Por Norma Herrera Evaluar durante seis meses el efecto de la acidificación del océano en abulones rojo y azul mediante un experimento que estudiará diversos parámetros biológicos, transcriptómicos y metabolómicos es el objetivo de un proyecto financiado por Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA, por sus siglas en inglés), al Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California (CICESE). Enfocada en apoyar proyectos que permitan evaluar cómo la acidificación del océano puede afectar los productos del mar que consumen los seres humanos, la IAEA financió trece proyectos a nivel mundial, entre los cuales se encuentra “El impacto de la acidificación del océano en las respuestas fisiológica y transcriptómica del abulón rojo (Haliotis rufescens) en la costa del Pacífico de México”, señala en entrevista la Dra. Victoria Díaz Castañeda, investigadora del Departamento de Ecología Marina del CICESE. Proyecto internacional y equipo multidisciplinario en un nuevo laboratorio Para realizar este proyecto se suma la experiencia de cinco investigadores, de tres departamentos (Acuicultura, Ecología Marina y Biotecnología Marina), de dos divisiones académicas (Oceanología y Biología Experimental y Aplicada) del CICESE, un equipo multidisciplinario integrado por las doctoras Victoria Díaz Castañeda, Fabiola Lafarga de la Cruz, Clara E. Galindo Sánchez, Denise Re Araujo, y el Dr. Fernando Díaz Herrera. Además, con equipo de multiestresores altamente especializado, el proyecto ha dado vida al nuevo Laboratorio de Estudios Multidisciplinarios de Organismos Acuáticos (LEMOA), que une los conocimientos y las capacidades probadas de cinco laboratorios del CICESE: el de Ecofisiología y el de Genómica Funcional de Organismos Marinos, de la DBEA, y los de Producción de Organismos Acuáticos, de Genética Acuícola y de Ecología del Bentos, de la División de Oceanología.

Para evaluar los efectos de la acidificación, los investigadores del CICESE diseñaron un experimento con 1250 organismos: 630 organismos juveniles de abulón rojo (Haliotis rufescens) grandes y 620 chicos en calceína, de dos tallas: de 2-3 cm y de 1-2 cm, los cuales estarán sometidos a dos niveles de pH: 7.6 y 7.8, que son acidificados, y el control que será de 8.1 pH. Debido a que en el CICESE la investigación y docencia van de la mano, el estudiante del Programa de Doctorado en Ciencias en Acuicultura M. en C. Jesús Roberto Oyervides Figueroa, bajo la dirección y codirección de las doctoras Fabiola Lafarga y Clara Galindo, respectivamente, comparará resultados con tres especies de abulones: rojos, azules e híbridos (rojo-azul). Así, en el Laboratorio de Estudios Multidisciplinarios de Organismos Acuáticos ya puede observarse el experimento ampliado a 2510 abulones: a los 630 rojos, se suman 630 de abulón azul (Haliotis fulgens), 630 de abulones híbridos (Haliotis rufescens x Haliotis fulgens) más los 620 abulones rojos cuya concha fue marcada con calceína, que es un marcador fluorescente que se incorpora a la estructura de carbonato de calcio del molusco y permite evaluar su tasa de calcificación. Durante los seis meses que durará este estudio, se analizarán: crecimiento, supervivencia, respiración, consumo de oxígeno, excreción, sistema inmunológico, calcificación, la integridad y densidad de las conchas, elasticidad, expresión de genes y metabolómica. Los animales serán alimentados con dieta fresca basada en la macroalga Macrocystis pyrifera, principalmente, y otras algas como Gracilaria sp. y Ulva lactuca. Cada mes, se harán mediciones tanto fisiológicas como biométricas para observar probables alteraciones en los animales. También se tomarán muestras para transcriptómica y metabolómica, para saber qué genes se activan en los diferentes procesos biológicos, y qué metabolitos producen las abulones durante la acidificación. Algunos de los procesos biológicos importantes son la calcificación, el metabolismo energético y el crecimiento. Concretados los seis meses del experimento, los moluscos permanecerán durante dos meses más en los acuarios, sin someterlos a acidificación, para evaluar si es posible que los organismos se recuperen o no de los efectos de la acidificación. Un problema global La acidificación del océano es un problema global que afecta a todos los países del planeta. El Observatorio Mauna Loa (Hawai, EUA) es un referente en el muestreo del dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera desde 1950. De acuerdo con información proporcionada por la Dra. Victoria Díaz Castañeda, antes de la época industrial, a mediados de 1700, había 280 ppm en la atmósfera, actualmente hay 420 ppm. Este aumento del CO2 atmosférico se debe principalmente a la quema de combustibles fósiles, la deforestación y la producción de cemento, entre otras actividades humanas. El océano nos brinda un gran servicio al absorber alrededor de 28% del CO2, es un gran amortiguador del CO2 atmosférico y cuando éste es absorbido por el mar se transforma en ácido carbónico y provoca un descenso en el pH del agua de mar. Por eso, se dice que hay una tendencia a la acidificación del océano. A más CO2 en la atmósfera, más absorción del dióxido de carbono por el océano y más acidificación, la cual, entre otras consecuencias, dificulta el proceso de calcificación, que es la formación de estructuras de carbonato de calcio por organismos como los corales, los moluscos y los crustáceos, entre otros.

