Pequeños aumentos en la temperatura del agua tienen consecuencias a largo plazo para la biología de los peces

Incrementos de sólo 2°C durante los primeros estadios de desarrollo, causan alteraciones de la metilación del ADN y en la expresión de genes claves para la supervivencia, desarrollo y crecimiento de los peces. El descubrimiento, realizado por científicos del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, se publica en la revista Scientific Reports.

  • Es el primer estudio que integra la epigenética para mostrar que incrementos de temperatura de la magnitud prevista en los modelos más recientes sobre cambio climático tienen consecuencias perdurables.
  • La epigenética estudia cómo los factores ambientales afectan a la maquinaria genética para producir los caracteres que observamos (el fenotipo).

Un ejemplar de lubina. Foto: Òscar Sagué.En poblaciones naturales de peces, las temperaturas elevadas asociadas al calentamiento global pueden causar cambios en los rasgos del fenotipo, como el tamaño o en los órganos reproductivos. Sin embargo, sigue siendo un misterio el mecanismo: de qué forma los factores ambientales son percibidos e integrados en las modificaciones químicas que afectan a la expresión de los genes. Esto es lo que estudia la epigenética y es un tema central en el estudio de la biología del desarrollo en un contexto ecológico. 

Ahora, científicos del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC acaban de publicar un trabajo que demuestra por primera vez en peces que incluso pequeños incrementos de temperatura, de 2ºC,  como los contemplados en los últimos modelos de cambio climático, causan cambios significativos en la metilación del ADN. El trabajo, del cual la primera autora es Dafni Anastasiadi, se publica hoy en Scientific Reports.

La metilación del ADN es un cambio químico singular previo al proceso de silenciación o expresión de un gen. Es un mecanismo de los denominados “epigenéticos”: modulan la expresión de los genes sin modificar su secuencia de nucleótidos, y pueden verse influidos por factores ambientales.

Francesc Piferrer, profesor de investigación del CSIC en el ICM, y director de la investigación, explica: “Nuestro estudio muestra que temperaturas elevadas y constantes o cambios de temperatura tras la aclimatación, todas ellas dentro del rango predicho por los últimos modelos de calentamiento global (de 2 a 4°C ), causan diferencias en la metilación global del ADN y en la expresión de genes relacionados con la respuesta al estrés, el crecimiento de los músculos y con la formación de órganos, entre otros. Todos ellos son esenciales para la supervivencia y el desarrollo.”

Piferrer destaca que estos efectos dependen del estadio, ya que son evidentes en larvas pero no en juveniles, aunque no se puede descartar que también se den efectos en juveniles si el aumento de temperatura es mayor o más prolongado.

Para el trabajo, los científicos han experimentado con larvas y juveniles de lubinas, que han cultivado y expuesto a incrementos de temperatura de 2 y 4 ºC. 

En los últimos años se está acumulando evidencia sobre el impacto de los factores ambientales en los mecanismos epigenéticos que regulan directamente la expresión génica y conducen a consecuencias fenotípicas duraderas. También es cada vez más evidente que los cambios epigenéticos contribuyen a la plasticidad fenotípica observada. 

Tal como defienden los autores, los estudios futuros sobre las posibles consecuencias del cambio climático en los ecosistemas marinos en general, y en los peces en particular, , también deberían considerar este tipo de efectos. Asimismo, “los muestreos de campo para determinar efectos deberían tener en cuenta la existencia de periodos sensibles durante el desarrollo temprano”.

Artículo de referencia:

Anastasiadi, D., Díaz, N., Piferrer, F., 2017. Small ocean temperature increases elicit stage-dependent changes in DNA methylation and gene expression in a fish, the European sea bass. Scientific Reports, 7.

 

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