La preservación del patrimonio genético de muchas especies acuáticas que se integran al suministro de alimentos a través de la acuicultura es un desafío cada vez mayor. El uso de la edición de genes para crear barreras genéticas entre los organismos acuáticos de granjas y sus homólogos silvestres, emerge en la actualidad como el enfoque más efectivo para preservar la diversidad genética acuática.
El salmón es una especie icónica clave de las costas del Pacífico Norte y del Atlántico, al igual que un preciado manjar para los humanos. La población de salmón silvestre ha sido diezmada por una combinación de sobreexplotación, represas y desviaciones de agua.
“Los esfuerzos para incrementar la abundancia de salmón a través de la piscicultura y los criaderos no han logrado detener su disminución; por el contrario, se les ha expuesto a enfermedades, plagas y efectos genéticos debilitantes producto del cruce con fugitivos de granjas parcialmente domesticados y con liberaciones de criaderos (Gayeski et al., 2018).”
Preservar el patrimonio genético de muchas especies acuáticas que están ingresando a la cadena de suministro de alimentos a través de la acuicultura es un desafío cada vez mayor. Los programas de mejoramiento de cría son de alto valor comercial, pero reducen la diversidad genética.
Es cada vez más crítica la supervivencia de las poblaciones acuáticas silvestres en los reservorios de diversidad genética, así como su adaptación a medida que el calentamiento global altera los océanos y remodela los ríos y regiones costeras.
En esta revisión se argumenta que el uso de la edición de genes para crear barreras genéticas entre los organismos acuáticos de granja y los silvestres surge como el enfoque más efectivo para preservar la diversidad genética acuática.
Objetivos en conflicto
La acuicultura es el sector de producción de alimentos de más rápido crecimiento y en la actualidad posee una mayor parte del mercado de consumo de productos del mar que la pesca de captura.
Tanto el continuo crecimiento de la población mundial, como su mayor riqueza, incrementan la demanda de alimentos en general y, en particular, de proteína animal de alta calidad proveniente del pescado.
Reportes de organismos internacionales predicen un incremento de 15% de la demanda por productos agrícolas en la próxima década y proyectan que el crecimiento en la oferta de pescado y mariscos resultará de la acuicultura debido a las limitaciones en la pesca de captura (OECD/FAO, 2019).
“Debido a su alto valor económico y cultural, el salmón es el foco de muchos de los programas de cría más avanzados. “
Los programas de cría selectiva, como el noruego, primero se centraron en acelerar la tasa
de crecimiento y, luego, se ampliaron para abarcar otros aspectos.
Entre lo más reciente, han incluido la adaptación de técnicas de edición de genes de especies acuáticas que promete acelerar aún más el desarrollo de rasgos económicamente valiosos.
Hasta ahora, las especies de salmón cultivadas siguen siendo genéticamente muy similares a sus contrapartes silvestres y son capaces de cruzarse con ellas.
“Los esfuerzos de domesticación y reproducción reducen de forma inevitable la variación genética y, a menudo, hacen que los organismos sean menos capaces de persistir en la naturaleza.”
Por lo tanto, es cada vez más importante considerar las consecuencias del cruce entre razas domesticadas y sus parientes silvestres.
Incluso con la expansión de la industria de la acuicultura, investigadores y conservacionistas alrededor del mundo están activamente promoviendo la preservación y restauración de los ecosistemas naturales.
Sin embargo, incrementar la productividad en la acuicultura a través de sofisticados programas de reproducción y la preservación de la variación genética en poblaciones silvestres de especies acuícolas, son metas incompatibles.
Las barreras físicas y biológicas ahora se usan para separar las poblaciones cultivadas de las silvestres, lo que es insuficiente para prevenir la mezcla.
Barreras físicas y biológicas
Indudablemente continuarán las mejoras de los sistemas de aguas abiertas para incrementar su confiabilidad; no obstante, la vulnerabilidad de la fuga no intencional de organismos de granja puede continuar siendo una problemática.
Los sistemas de acuicultura de recirculación en tierra firme (RAS, por sus siglas en inglés), se emplean para disminuir el tiempo que el salmón pasa en la jaula de cultivo, mejorando su crecimiento uniforme y minimizando su exposición a los patógenos y piojos de mar (Fossmark, et al., 2021).