Señala la Dra. Díaz Castañeda: “Hay una creciente preocupación porque en los últimos años estos cambios han sido rápidos y varios organismos tendrán dificultades para adaptarse. Algunos estudios han reportado que, en peces, por ejemplo, se altera la neurotransmisión. De manera innata los peces se esconden y huyen de sus depredadores; ahora se observa que, en algunos casos, sucede lo contrario, son atraídos por el olor del depredador. En algunas especies de invertebrados, como los camarones, se observa que su exoesqueleto pierde transparencia, se vuelve opaco, y así son fácilmente detectados por sus depredadores. La acidificación también afecta a los moluscos, equinodermos, anélidos poliquetos y todo ello a la biodiversidad, así como impactos socioeconómicos”. Al final del experimento mediremos la densidad de las conchas y las propiedades mecánicas (dureza y elasticidad), para ver cómo son afectadas por la acidificación. ¿Por qué abulón? Los organismos que forman parte de este experimento hicieron mudanza del Laboratorio de Producción de Organismos Acuáticos al nuevo Laboratorio de Estudios Multidisciplinarios de Organismos Acuáticos (LEMOA), donde 2510 abulones rojos, azules e híbridos han sido distribuidos en 30 acuarios dispuestos en tres estantes (racks). México ocupa el sexto lugar en la lista mundial de reproductores de abulón, por lo cual representa un importante recurso pesquero y acuícola para el desarrollo socioeconómico en la península de Baja California. Sin embargo, la producción disminuye al paso de los años: de pescar 774 toneladas en 2008, se disminuyó a aproximadamente 330 toneladas en 2021, dice en entrevista la Dra. Fabiola Lafarga, investigadora del Departamento de Acuicultura. Ella ha trabajado durante años para generar metodologías y estrategias que permitan producir semillas puras e híbridas, para repoblar las especies de abulón e incrementar su uso en la industria acuícola. Actualmente, el proyecto de producción de semillas de abulón del CICESE cuenta con tres lotes: 1,866 semillas de 4.4 meses; 80,000 semillas de 2.7 meses y, recientemente, se sembraron 3 millones de larvas competentes obtenidas en colaboración con la granja Abulones Cultivados. Este laboratorio a través de los años ha distribuido alrededor de 50 mil semillas a las cooperativas involucradas. Producir las semillas ha requerido años de investigación básica sobre aspectos reproductivos de las diferentes especies de abulón nativas de esta región, precisa Fabiola Lafarga, quien coordina los esfuerzos de estudiantes, practicantes y residentes, técnicos académicos e investigadores de los departamentos de Acuicultura, Biotecnología Marina e Innovación Biomédica del CICESE. Así, en el proyecto financiado por la IAEA no sólo se consideró la importancia socioeconómica de este recurso pesquero sino, además, la experiencia en las investigaciones sobre abulón realizadas en el CICESE. Diseño y puesta en marcha del sistema acuícola El Dr. Fernando Díaz Herrera, investigador del Departamento de Biotecnología Marina del CICESE, fue el encargado de diseñar y poner en marcha el sistema de recirculación cerrado con recambio continuo de agua del LEMOA. El sistema está compuesto por 30 acuarios dispuestos en tres estantes; cada acuario tiene en la entrada dos tubos que sirven como control y, además, para hacer un desagüe discontinuo. Es un desagüe que tarda un tiempo en succionar el agua, lo cual permite que se mantenga constante el nivel de agua y sirve como un sifón. Al mismo tiempo que recambia el agua, la limpia. “Cuando tuvimos claro cuáles eran los objetivos del proyecto, diseñamos, optimizamos y armamos el sistema; lo más complejo fue la calibración para mantener de manera precisa el pH en los dos valores acidificados –pH 7.6 y 7.8– y de control –pH 