiente, alimentación, predadores, competidores, agentes patógenos), bajo nivel tecnológico, costos iniciales bajos, y bajas densidades de cultivo.

Se realiza en estanques, en los cuales los peces se alimentan de la producción primaria del cuerpo de agua. Estos sistemas tienen bajas densidades de cultivo, por ejemplo 1 pez/m2 y sus producciones son menores a 500 kilogramos por hectárea.

Semiintensiva: Sistema de producción que depende fuertemente del alimento natural que puede ser incrementado por fertilización, o también mediante la adición de alimento suplementario, abastecimiento con juveniles silvestres capturados o producidos en laboratorio, uso regular de fertilizantes orgánicos o inorgánicos, abastecimiento de agua de mareas o de lluvia, monitoreo simple de la calidad del agua. Se realiza por lo general en estanques tradicionales o mejorados y también en simples sistemas de jaulas. La densidad está entre 1 y 5 peces/m2. A veces en estos sistemas se emplea aireación que suele cubrir del 10 al 15% del área del estanque.

Intensiva: Sistema de producción con alto grado de control; altos costos iniciales, alto nivel tecnológico y alta eficiencia productiva, tendencia a independizarse del clima y de la calidad del agua del sitio y uso de sistemas de cultivo artificiales. Se realiza en estanques, jaulas, raceways o tanques, con control permanente de la calidad del agua, alimentación y producción. Se suele emplear aireación en al menos el 50% del área del estanque. La alimentación dependerá sólo de dietas artificiales. La densidad está entre 5 a 20 peces/m2, esto dependerá del recambio de agua y aireación suministrada al estanque.

Superintensiva o hiperintesiva: Se realiza principalmente en tanques, bajo un control estricto de todos los factores, principalmente de la calidad del agua, aireación y alimentación. La densidad de cultivo utilizada es superior a 20 peces/m2; sin embargo, el pico de densidad de producción alcanzada depende de ser capaces de mantener las buenas condiciones de la calidad del agua para los organismos en cultivo.

Según el número de especies                                                                    

Monocultivo                                                                                         

Cuando se utiliza una sola especie durante todo el cultivo, por ejemplo cultivo de tilapia, cultivo de gamitana, cultivo de trucha, etc.

Policultivo                  

Es el cultivo simultáneo de dos o más especies acuáticas con diferentes características y hábitos alimenticios (de forma que no existan fenómenos de competencia o de incompatibilidad) con el propósito de aprovechar eficientemente los estratos o nichos del estanque, por ejemplo: tilapia ­+ camarón, gamitana + boquichico, gamitana + boquichico + bagre y paco + boquichico,

Según el medio en que se desarrolla                                                      

Acuicultura marina

Denominada también maricultura, cultivo que ser realiza en el mar, tanto en terrenos costeros como en mar profundo, por ejemplo: cultivo de concha de abanico, cultivo de salmones, etc.

Acuicultura continental

Cultivo que se realiza en cuerpos de agua que no tienen conexiones con el mar, es decir en ambientes hídricos continentales o en ambientes seleccionados con el uso de recursos hídricos lénticos o lóticos, por ejemplo: cultivo de tilapia, cultivo de trucha, cultivo de camarones, etc.

Acuicultura de aguas salobres

Cultivo que se desarrolla en ambientes donde confluyen el mar y las desembocaduras de aguas continentales, es decir en ambientes mixohalinos esto es, en aguas con niveles de salinidad mayores al de agua dulce y menores al de agua salada, por ejemplo, por ejemplo, cultivo de lisas, cultivo de langostinos, etc.

Por el tipo de especie

Algunos investigadores prefieren clasificar a la acuicultura por la especie que cultivan, de esta forma tenemos:

Piscicultura

Término que comúnmente se usa como sinónimo de acuicultura; sin embargo, la piscicultura hace referencia al cultivo de peces.

