Quinteiro, Javier
Depto. de Bioquímica e Bioloxía Molecular. Facultade de Bioloxía. Universidade de Santiago de Compostela. Email:[email protected] Web: www.usc.es/mtdna
INTRODUCCIÓN
APLICACIONES
Las aplicaciones concretas en la Acuicultura son numerosas, algunos ejemplos repre- sentativos son:
Identificación, marcaje de líneas de cultivo, análisis de parentesco y evaluación de la diversidad genética. La gestión de los organismos cultivados frecuentemente requiere el conoci- miento del grado de consaguinidad, el esclarecimiento de las relaciones de parentesco e identifica- ción de progenitores, la identificación de líneas de cultivo de interés (tasa de crecimiento, resisten- cia a patologías, etc...) mediante, p.ej. el uso de marcadores moleculares obtenidos tras la secuen- ciación de DNA mitocondrial (mtDNA) o la resolución de secuencias microsatélites.
Detección, identificación y cuantificación de patógenos. Diversos organismos son res- ponsables de la aparición de patologías en los cultivos, incluyendo p.ej. hongos, virus, bacterias y copépodos. Los sistemas de detección basados en PCR en tiempo real constituyen la meto- dología más apropiada para su detección, identificación y cuantificación. Los pasos para el des- arrollo de esta metodología incluyen la obtención de secuencias (GenBank o secuenciación pro- pia), la selección de secuencia, el diseño del sistema (cebadores y sondas) y la evaluación de su
Utilidad del DNA para la acuicultura y la pesca
sensibilidad y especificidad. Las ventajas para su aplicación rutinaria provienen de su universa- lidad, siendo aplicable a cualquier grupo de organismos, su rapidez y precisión, no requiriendo técnicas de histología/microbiología, y su elevada capacidad de análisis de muestras y la auto- matización de la mayoría de los pasos.
Estudios de aspectos de crecimiento, reproducción e inmunología de interés en la producción de peces cultivados. El proceso de crecimiento, la sensibilidad a patologías y el estadio del ciclo biológico puede ser monitorizado mediante el análisis de la expresión génica.
Otros aspectos como la transgénesis, con la incorporación de genes de interés y la detección de GMOs, requieren estas metodologías.
La actividad pesquera requiere también de la aportación de conocimientos básicos sobre las especies y su medio, adquiribles con metodologías de Biología Molecular.
Gestión de recursos pesqueros. La situación crítica que atraviesan la mayoría de los recursos marinos requieren del mayor aporte posible de información para obtener un conoci- miento completo acerca de las especies explotadas que permitan su explotación racional. La aplicación de metodologías de biología molecular permiten obtener información de utilidad para la definición de las unidades independientes (poblaciones/stocks) sobre las que recae el esfuerzo pesquero y las relaciones entre dichas unidades, la evaluación de la situación de los stocks explotados mediante la estimación de los valores de diversidad genética y la estimación del tamaño de población y la determinación de la situación de crecimiento o colapso de pes- querías. Otra importante aplicación es la trazabilidad, de utilidad para el control de pesca ilegal y la identificación de especies, provenientes de la actividad pesquera, utilizadas en la elabora- ción de alimentos procesados.
Biología de las especies. Los estudios de biología/ecología básica proveen de información de interés sobre las especies explotadas, con la finalidad de un aumento en la eficacia de los méto- dos de pesca y la generación de información sobre el status de la especie/población. Algunas potenciales aplicaciones son el estudio de la composición de tallas de la captura en pesquerías de gran altura mediante el estudio de la expresión génica ligada al crecimiento/edad que permitiría un estimación rápida y fiable de la edad de las capturas, y la investigación clásica de la madura- ción sexual y el estudio de los ciclos biológicos mediante el estudio macro y microscópico lleva- da a cabo mediante el estudio de la expresión de diversos genes o presencia de determinados pro- ductos génicos, directamente relacionados con los mecanismos de maduración sexual.