Las granjas de salmón en tierra firme están proliferando a un ritmo acelerado, aunque su alto costo de capital y su huella de carbono dificultan su adopción universal.
La esterilidad triploide, aunque no es infalible, es la mejor barrera biológica actualmente disponible para minimizar el cruce de organismos acuáticos de granja y silvestres.
Se usa en el manejo de la trucha y el cultivo de ostras, pero no se usa de forma amplia en el cultivo comercial de salmón e, incluso, se prohibió en Noruega.
Biotech en la acuicultura
Desde finales del siglo XX, la mejora de los organismos agrícolas mediante la alteración de rasgos específicos usando técnicas de modificación genética se ha convertido en una realidad y constituye un subconjunto de tecnologías basadas en la biología conocidas con el término biotecnología.
“El salmón AquAdvantage fue desarrollado por un grupo canadiense hace más de 30 años, llegó al mercado comercial en 2016 en Canadá, y al mercado de EE.UU. en 2021. “
Es un salmón del Atlántico (Salmo salar) modificado por la introducción de un gen constructor que expresa una copia adicional del gen de la hormona del crecimiento de una especie de salmón diferente, el salmón Chinook (Oncorhynchus tshawhytscha).
La expresión del gen añadido se modifica aún más al colocarlo bajo el control de una secuencia promotora de un gen que codifica de una proteína anticongelante de la faneca oceánica (Macrozoarces americanus).
“El salmón modificado genéticamente (GM) produce más hormona del crecimiento, y además la produce de forma continua, en lugar de estacional como su homólogo silvestre (Fletcher et al., 2004).”
El salmón AquAdvantage crece más rápido durante su primer año, posibilitándole alcanzar su tamaño de mercado casi dos veces más rápido que su contraparte silvestre. También, es más eficiente convirtiendo alimento en biomasa y requiere hasta 25% menos alimento que el salmón convencional del Atlántico.
Estas características incrementan la factibilidad económica de criarlos con alta calidad en instalaciones RAS en tierra firme. Estas instalaciones se pueden ubicar cerca de los mercados internos, lo que reduce los costos de transporte y mejora la frescura del producto.
El salmón AquAdvantage no representa una amenaza para el salmón silvestre debido a las barreras físicas y biológicas que los separan. Además, está obteniendo buenas críticas de los escritores expertos en alimentos y podría, muy pronto, estar ampliamente disponible en Estados Unidos.
Barreras biológicas y Biotech
El salmón AquAdvantage ha sido modificado genéticamente para alcanzar objetivos económicos y, las barreras que lo separan de la población de salmón silvestre, son tecnologías de producción de organismos estériles y RAS convencionales, aunque de alta calidad.
Hasta ahora, tanto la investigación como el diálogo en el contexto de la conservación acuática, se ha enfocado en el uso de la biotecnología para prevenir la transferencia de rasgos transgénicos de las especies cultivadas a sus parientes silvestres y, más recientemente, la erradicación de especies invasivas.
“Sin embargo, el progreso en la comprensión de la fisiología reproductiva de los organismos acuáticos, está sentando las bases para el uso de la biotecnología con la finalidad de crear barreras biológicas mucho más efectivas entre estas poblaciones.”
Por ejemplo, los resultados de estudios recientes que emplean la edición de genes CRISPR/Cas (tecnología que usa unas guías y una proteína para dirigirse a zonas elegidas del ADN y cortar), han demostrado que la desactivación del gen específico de células germinales sin salida (dnd) en el salmón del Atlántico produce organismos estériles que no producen gametos ni esteroides sexuales, pero crecen normalmente (Wargelius et al., 2016; Kleppe et al., 2017).
Otro enfoque potencial es a través de la creación activa de barreras reproductivas. De acuerdo con Lu y He (2019), se sabe que la relocalización de centrómeros interfiere con la meiosis y se cree es importante en la especiación.
A medida que se comprendan mejor tales mecanismos de especiación, debería ser posible establecer la incompatibilidad híbrida entre las cepas acuáticas cultivadas y silvestres a través de la edición o reubicación de los centrómeros (Hori y Fukagawa, 2020).
