Mejorar la acuicultura de mariscos mediante la triploidía

Es probable que las ventajas de los bivalvos triploides sean consecuencia de la esterilidad

Se colocaron vieiras triploides en Massachusetts, EE. UU., Para determinar el valor comercial de los triploidios para la industria de la vieira del Golfo. Foto de Richard C. Karney.

La poliploidía es un organismo que contiene más de dos conjuntos comunes de cromosomas en su núcleo. Esta condición, que se debe a la replicación cromosómica sin división celular, puede ocurrir naturalmente o ser causada en condiciones de laboratorio en las primeras etapas del desarrollo. La poliploidía no confunde los OMG en conflicto con la introducción de material genético extraño.

En la naturaleza, poliploidía

La poliploidía natural es un mecanismo importante en el fitomejoramiento. Aproximadamente el 47 por ciento de las plantas con flores son poliploides. Las conocidas variedades de manzanas Stayman, Baldwin y Rhode Island Greening son «poliploides espontáneos».

La poliploidía ha sido ampliamente utilizada por la industria agrícola y se ha encontrado que es segura y aceptada por el público en general. Muchos cultivos alimentarios, como el trigo que ahora se cultiva para pan, Triticum aestivum; papas sudamericanas originales; café; miseria; y las fresas son poliploides. La esterilidad inducida por triploidía también es beneficiosa para la producción de frutas sin semillas que son más fáciles de comer (sandías, plátanos) o de mejor sabor (pepinos menos amargos).

La poliploidía natural también se puede encontrar en animales. Debido a la falta de cromosomas bien definidos en los peces, la poliploidía se ha producido de forma espontánea y persistió en una población de tres clases de peces: Poeciliids vivíparos, Ciprínidos ovíparos y Aterínidos. También se ha encontrado de forma natural en truchas, ranas y animales de reproducción asexual, incluidos gorgojos, saltamontes, salamandras y lagartos. Ciertas células de algunos animales diploides son poliploides, como las glándulas salivales de Diptera y las células hepáticas humanas.

Poliploidía inducida

La poliploidía inducida es menos accesible para los ganaderos debido a problemas metodológicos. En la mayoría de los animales productores de alimentos, la fertilidad es baja y los óvulos no están fácilmente disponibles en el momento de la fertilización, lo que hace que la alta mortalidad relacionada con el tratamiento sea una barrera aún mayor. Sin embargo, los embriones poliploides son más fáciles de producir en organismos marinos, como los moluscos bivalvos y muchas especies de peces, debido a su alta fertilidad y al hecho de que liberan óvulos y espermatozoides en el agua durante la fertilización.

Aunque se han utilizado varios tipos de poliploides en la cría, solo dos parecen ser valiosos para la industria de la acuicultura: triploides con tres juegos de cromosomas (3n) y tetraploides con cuatro juegos de cromosomas (4n).

Bivalvos triploides

Triploidy ofrece un producto hermoso durante todo el año. Foto de Richard C. Karney.

Los moluscos bivalvos triploides han atraído el interés mundial desde principios de la década de 1980 debido a su mayor crecimiento, contenido de carne, sabor y resistencia a las enfermedades. Es probable que estas ventajas se deban a la esterilidad de los triploides, aunque algunas teorías aumentan el potencial de heterosis (mayor ajuste debido a una mayor heterocigosidad) y triploides del gigantismo (aumento del tamaño celular debido a núcleos más grandes).

Los organismos triploides casi siempre son estériles. Su número impar de cromosomas hace imposible que las células logren una meiosis adecuada durante la gametogénesis y produzcan gametos haploides en los animales.

Interés por la esterilidad

La esterilidad es interesante en la acuicultura por varias razones. Primero, la energía que normalmente se dirige hacia la maduración sexual está disponible para el crecimiento somático. Se espera que los triploides adultos sean más grandes que los diploides solo por esta razón. El crecimiento es una prioridad en la industria de la acuicultura y se ha estudiado ampliamente para las especies comerciales.

Los moluscos triploides son significativamente más grandes que los diploides en casi todas las especies estudiadas, incluida la ostra americana (Crassostrea virginica); vieira frescaIroplastos); la ostra perlaPinctada martensii); la vieira nobleChlamys nobilis); y ostras del Pacífico (Crassostrea gigas). Además, los efectos secundarios indeseables de la maduración sexual (hipersensibilidad a las altas temperaturas y patógenos que pueden causar una alta mortalidad) se superan con la esterilidad.

