Biología Celular de la Reproducción y del Desarrollo en Peces

Análisis de los mecanismos subyacentes a la diapausa  en peces anuales

Responsable: Dra. María José Arezo

Integrantes: Dras. Nibia Berois y Cora Chalar, Mag. Nicolás Papa y Lics. Daniel Blanco y Hellen Schlueb.

Colaboraciones:  Dres. Miguel Allende y Luisa Pereiro. Centro de Regulación del Genoma. Facultad de Ciencias. Universidad de Chile.

                            Dr. Jason Podrabsky. Portland State University. Oregon - Estados Unidos.

                            Dr. Matej Placik. Institute of Vertebrate Biology. República Checa.

Objetivo: La adaptación a ambientes extremos ha permitido a los seres vivos conquistar casi todas las regiones del planeta. Los términos latencia, hibernación, estivación, diapausa, quiescencia, criptobiosis, etc. se refieren a diferentes estados de tolerancia resumibles en la palabra dormancia. Las actividades vitales se ven dramáticamente reducidas o interrumpidas hasta que los parámetros ambientales retornan a las condiciones compatibles con la vida de esa especie. Son ejemplos de dormancia las detenciones del desarrollo embrionario o diapausas en los peces anuales. Éstos son teleósteos de agua dulce (Cyprinodontiformes: Rivulidae) que en su ambiente natural están expuestos a condiciones extremas. Viven en charcos temporales de América  y África que desaparecen durante la estación seca llevando a la muerte de toda la población de adultos. La habilidad de estas poblaciones para sobrevivir la cíclica recurrencia de los períodos de sequía y la extrema variación del hábitat se encuentra en características especiales de los embriones. Éstos son resistentes a la desecación, permanecen enterrados en el fondo de los charcos y exhiben un patrón de desarrollo diferente al documentado en peces teleósteos no anuales (incluso aquellos que pertenecen al mismo orden y áreas geográficas). Este patrón de desarrollo posee dos características particulares: a) una fase de dispersión y reagregación de blastómeras interpuesta entre los estadios de segmentación y embriogénesis b) la capacidad de experimentar detenciones en el desarrollo en tres momentos (diapausas I, II y III). La entrada, permanencia y salida de las diapausas está controlada por factores génicos modulados por factores ambientales. La tolerancia que presentan estos embriones a diversos factores de estrés ambiental como la falta de agua, anoxia y bajas temperaturas los convierte en un ejemplo de vertebrados extremófilos. Responder a las interrogantes relacionadas con la regulación de estas detenciones constituye un desafío de interés básico y biomédico que se proyecta en aspectos como la criopreservación de células y tejidos con destino a transplantes y la búsqueda de nuevas terapias para la recuperación de órganos afectados por estados de hipoxia/ anoxia que ocurren durante determinadas patologías.

Estas singularidades, entre otras, constituyen una peculiar estrategia reproductiva y adaptativa en la colonización exitosa de masas de aguas temporales. En este contexto, nuestro interés es dilucidar qué mecanismos están implicados en inducir y mantener la diapausa I (fase dispersa – blástula tardía) con un enfoque interdisciplinario desde la transcriptómica, proteómica y ensayos de los posibles factores involucrados en desencadenar esta detención en el desarrollo. Las aproximaciones experimentales incluyen abordajes a nivel de laboratorio y de campo e integran equipos de investigación a nivel nacional e internacional.

Biología evolutiva en peces anuales. CSIC grupo interdisciplinario nº 1653

Responsables: Dres.  Graciela García, Marcelo Loureiro, Bettina Tassino y  Nibia Berois

Integrantes: Dres. María José Arezo y Carlos Passos, Mag. Verónica Gutierrez y Lic. Nicolás Papa

Objetivo: Grupo Interdisciplinario. El interés inicial en este grupo de peces con características especiales dentro de los teleósteos, se ha centrado en el análisis de los mecanismos micro evolutivos (especiación) integrando temas de: evolución molecular, morfológica y comportamental, genética de poblaciones y molecular, biología del desarrollo y ecología del comportamiento. Las principales Líneas de Investigación includas en el grupo son: * Filogenia, diferenciación y especiación en el género Austrolebias * Determinación, diferenciación y selección sexual * Evolución cromosómica, inestabilidad genomica y ET * Biología del Desarrollo y mecanismos de senescencia

Biología celular de la reproducción y del desarrollo en peces. Grupo CSIC nº 828

Responsable: Dra. Nibia Berois

Integrantes: Dra. María José Arezo y Lics. Nicolás Papa, Graciela Clivio y Jimena Montagne.

