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«Hemos supuesto que los cambios en las hormonas tiroideas han sido importantes para el desarrollo normal de los esguines, pero no hemos sabido cómo se activa la hormona y sus funciones específicas», dice Lars Ebbesson. Los investigadores de Uni Research Environment han encontrado ahora importantes pistas que pueden proporcionar una respuesta.
Un nuevo estudio muestra que la luz -el aumento de la duración del día en primavera- afecta a los procesos de desarrollo en el cerebro de los peces durante la esmoltificación. En un nuevo estudio que se acaba de publicar en Current Biology, Ebbesson y sus colegas descubrieron que la luz aumenta la producción de una enzima especial, la deiodinasa de tipo 2, que activa la hormona tiroidea en el cerebro de los esguines. Esta enzima estimula al pez para que se prepare antes de salir al agua salada.
También encontraron un cambio importante en la deiodinasa tipo 2 paralog en las branquias. Las branquias son importantes para regular el equilibrio de la sal en los peces. En el estudio, descubrieron que este paralog de la deiodinasa que activa la hormona tiroidea en las branquias sólo aumenta cuando el pez llega al agua salada.
El presente estudio puede explicar por qué los trabajos anteriores sobre las hormonas tiroideas y el desarrollo de las branquias en los esguines, que se han centrado en la transformación de parramento de agua dulce, han encontrado que las hormonas tiroideas tienen un papel mínimo.
Cambios de control
«Nuestros hallazgos aumentan nuestra comprensión de la regulación y activación de las hormonas específicas de cada órgano. Esto nos permite comprender mejor cómo las señales ambientales, como la luz y la sal, controlan los cambios fisiológicos», afirma Ebbesson. Es el jefe del grupo de Biología Integrativa de Peces de la Uni Research Environment.
El trabajo reciente es una colaboración junto con los investigadores senior Tom Ole Nilsen y Sigurd Handeland de su grupo, los profesores David Hazlerigg de la Universidad de Tromsø y Sam Martin de la Universidad de Aberdeen. El grupo también colabora en el proyecto FRIMEDBIO «The smolt brain model: Desentrañando la regulación natural de la plasticidad neural». El proyecto, de tres años de duración, está financiado por el Consejo de Investigación de Noruega.
«En este proyecto, estamos explorando cómo el medio ambiente y la genética regulan la plasticidad neuronal en la mitad de la vida, dice Ebbesson.
Nueva visión
«En conjunto, estos resultados proporcionan una nueva visión de las formas en que se regula la esmoltificación y las formas en que el medio ambiente afecta a esta transición especial de agua dulce a agua salada», dice Ebbesson.
Ebbesson y sus colegas han puesto en marcha ahora un nuevo proyecto FRIMEDBIO de tres años de duración «Luz & Sal — Paralogos de la hormona tiroidea deiodinasa & la evolución de la estrategia compleja del ciclo vital en los salmónidos» para aprender más sobre la relación entre la luz, la regulación de la sal y la transformación en la que los peces se convierten en esguines.
Entre otras cosas, Integrative Fish Biology at Uni Research ha descubierto previamente que el salmón puede ser molestado por el estrés crónico leve. Descubrieron que el estrés crónico puede ser un factor que contribuye a impedir que el salmón encuentre el camino de vuelta a sus ríos.
Esto es cierto porque el entorno afecta a la capacidad de aprendizaje de los peces. Si el entorno es deficiente durante un periodo prolongado, su capacidad de aprendizaje disminuye. Los investigadores demostraron que los peces expuestos a una mala calidad del agua tenían un mayor riesgo de desarrollar un estrés crónico leve y una respuesta neuronal deteriorada cuando se les desafiaba. La solidez mental y fisiológica de los peces proporciona información importante sobre cómo afrontarán los retos en el futuro. Este es un nuevo ejemplo de las formas en que Ebbesson y sus colegas utilizan la neurobiología integradora para ayudar a aclarar algunos de los misterios de la biología.
Quieren encontrar más respuestas
El grupo de investigación se esforzará ahora por convertirse en un Centro de Excelencia en Neurobiología Integrada de Peces. El objetivo es crear un entorno que sea un pilar importante para los investigadores de la biología y la evolución de los peces, tanto a nivel nacional como internacional.
«El cerebro es el regulador central de la mayoría de los procesos biológicos y, sin embargo, sólo unos pocos grupos de investigación dispersos estudian el funcionamiento del cerebro de los peces en Noruega. En un país en el que el pescado desempeña un papel tan importante en la sociedad, un centro que pueda aportar nuevos conocimientos sobre importantes cuestiones fundamentales de la función cerebral también repercutirá en la gestión de las poblaciones de peces salvajes y en la mejora de las prácticas de acuicultura», afirma Ebbesson.
El centro permitirá a los investigadores profundizar en la regulación y las funciones específicas del cerebro de los peces. A través de la investigación aquí, podrán llegar a respuestas importantes para ayudar tanto a los que trabajan con peces como a los que trabajan con personas. Aquí también se ampliarán y centralizarán los recursos tecnológicos y las bases de datos neuroanatómicos. El trabajo para desarrollar esto ya está en marcha.
«No creemos necesariamente que los peces y los humanos sean iguales, pero los mecanismos en el cerebro ocurren de manera similar para los peces que para los humanos. Si comprendemos mejor lo que ocurre en el cerebro de los peces, también podremos entender mejor el cerebro humano», afirma Ebbesson.
El cerebro de los esguines
Ebbesson también destaca que el conocimiento del funcionamiento del cerebro de los peces será importante para la industria acuícola. Entre otras cosas, podrán predecir y regular cómo se verán afectados los peces por los cambios ambientales.
El grupo de investigación de Bergen es único porque su trabajo es muy interdisciplinar. El nuevo centro ofrecerá a los investigadores conocimientos y herramientas completamente nuevos.
Enfoque interdisciplinar
El Centro de Excelencia en Neurobiología Integrada de Peces (SIFN) estará dirigido por Ebbesson. Ha estado afiliado a la Universidad de Bergen desde que se trasladó a esta ciudad como becario postdoctoral en 2000. En 2006, fue contratado en Uni Research, y en 2009 puso en marcha el grupo de investigación Biología Integrativa de Peces y la Red de Neurociencia de Peces en Bergen.
Esto posteriormente evolucionó a la Red de Neurociencia del Comportamiento de Peces de NORDFORSK (BeFiNe), que ahora forma parte del proyecto COPEWELL de la UE. En otoño de 2015, el grupo de investigación tratará de convertirse en un Centro de Excelencia.
El centro estudiará los mecanismos evolutivos y ambientales que controlan el desarrollo y los cambios funcionales en el cerebro de los peces. Se trata de una iniciativa conjunta con las universidades de Bergen, Tromsø y Oslo, en cooperación con el Instituto Noruego de Investigación Marina, el Centro Internacional Sars de Biología Molecular Marina y expertos internacionales de Japón, Estados Unidos y Europa.
«Líder mundial»
«El centro de aquí de Bergen se convertirá en líder mundial», afirma Ebbesson.
La clave del éxito radica en el hecho de que el centro combinará los conocimientos de varios campos de la neurociencia, la neuroanatomía funcional, el comportamiento, la biología molecular, la bioinformática, la ecología y la fisiología de los peces.
«Este tipo de enfoque integrador es importante para resolver los retos de la regulación de las transiciones del ciclo vital, la motivación del comportamiento y la modulación ambiental y genética de la adaptación. En la actualidad hay pocos investigadores en el mundo capaces de tener este tipo de enfoque integrador», afirma Ebbesson.