Camaronicultura o carcinicultura

Cultivo de camarones de agua marina o dulce. La actividad camaronera es una de las más importantes del mundo, y las principales especies cultivadas son el camarón blanco del Pacífico y el camarón tigre negro.

Salmonicultura

Hace referencia al cultivo de salmones. Esta piscicultura se inició en los países europeos y luego se propagó a los países americanos. Actualmente, el cultivo de salmones tiene como principales productores a Noruega, Chile, Escocia.

Tilapicultura

Hace referencia al cultivo de tilapia. La tilapia es una de las principales especies que se viene cultivados en climas tropicales y subtropicales, debido a su rusticidad y rápido crecimiento ha ganado la preferencia de muchos piscicultores en el mundo.

Truchicultura

Hace referencia al cultivo de trucha, una especie recomendada para cultivo en climas fríos.

Ranicultura

Aunque es una práctica poco extendida, el cultivo de ranas, principalmente de la rana toro, se practica en países como México y Brasil.

Malacocultura

Incluye al cultivo de moluscos, como las conchas de abanico, ostras, mejillones.

Alguicultura

Referido al cultivo de macroalgas.

Por el nivel de producción                        

También cabe mencionar que según la normativa peruana la actividad de acuicultura es clasificada según 3 categorías productivas:

Acuicultura de Recursos Limitados (AREL): Es la actividad desarrollada de manera exclusiva o complementaria por personas naturales, quienes deben cumplir todas las exigencias establecidas para esta categoría, alcanza a cubrir la canasta básica familiar y es realizada principalmente para el autoconsumo y emprendimientos orientados al autoempleo.

Se encuentran comprendidas dentro de esta categoría las actividades acuícolas desarrolladas por centros de educación básica, sin fines comerciales. La producción anual de la AREL no supera las 3.5 toneladas brutas.

Acuicultura de Micro y Pequeña Empresa (AMYPE): Es la actividad desarrollada con fines comerciales por personas naturales o jurídicas. La producción anual de la AMYPE es mayor a las 3.5 toneladas brutas y no supera las 150 toneladas brutas.

Se encuentran comprendidos dentro de esta categoría las autorizaciones de investigación, los centros de producción de semilla y el cultivo de recursos hidrobiológicos ornamentales, el que se regirá de acuerdo a su norma específica.

Acuicultura de Mediana y Gran Empresa (AMYGE): Es la actividad desarrollada con fines comerciales por personas naturales o jurídicas. La producción anual de los AMYGE es mayor a las 150 toneladas brutas.

Importancia de la Acuicultura

Para la FAO, una de las mayores fortalezas de la acuicultura es su enfoque hacia el consumo humano que protege la seguridad alimentaria. La actividad acuícola ha demostrado tener una gran capacidad para producir confiablemente distintas especies de peces, mariscos y plantas acuáticas.

La acuicultura produce alimentos eficientemente con altos estándares de calidad. Es versátil. Puede desarrollarse en agua salada o dulce; en lagunas, ríos, mar o incluso en estanques artificiales. Su práctica se realiza en países desarrollados como en desarrollo.

Por otro lado, debemos destacar que la acuicultura no solo provee alimentos también tiene importancia desde el punto de vista de producción de compuestos bioactivos (ácidos grasos, proteínas, vitaminas, etc.) para la industria alimenticia o farmacéutica, producción de biocombustibles, recuperación de especies silvestres (repoblamiento), tratamiento de efluentes, entre otros.

En este nuevo contexto, ya no podemos hablar de la acuicultura como una actividad solo de producción de alimentos, sino como una oportunidad para la producción de una serie de sustancias y que puede integrarse a otras actividades económicas como la agricultura. Algunos ejemplos son el uso de los efluentes de los tanques de cultivo para el riego o cultivos de vegetales (acuaponía), el empleo de los lodos de los estanques de acuicultura como fertilizantes, el uso de los residuos del procesamiento de las especies acuícolas como nuevas fuentes de proteínas o compuestos, entre otros.