Los peces que “vienen de las nubes”

En otoño, cuando empiezan las lluvias en la planicie costera del este del país y en las tierras bajas de las cuencas de los ríos Uruguay y Negro, aparecen masas de agua temporales, asociadas al desborde de ríos y arroyos. En ese momento, una peculiar comunidad de seres vivos se desarrolla y acompasa la dinámica de esos ambientes heterogéneos en el espacio y en el tiempo. Los peces anuales son parte de esta comunidad, caracterizada por un rápido crecimiento, apogeo y declive de su población. Durante su ciclo de vida y una vez alcanzada la madurez sexual, los adultos de estas especies se reproducen a diario y luego mueren, justo cuando termina la estación lluviosa y comienza la estación seca. Al año siguiente, con las primeras lluvias otoñales, eclosiona una nueva generación de peces, que reinician el ciclo de vida. La aparición de estos juveniles, a pocas horas de formados los charcos, explica el dicho popular que alude a peces que “vienen de las nubes”. Las especies que presentan este ciclo de vida han sido descritas únicamente en América del Sur y en África.

¿Por qué estos peces pueden sobrevivir los ciclos de sequía? La clave está en los embriones, que permanecen enterrados en el fondo de los charcos durante la ausencia de agua; son resistentes a la desecación y exhiben un patrón de desarrollo diferente al resto de los peces no anuales. Los distinguen las detenciones reversibles del desarrollo (diapausas), durante las cuales las actividades vitales de los embriones se ven reducidas hasta que los parámetros ambientales vuelven a ser favorables para continuar su crecimiento. La entrada, permanencia y salida de las diapausas están controladas por factores genéticos, que están en constante “diálogo” con factores ambientales.

La existencia de las diapausas -sumado a que son los vertebrados con el ciclo de vida más corto que se conoce, con una etapa adulta de aproximadamente tres meses en algunas especies africanas y de ocho meses en las sudamericanas- los ha convertido en un modelo de investigación privilegiado en estudios de desarrollo embrionario y de envejecimiento, que abarcan los dos extremos de su ciclo de vida.

La resistencia de estos embriones a diversos factores de estrés ambiental, como la falta de agua, de oxígeno (anoxia) y cambios bruscos de temperatura, entre otros, los convierte en un ejemplo de vertebrados capaces de soportar condiciones extremas (extremófilos). Responder a los interrogantes relacionados con la regulación de las diapausas es un desafío para la ciencia básica, la biotecnología y la biomedicina. Este último aspecto tiene potencial aplicación en la criopreservación de células y tejidos con destino a trasplantes y la búsqueda de nuevas terapias para la recuperación de órganos afectados por estados de hipoxia/anoxia que ocurren durante determinadas patologías.

Las manifestaciones individuales de la senescencia o envejecimiento se detectan en estos peces tanto en la naturaleza como en condiciones de laboratorio, algo que los posiciona como un valioso modelo en estudios de envejecimiento animal. Las altas tasas metabólicas a las que están sometidos durante los períodos de crecimiento rápido han sido vinculadas a la acumulación de daño en el ADN de las mitocondrias (distinto del ADN del núcleo celular) desde estadios tempranos del desarrollo en adelante. Estos hallazgos concuerdan con una de las teorías sobre el envejecimiento animal, que destaca el rol preponderante de las mitocondrias en el desencadenamiento de estos procesos que conducen a la muerte celular programada. Estas investigaciones, además, sugieren la idea de que el envejecimiento es un proceso continuo e irreversible. Un sorprendente descubrimiento es el genoma “gigante” que poseen las especies de peces anuales del género Austrolebias, cuyo tamaño es similar al del genoma humano. Esta cantidad de ADN en los núcleos de las células no tiene antecedentes dentro de los genomas diploides de otros peces de la misma clase hasta ahora reportados. Curiosamente, al igual que en el genoma humano, se constata la presencia de secuencias dispersas de ADN altamente repetido y con capacidad de movilizarse dentro del propio genoma (retrotransposones). En el caso de este género de peces anuales, esto puede haber potenciado la inestabilidad del genoma y la ocurrencia de reordenamientos en los cromosomas, que podrían haber dado origen a nuevas especies durante el Pleistoceno (2,5-0,01 millones de años).

Las poblaciones locales de estas especies, distribuidas en charcos aislados entre sí, están interconectadas por la migración de individuos entre ellos cuando ocurren inundaciones periódicas. Los efectos acelerados del cambio climático y la irregularidad en los regímenes de lluvias son un gran desafío para las poblaciones nativas de peces anuales, cuyo ciclo de vida depende enteramente de la dinámica temporal de los charcos en los que habitan. Esto requiere estrategias de conservación basadas en el conocimiento de estos organismos, de sus poblaciones y de estudios interdisciplinarios, que permitan comprender el potencial de adaptación de estos organismos con genomas gigantes y dinámicos en relación a condiciones ambientales cambiantes e inestables.

Desde la década de 1960, este grupo de vertebrados ha centrado la atención de apasionados investigadores nacionales e internacionales. El profesor Raúl Vaz-Ferreira, en la antigua Facultad de Humanidades y Ciencias, generó los primeros aportes vinculados a la sistemática y la eco-etología a nivel local.

Desde ese momento y debido a las singularidades de los peces anuales antes mencionadas -a las que se suma una gran variabilidad a nivel morfológico, cromosómico y molecular, y también en los procesos de neurogénesis-, ha surgido un creciente interés por profundizar en el conocimiento de su biología. La evidente necesidad de un abordaje interdisciplinario ha constituido a estos peces silvestres en un modelo desafiante y novedoso como foco de abordajes en biología del desarrollo, sistemática, evolución, biogeografía, ecología y neurobiología comparada y más recientemente en genómica, transcriptómica y proteómica. La Facultad de Ciencias congrega, a nivel académico, la investigación de todos estos aspectos de manera única y original, integrando además colaboraciones internacionales.