Diversidad Biológica. La Convención sobre Diversidad Biológica es un tratado medioambiental global presentado durante la Convención de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo en Río de Janeiro en 1992 que declara la conservación de la diversidad biológica de interés común para la humanidad, siendo una parte integral del desarrollo sosteni- ble. Es el primer acuerdo global y exhaustivo que tiene en cuenta todos los aspectos de la diver- sidad biológica: recursos genéticos, especies y ecosistemas.
Sus objetivos son: la conservación de la diversidad biológica, el uso sostenible de sus componentes y el justo y equitativo reparto de los beneficios surgidos de la utilización de los recursos genéticos. España firma esta Convención el 13-06-92 siendo miembro desde 21-12- 1993, con una clara carencia de datos: “Desafortunadamente, nuestro conocimiento de la bio-
VI Foro dos Recursos Mariños e da Acuicultura das Rías Galegas
diversidad marina a nivel de especies sigue siendo pobre.” (...) cabe suponer que la diversidad de especies de la aguas costeras españolas es la más alta de Europa, aunque se desconozcan las cifras concretas.”(Primer Informe, España, 1995). La actividad pesquera representa una explo- tación directa de la fauna salvaje con graves consecuencias sobre la diversidad biológica mari- na. Por otro lado, el cultivo y la introducción de especies exóticas puede implicar pérdidas de diversidad biológica a nivel local. Por ello es necesario disponer de sistemas que permitan caracterizar la diversidad biológica y monitorizar la evolución del ecosistema involucrado.
Los océanos cubren el 70% de la superficie terrestre y presentan las condiciones idóne- as para albergar la inmensa mayoría de formas de vida. De hecho, de los 33 phyla animales conocido, sólo uno (Ochynophora) es exclusivamente terrestre frente a 21 marinos.
Esta riqueza animal promueve diversas estrategias de alimentación, reproducción y rela- ción, incluyendo la utilización de mecanismos químicos de defensa (o ataque) que a su vez crean una enorme diversidad de moléculas, muchas de ellas con aplicabilidad en Ciencias de la Salud. La cuantificación de la diversidad es compleja, pues las zonas de muestreo son limitadas a la tecnología existente. R. Barnes de la Universidad de Pettysburg en Pensilvania, calcula en unas 220.000 las especies de animales marinos, donde crustáceos, moluscos y cordados son los más representados. Sin embargo, según el National Cancer Institute (www.nci.com), más del 80% de especies con actividad antitumoral pertenecen a grupos de invertebrados filtradores, de cuerpos blandos y fijos a sustrato (esponjas, cnidarios, tunicados, briozoos y algunos moluscos), donde la lucha por el espacio, y las estrategias de defensa ante depredadores promueven la exis- tencia de entidades químicas bioactivas.
Tabla 1.- Compuestos antitumorales procedentes de invertebrados marinos en fase experimental.
ORGANISMO GRUPO METABOLITO LOCALIZACION
Trididemnum solidum Tunicado Didemnin B Caribe
Bugula neritina Briozoo Bryostatin 1 Golfo de California Ecteinascidia turbinata Tunicado Ecteinascidin-743 Caribe
Halichondria okadai Esponja Halichondrin B Okinawa (Japón) Dolabella auricularia Molusco Dolastatin 10 Océano Indico Portieria hornemannii Alga roja Halomon Filipinas
Aplidium albicans Tunicado Aplidine Mediterráneo
Aplysia kurodai Molusco Aplyronine A Japón
Elysia rubefescens Molusco Kahalalide F Hawai
Mycale sp. Esponja Mycaperoxide B Tailandia
Crambe crambe Esponja Crambescidin-816 Mediterráneo
Lissodendoryx sp. Esponja Isohomohalichondrin B Nueva Zelanda (Schwartsmann et al., Marine-derived anticancer drugs. THE LANCET Oncology, Vol 2. 2001)