Avances en la investigación genética sobre los peces payaso

El pez payaso, comúnmente conocido como el pez payaso falso, es una criatura muy conocida que se encuentra en los arrecifes de coral. Estos peces destacan por su relación cercana con las anémonas marinas, su popularidad en acuarios y sus frecuentes apariciones en películas y dibujos animados. Los científicos estudian estos peces para varios procesos biológicos, incluyendo cómo encuentran sus hogares, su capacidad para ver luz ultravioleta, los roles de machos y hembras en el apareamiento y su forma única de cambiar de género.

Este pez normalmente vive en grupos pequeños, formando un pequeño territorio alrededor de su anémona anfitriona. Este comportamiento facilita su estudio en entornos de laboratorio porque pueden mantenerse en tanques más pequeños mientras muestran comportamientos naturales, como cuidar de sus crías o cambiar de género. Los investigadores pueden criar estos peces en cautiverio, permitiéndoles observar cada etapa de su vida.

Recientemente, los científicos han empezado a usar una tecnología llamada CRISPR/Cas9 para modificar los genes de los peces payaso. Este método implica inyectar materiales específicos en los huevos de los peces para alterar su composición genética. Sin embargo, los investigadores no confirmaron si estos cambios se transmitieron a la descendencia del pez o si podrían establecer líneas estables para estudios a largo plazo.

Para seguir estudiando los peces payaso de manera efectiva, es necesario desarrollar técnicas que aseguren que los cambios genéticos puedan heredarse a la siguiente generación. Esto incluye añadir nuevos genes a su ADN, un proceso llamado transgénesis. Al usar marcadores específicos, los investigadores pueden seleccionar qué células expresan los nuevos genes, permitiéndoles estudiar funciones biológicas o comportamientos específicos.

#Desafíos Actuales

Aunque CRISPR/Cas9 ha mostrado cierto potencial para insertar genes, su efectividad puede variar entre diferentes tipos de células, lo que dificulta lograr los cambios deseados sin mucho trabajo extra. En contraste, un método derivado del pez medaka, llamado sistema de transposón Tol2, ha demostrado ser muy efectivo para añadir genes en otras especies de peces. Este método también se ha adaptado con éxito para su uso en varios organismos no modelo, lo que lo convierte en un buen candidato para la investigación de los peces payaso.

Sin embargo, aplicar el método Tol2 a los peces payaso presenta desafíos únicos. Los huevos de los peces payaso se depositan en superficies sólidas, y su tasa de mortalidad embrionaria es más alta que en otras especies. Además, crear líneas estables de peces payaso Transgénicos aún no se ha logrado, hasta donde saben los investigadores.

En este trabajo, los científicos tuvieron como objetivo desarrollar métodos para crear líneas transgénicas estables de peces payaso. Usaron el sistema Tol2 para crear peces payaso que expresan proteína fluorescente verde (GFP), lo que permite a los investigadores rastrear la presencia del nuevo gen. También describieron métodos para la inyección de materiales en los huevos, incubación, cría de las larvas y verificación de la presencia del nuevo gen.

#Cuidado y Condiciones de los Animales

Los peces payaso utilizados en este estudio fueron criados en cautiverio a partir de peces originalmente obtenidos de un proveedor o donados por otro investigador. Se alojaron en acuarios que contenían 20 o 25 galones de agua. El agua se mantenía en condiciones específicas para asegurar que los peces permanecieran sanos. Esto incluía mantener un nivel adecuado de salinidad, temperatura y pH, junto con un horario regular de luz para imitar los ciclos naturales de día y noche. A los peces se les proporcionó un sitio de anidación adecuado y se les alimentó con comida de alta calidad dos veces al día.

#Preparación para la Inserción de Genes

Para llevar a cabo el proceso de inserción de genes, los investigadores prepararon construcciones de ADN específicas para ayudar a insertar el nuevo gen en los peces payaso. Esto implicó crear ADN plasmídico, que sirve como vehículo para llevar el gen. Además, crearon ARN que era necesario para que el sistema Tol2 funcionara en los peces payaso.

Las parejas de peces payaso normalmente desovan cada pocas semanas por las tardes. Durante el desove, las hembras exhiben comportamientos y señales físicas distintivas que indican que están a punto de poner huevos. Después de poner los huevos, el macho los fertiliza. Las puestas suelen constar de alrededor de 1,000 huevos. Después de esperar un corto tiempo para la fertilización, los investigadores recolectaron los huevos para microinyección.

Para preparar los huevos para la inyección, los investigadores retiraron cuidadosamente los huevos de sus baldosas de desove y los colocaron en filas ordenadas para facilitar el proceso de inyección. También mantuvieron los huevos en un contenedor de agua salada para evitar que se secaran.