8.1. Para mantener el sistema con esos valores, se tienen dos tanques de CO2 que están calibrados para estar funcionando a través de los Aquamedic, un sistema alemán computarizado.” Cuando el Aquamedic detecta que hay un cambio de pH, abre una válvula solenoide para que el flujo de CO2 mantenga constante el pH de acuerdo con lo programado tanto en los reservorios como en los tanques experimentales, explica Fernando Díaz. Este sistema funcionará de manera constante durante los seis meses que durará el experimento. Al término del lapso, los animales permanecerán en sus acuarios dos meses con pH constante 8.2, para ver si se recuperan del efecto de acidificación al cual fueron sometidos. En la instalación del sistema y en el monitoreo de los organismos participan activamente los maestros en ciencias Leonel Pérez Carrasco y Marla Itzel Macías Contreras, técnicos de Biotecnología Marina. Herramientas ómicas La Dra. Clara Galindo Sánchez, investigadora del Departamento de Biotecnología Marina, quien tiene a su cargo el laboratorio de Genómica Funcional de Organismos Marinos, y que cuenta con equipo especializado, participará en este proyecto internacional utilizando herramientas ómicas para entender las respuestas a corto y a largo plazo en cuanto a la acidificación de los abulones. “Cuando haces estudios de expresión de genes, que es básicamente lo que se hará en este experimento, hay varias herramientas: análisis de RNA-SEQ y de qPCR. Nosotros optamos por qPCR o PCR cuantitativo en tiempo real, que consiste básicamente en amplificar miles de veces un gen y cuantificar cuántas veces está expresando ese gen en comparación con un blanco o con un control. Elegimos esta herramienta porque en colaboración con la doctora Fabiola Lafarga ya tenemos varios transcriptomas (conjuntos de moléculas de ARN en una célula o grupo de células) de los abulones y decidimos que tenemos preguntas ya más dirigidas”, explica Clara Galindo. Así, eligieron genes que tienen importancia en calcificación, en estrés oxidativo, en ciertos procesos que son importantes para que el organismo pueda sobrevivir, pero también les darán un indicio del posible efecto del pH, sobre todo, en este caso, respecto a la calcificación. “Es un proyecto multidisciplinario muy interesante porque al mismo tiempo se medirá la calcificación a nivel físico y morfológico: ¿qué tanto crece el organismo?, ¿qué tanto crece la concha?, ¿qué tanto o no la acidificación afecta al organismo? Poder integrar diversos parámetros redundará en resultados muy importantes.” Además, continúa Clara Galindo, hay otro parámetro importante que se quiere medir, los metabolitos. A través de la metabolómica, sabremos qué tipos de metabolitos producen estos organismos en diferentes pH. ¿Por qué es importante? porque estos trabajos se replicarán en diferentes partes del mundo, por lo cual hay que tratar de homologar lo más posible todos los parámetros a medir para que, en algún punto, puedan ser comparables con otras especies, pero bajo el mismo efecto: la acidificación de los océanos. Colaboración con la IAEA La relación con la IAEA cultivada por la Dra. Victoria Díaz Castañeda, se remonta a fines de 2016 cuando recibió el apoyo para realizar en Ensenada, el 2º. Curso Latinoamericano sobre la Acidificación de los Océanos. Con ese buen precedente, la investigadora del Departamento de Ecología Marina propuso a sus colegas del CICESE someter el proyecto con el abulón rojo como protagonista de la puesta en marcha del Laboratorio de Estudios Multidisciplinarios de Organismos Acuáticos (LEMOA), ubicado en el área de Biotecnología Marina, y que a futuro servirá para realizar estudios similares con otros organismos, con fines de investigación y, potencialmente, como prestación de servicios a empresas acuícolas.