Una de las especies animales más predominantes en la acuicultura mundial es el camarón patiblanco (Penaeus vannamei).

Impulsando la productividad del camarón patiblanco: la ventaja del microbioma

ESTADOS UNIDOS
Thursday, April 17, 2025, 01:00 (GMT + 9)

El análisis del microbioma se perfila como un potente predictor de la supervivencia y el crecimiento en la acuicultura del camarón.

En un estudio pionero publicado en Applied and Environmental Microbiology, investigadores han revelado un novedoso método para predecir la productividad del cultivo de camarón patiblanco (Penaeus vannamei), mediante el análisis del microbioma del camarón y su entorno. El estudio representa un gran avance en la acuicultura, revelando cómo se pueden aprovechar las comunidades microbianas para mejorar las tasas de supervivencia y el crecimiento de uno de los productos del mar más valiosos del mundo.

Identificación de clados centrales del microbioma asociado al camarón de la acuicultura global. (A) Distribución geográfica de los conjuntos de datos del microbioma recopilados en este estudio. El círculo naranja indica un microbioma asociado al camarón. El cuadrado azul indica el microbioma de agua marina costera. (B) Abundancia relativa media clasificada de taxones bacterianos en los microbiomas asociados al camarón globales. (C) Se desarrolla una tubería bioinformática para identificar clados centrales del microbioma asociado al camarón. Consulte Materiales y métodos para obtener descripciones completas. (D) Una relación de ley de potencia entre el número de grupos filogenéticos N y la frecuencia de aparición de grupos filogenéticos f. (E) Taxonomía representativa de los clados centrales identificados del microbioma asociado al camarón global. El tamaño de los puntos indica la abundancia relativa máxima de un clado en un microbioma. Los acrónimos de las ubicaciones se proporcionan en el panel A. Cdy, China Dongying; Cnb, China Ningbo; Cwz, China Wenzhou; Czh, China Zhuhai; Cmm, China Maoming; Cwc, China Wenchang; Vt, Vietnam; Th, Tailandia; Ma, Malasia; Me, México; Ec, Ecuador; Br, Brasil. Haga clic en la imagen para ampliarla.

Los microbiomas predicen el rendimiento

El equipo de investigación realizó un análisis a gran escala de datos del microbioma de granjas camaroneras en Asia y Latinoamérica, integrando 579 muestras de camarones y 154 de agua de mar. Sus hallazgos revelaron que la composición microbiana puede predecir indicadores clave de productividad:

• En la etapa larvaria, el microbioma es un fuerte predictor de la supervivencia del camarón.
• En la etapa adulta, la calidad del agua cobra mayor influencia, mostrando una mayor correlación con el crecimiento y el peso.

This shift in key environmental drivers through the shrimp’s life cycle provides actionable insight for farm management.

Caracterización del microbioma en un criadero de camarones. (A) Se muestrearon larvas de camarón de 130 tanques con capacidad de 33 toneladas, donde se contó y registró su tasa de supervivencia. Las larvas muestreadas se utilizaron para secuenciar el microbioma y aislar cepas bacterianas. En cuatro tanques seleccionados, se muestrearon todas las etapas de desarrollo, desde nauplio, zoea y mysis hasta postlarvas. También se muestrearon y secuenciaron las posibles fuentes de microbioma, como agua de mar, alimento (microalgas en las etapas de nauplio y zoea, y Artemia en las etapas de mysis y postlarvas), así como probióticos. (B) Similitud entre la composición del microbioma asociado a las larvas de camarón y la composición del microbioma de las posibles fuentes. La similitud se calcula como la disimilitud de 1-Bray-Curtis basada en la abundancia relativa. (C) Los puntos negros muestran la tasa de supervivencia clasificada de las larvas de camarón en 130 tanques. La barra roja muestra la abundancia relativa de V. parahaemolyticus en el microbioma asociado a las larvas de camarón correspondiente. (D) La línea negra indica la riqueza del microbioma asociado a las larvas de camarón en las distintas etapas de desarrollo. Las barras roja y amarilla indican la abundancia relativa de V. parahaemolyticus en las distintas etapas de desarrollo del microbioma de las larvas de camarón y del alimento. Los iconos del camarón y la placa de Petri fueron creados por BioRender. Haga clic en la imagen para ampliarla.