Durante el desove, los huevos se liberan en el agua. Foto de Richard C. Karney.

En segundo lugar, para los mariscos como las ostras, el desove a fines del verano reduce las reservas de glucógeno, lo que afecta el sabor y la apariencia y hace que los animales no sean comercializables. La creación de una ostra estéril supera este problema y proporciona un producto que se puede cosechar durante todo el año. En Francia, las ostras triploides se comercializan desde hace algunos años con el nombre de Four Seasons para resaltar esta cualidad.

Una tercera ventaja de la esterilidad triploide es el potencial de utilizar especies inactivas en la acuicultura en áreas donde pueden competir con especies nativas. En el este de los Estados Unidos en la Bahía de Chesapeake, donde la industria indígena C. virginica Las ostras casi han desaparecido debido a la sobrepesca y las enfermedades, la triploidía ha permitido que las ostras Suminoe (C. ariakensis). Esta nueva especie, que es resistente a las enfermedades, puede ayudar a la industria moribunda.

Sin embargo, la esterilidad de los triploides no es infalible. En casos raros, los organismos triploides maduran naturalmente y producen gametos diploides o regresan parcialmente a diploidía, creando organismos mosaico que son susceptibles al desove de gametos haploides viables.

Producción de triploides

Se utilizan comúnmente dos métodos para producir organismos triploides: terapia de choque en etapa temprana y cruce de la familia tetraploide con diploides convencionales. La inducción de triploides depende del choque térmico, químico o físico durante la meiosis.

Cuando se administra el choque, el cuerpo polar se mantiene dentro del huevo, duplicando efectivamente la cantidad de cromosomas. El conjunto haploide de cromosomas masculinos añadidos durante la fertilización produce un organismo triploide con tres conjuntos de cromosomas.

Cuando se induce triploidia, los rendimientos más altos se deben a choques químicos. Sin embargo, los productos químicos más eficaces suelen ser peligrosos y no cumplen con la aprobación de producción comercial de la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA).

Triploides de tetrapolitas

El uso de reproductores tetraploides para la producción de triploides no requiere productos químicos. Sin embargo, obtener un hato de cría tetraploide no es una tarea fácil.

Teóricamente, los organismos 4n podrían inducirse mediante la inhibición de la primera escisión o adición de blastómeros, pero la mortalidad asociada con estos métodos siempre ha sido extremadamente alta. Esta dificultad se superó en 1994 cuando Ximing Guo y Stan Allen obtuvieron tetraploides altamente viables utilizando células germinales triploides maduras.

Se ha utilizado una patente de propiedad privada para este método para producir una familia de ostras del Pacífico frente a la costa oeste de los Estados Unidos. También se han desarrollado familias de ostras estadounidenses tetraploides para la industria de las ostras en la costa este de los Estados Unidos, pero solo se pusieron a disposición de unos pocos agricultores de Massachusetts para las pruebas previas.

Los triploides producidos a partir de tetraploides parecen ser la mejor opción para la industria de las ostras, incluso si la familia reducida limita la diversidad genética de la descendencia. No solo no están aprobados comercialmente por la FDA, sino que estos triploides parecen significativamente más duros que los triploides inducidos químicamente.

Uso comercial

Las ostras son las primeras especies de crustáceos en ser mejoradas por triploidía y comercializadas comercialmente, aunque actualmente existe interés en estudiar la producción de mariscos duros, vieiras, geoductos y otros triploides. La producción de triploides de vieira es de particular interés porque puede resultar en un músculo aductor más grande que podría comercializarse al final del primer período de crecimiento. Esto excedería los costos y la mortalidad asociados con el período invernal, que generalmente es necesario para que la especie alcance el tamaño comercial.

Las pruebas de rendimiento del crecimiento financiadas por el Centro Regional de Acuicultura del Noreste se están llevando a cabo actualmente para las vieiras en el Golfo. Las vieiras triploides producidas por Martha’s Vineyard Shellfish Group en Massachusetts, EE. UU., Se han desplegado en Rhode Island, Massachusetts y Connecticut para determinar el verdadero valor comercial de esta tecnología para la industria de la vieira del Golfo.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de junio de 2004 de ).

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