La capacidad de los patógenos para persistir en los sistemas de cultivo sigue siendo uno de los mayores desafíos sanitarios para la acuicultura moderna. Ahora, una nueva investigación desarrollada por científicos de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong revela que Flavobacterium columnare, agente causal de la enfermedad de Columnaris, puede sobrevivir durante largos períodos sin alimento gracias a sofisticados mecanismos epigenéticos reversibles, un hallazgo que podría modificar las estrategias de bioseguridad y descanso sanitario utilizadas actualmente en la industria.
La enfermedad de Columnaris es considerada una de las infecciones bacterianas más graves y extendidas en la acuicultura de agua dulce. Afecta a especies de alto valor comercial, incluyendo tilapia, bagre, carpa, trucha y salmón, generando frecuentemente altas mortalidades producto de lesiones cutáneas, erosión de aletas y severos daños branquiales.
Uno de los aspectos más preocupantes para los productores es la notable capacidad del patógeno para permanecer en el ambiente incluso cuando no hay peces presentes, persistiendo en el agua, sedimentos y superficies de cultivo.
Con el objetivo de comprender este fenómeno, los investigadores Yuxuan Zhang, Yanwen Shao, Shengnan Gao, Runsheng Li y Wenlong Cai sometieron una cepa de F. columnare aislada de peces enfermos a un prolongado período de inanición de diez meses en agua estéril, sin ningún aporte nutricional. Las bacterias fueron mantenidas a 22 y 28 °C para evaluar el efecto de la temperatura sobre sus mecanismos de supervivencia.
Posteriormente, las muestras fueron analizadas mediante secuenciación Nanopore, una tecnología capaz de identificar simultáneamente la secuencia genética y las modificaciones químicas presentes en el ADN.
Los resultados mostraron que el genoma de la bacteria permaneció sorprendentemente estable durante todo el experimento. Apenas se registraron algunas mutaciones menores y ninguna de ellas estuvo asociada consistentemente a las diferentes temperaturas evaluadas.
Sin embargo, los investigadores observaron cambios significativos en la metilación del ADN, un mecanismo epigenético que permite activar o desactivar genes sin modificar permanentemente la secuencia genética.
“Descubrimos que Flavobacterium columnare puede mantener un genoma altamente estable durante períodos prolongados de inanición, mientras utiliza cambios en la metilación del ADN para hacer frente al estrés ambiental”, señaló al Advocate el autor corresponsal, Dr. Wenlong Cai.
“Esto sugiere que el patógeno podría depender de la flexibilidad epigenética para sobrevivir en condiciones de limitación de nutrientes. Para la acuicultura, este hallazgo es importante, ya que la persistencia bacteriana en el ambiente puede aumentar el riesgo de brotes recurrentes de enfermedades. Comprender mejor cómo sobrevive F. columnare fuera del hospedador podría, en última instancia, respaldar mejoras en la vigilancia de patógenos, la bioseguridad y el control sanitario en los sistemas de cultivo”, añadió.
Una estrategia de supervivencia altamente eficiente
El estudio identificó que más de 1.300 regiones del genoma experimentaron modificaciones epigenéticas durante el período de inanición. Muchas de ellas están asociadas a procesos esenciales como el metabolismo energético, la síntesis de proteínas y la captación de hierro.
Además, las bacterias modificaron su morfología: las colonias se volvieron más lisas y las células redujeron su tamaño, probablemente como una estrategia para disminuir el gasto energético y maximizar sus posibilidades de supervivencia.
Otro hallazgo relevante fue que estos cambios parecen ser completamente reversibles. Una vez restablecido el suministro de nutrientes, las bacterias recuperaron rápidamente su actividad fisiológica normal.
Para los investigadores, este fenómeno funciona como una especie de “memoria” biológica que permite al patógeno permanecer viable durante largos períodos y reactivarse cuando las condiciones ambientales vuelven a ser favorables.
Implicancias directas para la salmonicultura
Los resultados adquieren especial relevancia para los sistemas intensivos de cultivo, incluidos los centros de agua dulce y sistemas de recirculación (RAS), donde los períodos de baja disponibilidad de nutrientes, descanso sanitario o vaciado de instalaciones son prácticas habituales.
La investigación demuestra que F. columnare no simplemente entra en un estado pasivo de latencia, sino que ajusta activamente la expresión de sus genes mediante mecanismos epigenéticos reversibles.
Este comportamiento podría explicar por qué, en muchas ocasiones, los brotes de Columnaris reaparecen incluso después de períodos de fallowing o tras procesos parciales de desinfección.
Asimismo, los efectos observados de la temperatura sobre determinados patrones epigenéticos coinciden con las observaciones realizadas en terreno, donde la incidencia de la enfermedad suele aumentar en condiciones de aguas más cálidas.
Los investigadores también recuerdan que la bacteria posee la capacidad de formar biopelículas sobre múltiples superficies, favoreciendo aún más su persistencia en las instalaciones productivas.
Del control reactivo a un manejo ecológico del patógeno
Los autores sostienen que estos descubrimientos podrían impulsar un cambio de paradigma en el manejo sanitario, pasando desde estrategias centradas exclusivamente en la eliminación química del patógeno hacia enfoques integrados que consideren su ecología y capacidad adaptativa.
Entre las aplicaciones futuras destacan:
- Herramientas capaces de detectar bacterias ambientalmente persistentes pero listas para reactivarse.
- Protocolos de desinfección y descanso sanitario específicamente dirigidos a las formas persistentes del patógeno.
- Nuevas estrategias de manejo relacionadas con temperatura y calidad de agua destinadas a interrumpir los mecanismos de supervivencia bacteriana.
Si bien las aplicaciones prácticas basadas en epigenética aún se encuentran en desarrollo, los investigadores consideran que la combinación de bioseguridad, monitoreo ambiental, adecuada calidad de agua, reducción del estrés y densidades apropiadas continuará siendo fundamental para reducir el riesgo sanitario.
“En resumen, F. columnare utiliza una ‘memoria’ epigenética reversible para sobrevivir largos períodos sin alimento y reactivarse cuando las condiciones mejoran. Para la industria acuícola, este conocimiento respalda la necesidad de reforzar las estrategias destinadas a romper los ciclos de persistencia entre ciclos productivos, manteniendo al mismo tiempo las buenas prácticas de manejo ya validadas. La investigación continua en esta área tiene un importante potencial para mejorar la prevención y el manejo de una de las enfermedades bacterianas más persistentes en la piscicultura”, concluyó el estudio.