Una visión global de los microbiomas del camarón

Mediante la creación de una base de datos de más de 56 000 variantes de secuencia de amplicones (ASV), los investigadores identificaron diferencias significativas entre los microbiomas asociados a las granjas y las aguas costeras naturales. El entorno acuícola parece seleccionar ciertos taxones microbianos. Si bien las bacterias oceánicas pobres en nutrientes, como SAR11, eran poco frecuentes en los entornos camaroneros, predominaban grupos ricos en nutrientes como Vibrionales, Rhodobacterales y Flavobacteriales.

Es importante destacar que el microbioma del camarón incluye organismos tanto dañinos como potencialmente beneficiosos. Por ejemplo:

• Patógenos: Vibrio parahaemolyticus, agente causante de la **enfermedad de la necrosis hepatopancreática aguda (AHPND)*, continúa amenazando las granjas camaroneras en todo el mundo.
  
• Microbios beneficiosos: Pseudoalteromonas luteoviolacea, parte de la familia Alteromonadales, puede producir compuestos antimicrobianos que inhiben a los patógenos.

La composición del microbioma como un fuerte predictor de la supervivencia de larvas de camarón. (A) Aprendizaje estadístico de la composición del microbioma para predecir la tasa de supervivencia de larvas de camarón. La capacidad de predicción se indica mediante la validación cruzada de exclusión de uno (R²). (B) La tasa de supervivencia observada de larvas de camarón y la predicha por la composición del microbioma mediante la validación cruzada de exclusión de uno. Se excluyeron los 13 tanques donde una proliferación de V. parahaemolyticus provocó el colapso de todas las larvas de camarón. (C) La capacidad de predicción de la composición del microbioma aumenta linealmente con el aumento del número de muestras. En promedio, un aumento cada 10 muestras resulta en un aumento del 2,5 % en la capacidad de predicción. (D) Los taxones muestran la mayor importancia de las características en el aprendizaje estadístico para predecir la tasa de supervivencia de larvas de camarón. Las líneas moradas indican posibles degradadores primarios. Las líneas amarillas indican posibles carroñeros. Haga clic en la imagen para ampliarla.

Supervivencia en Criaderos y Predictores Microbianos

Centrándose en criaderos de camarones en Ecuador, los investigadores descubrieron que el microbioma en etapa temprana es crucial para la supervivencia. Las larvas comienzan con una comunidad microbiana similar al agua de mar, pero esta se desplaza hacia microbios asociados con el alimento (como la Artemia) a medida que se desarrollan. Sin embargo, se observó que los probióticos colonizan deficientemente.

En un estudio detallado de 130 estanques de cultivo, los investigadores identificaron perfiles microbianos que predijeron casi el 50% de la variación en la tasa de supervivencia, incluso después de excluir los estanques destruidos por brotes de Vibrio. Los predictores clave fueron los microbios que degradan polisacáridos, los cuales ayudan a procesar nutrientes y posiblemente a superar a los patógenos.

Análisis genéticos posteriores revelaron que ciertas cepas microbianas habían adquirido genes para:

• Producir vitaminas y factores de crecimiento (p. ej., vitamina B6, lisina).
  
• Degradar proteínas y transportar nutrientes, mejorando la nutrición del camarón.

