Estudio pionero chileno: Metagenómica y efectos de antibióticos en sedimentos marinos

Chile, el segundo mayor productor de salmón a nivel mundial, enfrenta un desafío oculto en sus fondos marinos. La salmonicultura, una industria que ha impulsado la economía del país, ha recurrido al uso de antibióticos para combatir enfermedades bacterianas en los peces. Sin embargo, lo que ocurre debajo de la superficie de la jaula es una historia menos conocida: los sedimentos marinos, donde se acumulan los residuos de estos tratamientos, albergan una compleja comunidad de microorganismos que juegan un papel fundamental en el equilibrio de los ecosistemas marinos y podrían determinar el bienestar de los peces. La búsqueda de una salmonicultura más sostenible exige una evaluación rigurosa de sus impactos, por ello requiere de un enfoque ecosistémico, ya que al considerar la comunidad de organismos que habita en estos sedimentos y sus interacciones, se puede obtener una imagen más completa en el monitoreo del efecto de antimicrobianos y la eventual detección de resistencia bacteriana a antimicrobianos en la salmonicultura. Bajo este contexto, investigadores chilenos desarrollaron un inédito estudio denominado “Metagenomic analysis of microbial communities in marine sediment associated with salmon farms under antimicrobial treatments in Los Lagos Region, Chile” que fue presentado en el reciente Primer Congreso sobre “Gestión de enfermedades bacterianas en acuicultura: Una mirada interdisciplinaria” organizado por Monterey Bay Aquarium e Intesal y llevado a cabo del 20 al 22 de noviembre en Puerto Varas. La nueva investigación obtuvo el reconocimiento de “Mejor Presentación Oral” en el encuentro y fue presentada por el Dr. Sergio Lynch, investigador de la Universidad Santo Tomás y candidato a postdoctorado del Centro FONDAP INCAR-UNAB patrocinado por el Dr. Ruben Avendaño-Herrera de la Universidad Andrés Bello (UNAB) y Centro INCAR. En el estudio también participó la Dra. Pamela Thomson de la UNAB y Centro INCAR y el Dr. Rodrigo Santibáñez de la Pontificia Universidad Católica de Chile y la Universidad de California. Investigación pionera En entrevista con nuestro medio, el Dr. Ruben Avendaño-Herrera coautor y patrocinante de la investigación indicó las dificultades que tienen este tipo de estudios “especialmente considerando que los sedimentos son matrices tremendamente complejos del cual se debe extraer el material genómico. Ello considerando que el conocimiento de la microbiota de cada uno de los orígenes (con y sin uso de antibióticos), se requiere una excelente calidad para obtener las bacterias presentes en cada muestra. Por tanto, el primer inconveniente es la extracción del material genómico para preparar las librerías que se analizaran”. “Precisamente, estas complejidades metodológicas hacen que estudios similares sean muy escasos” destacó el investigador principal del Centro INCAR. La predominancia de ciertos grupos bacterianos adaptados a la presión antimicrobiana ha sido documentada en numerosos estudios, incluidos aquellos centrados en la microbiota intestinal del salmón de cultivo. Sin embargo, este es el primer estudio que considera la microbiota de los sedimentos marinos. Al respecto, el Dr. Sergio Lynch destacó que “este estudio es inédito a nivel mundial, y representa un claro ejemplo del enfoque ecosistémico con que debe ser monitoreado el efecto de antimicrobianos y la eventual detección de resistencia bacteriana a antimicrobianos en la actividad salmonicultora, siendo éste a su vez, el principal aporte al sector”. Sobre el estudio y principales resultados En primera instancia, se evaluó el efecto de la administración oral de florfenicol en el microbioma de los sedimentos marinos alrededor de los centros de cultivo de salmón y se recolectaron muestras de tres centros en la región de Los Lagos. En los centros 1 y 2, se administró florfenicol durante 33 y 20 días, respectivamente, mientras que el centro de control no recibió tratamiento antimicrobiano. Posteriormente, se extrajo ADN de sedimento marino y se amplificó la región V3-V4 del gen del ARNr 16S mediante PCR. Las secuencias de ADN resultantes se analizaron utilizando un pipeline bioinformático. Cada Variante de Secuencia de Amplicón (ASV) se asignó a una taxonomía bacteriana utilizando un clasificador Naïve Bayes. Luego, se realizaron análisis estadísticos para determinar la abundancia relativa de las ASV y su abundancia relativa a nivel de filo. En este escenario, se observaron diferencias significativas entre el control y el centro 1 en los filos Bacteroidota, Bdellovibrionota, Crenarchaeota, Deferrisomatota, Desulfobacterota, Fibrobacterota, Firmicutes y Fusobacteriota. Mientras tanto, entre el control y el centro 2, se encontraron diferencias significativas en los filos Bdellovibrionota, Calditrichota, Crenarchaeota, Deferrisomatota, Desulfobacterota, Fusobacteriota, Nanoarchaeota y Nitrospirota. El Dr. Sergio Lynch Contreras explicó que “los resultados del estudio incluyen la verificación del cambio en los perfiles de las comunidades bacterianas presentes en los sedimentos marinos asociados a los centros de cultivo de salmón, por efecto de tratamientos con antimicrobianos. Fue posible evidenciar los cambios en los phylum predominantes, así como el efecto en la diversidad bacteriana comparados con un centro de cultivo utilizado como control, en que no existió aplicación de tratamiento antimicrobiano durante todo su ciclo”. Por otra parte, “adicionalmente, se había previamente determinado la presencia de un alto porcentaje de genes de resistencia a florfenicol (floR) en los mismos centros de cultivo, así como elementos genéticos móviles como integrones clase 1 y plásmidos en aislados bacterianos con resistencia fenotípica a florfenicol”, puntualizó el investigador. En cuanto a las proyecciones del estudio, el Dr. Lynch indicó que “a partir de este trabajo y otros estudios futuros, la idea es generar indicadores que permitan de mejor manera y con base científica, gestionar la aplicación de tratamientos antimicrobianos en la industria. Este trabajo debe ser complementado además con análisis complementarios que requieren de futuros financiamientos y apoyos multidisciplinarios.”