#Proceso de Inyección

Los investigadores hicieron agujas diminutas para inyectar los materiales genéticos en los huevos. El tamaño de la punta de la aguja era crítico, ya que una aguja demasiado pequeña podría doblarse o romperse, mientras que una aguja demasiado grande podría causar daño y aumentar las posibilidades de mortalidad en los huevos. Los investigadores encontraron que un diámetro de punta de aguja entre 5 y 9 micrómetros era óptimo.

Para las inyecciones, los huevos se inyectaron con una solución que contenía agua, sal, colorante alimentario para ver mejor la solución, ARN para el sistema Tol2 y ADN plasmídico que lleva el gen GFP. Cada huevo recibió una pequeña cantidad de la solución, y la inyección se realizó cuidadosamente para minimizar el daño.

Los huevos fueron devueltos a un entorno de incubación donde se mantuvieron las condiciones para apoyar su desarrollo. Los investigadores monitorearon de cerca los huevos y verificaron la tasa de supervivencia de los embriones inyectados.

#Incubación y Tasas de Supervivencia

Los investigadores colocaron los huevos inyectados en tanques diseñados para incubación artificial, asegurando que los huevos recibieran suficiente aireación y protección contra posibles infecciones. Buscaban diferencias en las tasas de supervivencia entre los embriones inyectados, los embriones de control y aquellos criados por sus padres.

Realizaron varios experimentos para identificar los mejores métodos para reducir las tasas de mortalidad y mejorar la supervivencia de los embriones inyectados. Esto incluyó comparar diferentes técnicas de esterilización para los tanques de incubación y probar varios baños para proteger a los embriones de infecciones.

Los investigadores encontraron que, aunque muchos factores contribuyeron a la supervivencia de los embriones, los embriones incubados artificialmente generalmente exhibieron tasas de supervivencia más bajas que aquellos cuidados por sus padres. Además, los embriones inyectados tuvieron tasas de supervivencia aún más bajas en comparación con otros grupos.

Registraron cuidadosamente los factores que influían en las tasas de supervivencia, como el tiempo transcurrido desde que los huevos fueron fertilizados antes de la inyección y los métodos utilizados para la esterilización de los tanques. Se realizaron ajustes en las preparaciones y procedimientos para asegurar los mejores resultados posibles.

#Verificación de Cambios Genéticos

Una vez que los embriones alcanzaron cierta edad, los investigadores los examinaron bajo un tipo específico de luz para verificar la presencia de la proteína GFP. Aquellos embriones que brillaban en verde fueron identificados como portadores exitosos del nuevo gen. Después de este primer tamizaje, los embriones sobrevivientes fueron cuidadosamente incubados y criados hasta la edad adulta.

Los investigadores tomaron pequeñas muestras de las aletas de estos peces para analizar su ADN y confirmar la presencia del gen GFP. Encontraron que una parte de los peces del grupo inyectado efectivamente llevaba el nuevo gen.

#Apareamiento y Crías

Después de confirmar que los peces payaso adultos llevaban el gen GFP, se emparejaron individuos seleccionados con hembras de tipo salvaje (normales) para ver si el transgen podía transmitirse a la siguiente generación. Los huevos resultantes fueron examinados en una etapa posterior para determinar cuántos de los descendientes también llevaban el gen GFP.

Los resultados mostraron que un porcentaje de la primera generación (F1) de crías expresaba el gen GFP, confirmando que el gen se transmitió a través de la línea germinal. Algunos de estos peces F1 fueron luego permitidos para reproducirse, llevando a una segunda generación (F2) de crías. Una fracción significativa de estas larvas F2 también expresó el GFP.

#Conclusiones y Direcciones Futuras

El estudio logró establecer métodos para crear las primeras líneas transgénicas estables de peces payaso utilizando el sistema Tol2. Aunque la tasa de supervivencia general para los embriones inyectados fue baja, el gran número de huevos producidos por los peces payaso permitió a los investigadores generar suficientes líneas transgénicas a pesar de estos desafíos.

La capacidad de crear peces payaso transgénicos abre nuevas oportunidades para la investigación. No solo se pueden usar para investigar preguntas biológicas básicas, sino que estos peces también pueden ayudar a explorar comportamientos complejos relacionados con la reproducción, territorialidad e interacciones con su entorno.

En el futuro, los investigadores planean crear peces payaso que expresen varios genes relacionados con funciones específicas, permitiendo estudios más refinados en el laboratorio. Esta capacidad de generar líneas transgénicas en peces payaso es un avance emocionante tanto para la comunidad científica como para la biología marina.

Las técnicas desarrolladas en este estudio serán fundamentales para futuras investigaciones sobre los peces payaso y sus parientes, llevando a nuevos conocimientos sobre su biología y ecología. Este trabajo demuestra el potencial de usar herramientas genéticas para mejorar la comprensión del comportamiento y desarrollo animal. A medida que el campo de la investigación genética continúa creciendo, las posibilidades para los peces payaso como organismos modelo son casi infinitas.