Transferencia horizontal de genes específicamente adaptativos a un nicho asociado al camarón. (A) Ilustración esquemática del análisis genómico comparativo para identificar genes específicamente adaptativos a un nicho asociado al camarón. Los genes seleccionados son compartidos por aislados abundantes en el microbioma de las larvas de camarón, pero están presentes en ninguno o muy pocos (<10%) de todos los demás genomas disponibles públicamente en los mismos clados taxonómicos. Las puntas coloreadas en negro indican cepas aisladas de las muestras de larvas de camarón. Las puntas coloreadas en gris indican genomas disponibles públicamente en el mismo género que los aislados asociados al camarón. El círculo marrón indica un gen que solo está presente en el genoma de los aislados asociados al camarón, pero no en ningún otro genoma del mismo género. (B) Se identifican un total de 8 genes del microbioma asociado a las larvas de camarón. Los genes marcados con una "R" amarilla son compartidos por los cinco aislados abundantes en el clado Rhodobacterales. Los genes marcados con una "F" morada son compartidos por los cuatro aislados abundantes en el clado Flavobacteriales. Todos estos genes rara vez están presentes en otros genomas de los mismos géneros de bases de datos públicas (<10%). Las secuencias de ARNr 16S de los nueve aislados son 100% idénticas a las de los ASV en el microbioma secuenciado de larvas de camarón, cuyas abundancias relativas máximas en los tanques son de al menos el 1%. Los corchetes indican que los genes están uno al lado del otro en el genoma. (C) Mapa genético de genes adyacentes (pdxA, dapA y rhmD) que experimentan transferencia horizontal entre cinco aislados de géneros distintos en el orden de Rhodobacterales. Los números en el mapa genético indican el nivel de identidad de secuencia de aminoácidos entre homólogos. (D) Mapa genético de dos genes adyacentes (TBDR y un gen de proteína de unión a metales) que experimentan transferencia horizontal reciente entre cuatro aislados de géneros distintos en el orden de Flavobacteriales aislados de un criadero de larvas de camarón en Ecuador, así como sus homólogos en el genoma y metagenoma disponibles públicamente derivados de la acuicultura en diferentes regiones de China. Los seis genes TBDR tienen secuencias 100% idénticas entre sí. Haga clic en la imagen para ampliarla.

Crecimiento de los adultos vinculado a la calidad del agua

En la etapa adulta, muestras de seis granjas ecuatorianas mostraron que los microbiomas del intestino y el hepatopáncreas del camarón ofrecieron un valor predictivo limitado para el crecimiento (R² = 0,16-0,18). Sin embargo, parámetros de calidad del agua como:

• Alcalinidad
  
• Niveles de nitrógeno
  
• Densidad de cianobacterias
  
• Potencial redox

…presentaron un alto poder predictivo (R² = 0,63), lo que sugiere que el manejo de la química del agua es crucial para maximizar el crecimiento del camarón adulto.

El peso corporal del camarón adulto se predice mejor mediante la calidad del agua que mediante la composición del microbioma. (A) Se muestrearon individuos adultos de camarón para la medición del peso corporal y la secuenciación del microbioma del hepatopáncreas y el intestino. La composición del microbioma en el intestino y el hepatopáncreas presenta una correlación significativa. (B) El peso corporal del camarón adulto se puede predecir con precisión mediante parámetros de calidad del agua. (C) Importancia relativa de los parámetros de calidad del agua para predecir el peso corporal del camarón adulto. ORP, potencial oxidorreductor. Haga clic en la imagen para ampliarla.

El Futuro: Ingeniería del Microbioma en Acuicultura

Este estudio destaca la importancia estratégica del microbioma como herramienta para impulsar la eficiencia de la acuicultura. Si bien el microbioma es clave en las primeras etapas del desarrollo del camarón, la gestión de la calidad del agua cobra una importancia crucial posteriormente.

Los investigadores proponen esfuerzos futuros para:

• Crear modelos experimentales con controles ambientales precisos
  
• Explorar los determinantes genéticos del impacto microbiano en el camarón
  
• Utilizar la ingeniería del microbioma para promover selectivamente los microbios beneficiosos y suprimir los dañinos

Con una producción mundial de camarón patiblanco que ya alcanzó los 5,8 millones de toneladas en 2020, los hallazgos ofrecen una hoja de ruta oportuna para mejorar la producción, reducir el riesgo de enfermedades y apoyar la acuicultura sostenible.

Fuente: "A new approach to predicting productivity of Penaeus vannamei aquaculture based on microbiome analysis" – Microbiología Aplicada y Ambiental

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www.seafood.media

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