Objetivo: Objetivo general dilucidar los mecanismos subyacentes a las etapas de determinación/diferenciación sexual, diapausa III y organización de la cubierta vitelina en peces anuales en forma comparada con otras especies de peces (recursos pesqueros y modelos de laboratorio). Objetivos específicos a) Conocer las características morfológicas y temporales de diferenciación gonadal durante el desarrollo embrionario en peces anuales. b) Establecer o descartar la existencia de marcadores moleculares sexo-específicos a nivel genómico y/o de patrones de expresión sexualmente dimórficos en peces anuales. c) explorar la existencia de acuaporinas y su expresión durante la ovogénesis y diapausas embrionarias en peces anuales d) identificar los genes responsables de las proteínas de la cubierta vitelina y su patrón de expresión en diferentes especies de peces.

RESUMEN DE APORTES A LA INVESTIGACION 

Nuestro grupo de investigación analiza diferentes aspectos de la biología reproductiva y del desarrollo  en recursos pesqueros y en organismos de laboratorio. Dentro de los primeros, se destaca corvina blanca (Micropogonias furnieri), segundo recurso para Uruguay. Se definieron los estadios de maduración gonadal, la condición de desovante múltiple y la fecundación in vitro (Berois y col. 2004). Asimismo se estableció, el proceso de la deposición de esta estructura desde la microscopía electrónica y la composición química de la envoltura vitelina en ejemplares de áreas con niveles de contaminación inferiores al Nivel Guía Internacional (Berois y col. 2007). También investigamos aspectos de la biología del desarrollo de los peces anuales. Hemos establecido los estadios y tiempos del desarrollo de estas especies en condiciones de laboratorio (Arezo y col, 2005); el patrón espacio-temporal de la diferenciación del sexo y de genes involucrados en la determinación del sexo (Arezo y col, 2007, 2014); las condiciones de inducción de la diapausa I en laboratorio y un fenotipo no descrito anteriormente de esta detención (Arezo y co. 2017) así como tres revisiones (Berois y col 2011, 2012 y 2014). En lo referente a los genes relacionados con la envoltura vitelina de estas especies, hemos caracterizado 2 tipos de genes en Austrolebias charrua y establecido los órganos de expresión (Papa y col. 2019)  En este mismo organismo, en el marco de un Convenio de colaboración con el Centro del Genoma de la Universidad de Chile, estamos explorando la genómica funcional en los estadios tempranos y las etapas de diapausa I, y III mediante transcriptómica. Dentro de un proyecto CSIC, se están desarrollando abordajes complementarios de proteómica  y ensayos de inducción de estas etapas a nivel del laboratorio y en el campo. Se redactó un libro “Annual fishes: history life strategy, diversity and evolution”  con la Editorial CRC Taylor and Francis Group (USA) para su publicación en 2015. Los editores son Nibia Berois, Graciela García y Rafael de Sá (Facultad de Ciencias UdelaR y University of Richmond. Las investigaciones han generado cursos de grado y posgrado (Licenciaturas, Maestrías de PEDECIBA) así como han sido y son temas de tesis de Maestría y Doctorado. Los resultados de esta línea tienen impacto en: A) Establecimiento de ciclos reproductores en recursos pesqueros renovables o especies de importancia en conservación de la biodiversidad. B) Implementación del cultivo de peces para diferentes análisis y aplicaciones, tanto básicas como aplicadas. C) Contribución a los análisis filogenéticos en especies de peces anuales. D) Identificación de estructuras celulares/moleculares asociadas a la reproducción que permitan ser utilizados como biomonitores de contaminación de masas y cursos de agua. E) Establecer información molecular de etapas del desarrollo embrionario, en especial aquellas resistentes al estrés ambiental y su potencial en relación con la biomedicina.