Los criadores, por supuesto, deberán asegurarse de que el comportamiento de dichos organismos no interfiera con el éxito reproductivo de sus contrapartes silvestres (Fjelldal et al., 2014).
Aceptación del consumidor
A pesar de las controversias iniciales, la biotecnología se ha adoptado ampliamente en la medicina y en ciertos aspectos de la producción de alimentos, como la elaboración de queso y la fermentación
de bebidas.
La actitud del consumidor hacia otros tipos de ingredientes transgénicos, incluidos el maíz y la soya, siguen divididas, en gran parte debido a los grupos antitransgénicos y a los comercializadores de alimentos orgánicos, que realizan campañas para desacreditar estos productos (Apel, 2010).
“El consenso científico, basado en más de cuatro décadas de estudios, es que los ingredientes transgénicos de alimentos y alimentos que se usan en la actualidad son tan seguros para los humanos y los animales agrícolas como sus contrapartes no-transgénicos.”
No obstante, la aceptación del consumidor hacia los alimentos transgénicos o que contienen algún ingrediente GM sigue estando dividida (Funk, 2020).
Hasta la fecha, el salmón AquAdvantage es uno de los tres únicos organismos GM aprobados para el consumo humano por la FDA.
Los resultados de encuestas recientes indican, que tanto los consumidores estadounidenses como los noruegos, reconocen la importancia del uso de la biotecnología para mejorar las plantas y los animales de cultivo, manifestando su voluntad de comprar tales productos.
Si bien los grupos antitransgénicos continúan presionando a los minoristas para que los boicoteen, es probable que los comerciantes se plieguen ante la demanda de los consumidores si el salmón AquAdvantage resulta popular.
Una necesidad urgente
El salmón silvestre está en serios problemas. Cada vez más, es el salmón de piscifactoría, criado de forma selectiva con rasgos de valor comercial en instalaciones de aguas abiertas que se violan regularmente, el que satisface la creciente demanda de los consumidores.
Los fugitivos se cruzan con sus primos silvestres, produciendo descendencia menos capaz de sobrevivir en la naturaleza y empobrecida en diversidad genética esencial para su adaptación a un clima que cambia rápidamente.
Una problemática similar enfrenta las poblaciones silvestres de las muchas otras especies acuáticas de acuicultura. En consecuencia, son necesarios los avances tanto en la tecnología acuícola, como en las técnicas moleculares, para reducir la amenaza a las poblaciones silvestres.
“En consecuencia, se requiere de la biología de la conservación y las comunidades ambientales para el respaldo de los enfoques biotecnológicos discutidos.”
Una encuesta a profundidad realizada hace poco sobre la aceptación de los alimentos editados genéticamente reveló una mayor aceptación a la tecnología, cuando a los encuestados se les proporcionó información sobre sus beneficios (Caputo, et al., 2020).
Al articular tales beneficios, los expertos en conservación pueden hacer que los enfoques moleculares modernos sean más aceptables para un público cada vez más consciente y preocupado por la conservación de la biodiversidad y el medio ambiente.
La mejor oportunidad de salvar el patrimonio genético del salmón silvestre, y de muchos otros organismos acuáticos criados en granjas acuícolas, es crear cortafuegos genéticos alrededor de las granjas, incluso mientras se busca incrementar la productividad de la acuicultura para satisfacer las necesidades de la creciente población humana.
Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “BIOTECHNOLOGY CAN HELP US SAVE THE GENETIC HERITAGE OF SALMON AND OTHER AQUATIC SPECIES” escrito por NINA FEDOROFF – Penn State University, TILLMANN BENFEY – University of New Brunswick, L. VAL GIDDINGS – Information Technology and Innovation Foundation, Washington DC, JEREMY JACKSON – Center for Biodiversity and Conservation, American Museum of Natural History, New York, JAMES LICHATOWICH – Alder Fork Consulting Columbia City, THOMAS LOVEJOY – George Mason University, JACK STANFORD University of Montana, RUSSELL F. THUROW – USDA Forest Service, RICHARD N. WILLIAMS – The College of Idaho.
La versión original fue publicada en MAYO de 2022 en PNAS.
Se puede acceder a la versión completa a través de https://doi.org/10.1073/pnas.2202184119
