És la conclusió principal d’un nou estudi liderat per l’ICM-CSIC que demostra que la calor és susceptible d’alterar l’epigenoma dels peixos, transmetent-se els canvis a la descendència i revelant mecanismes d’adaptació i risc davant el canvi climàtic.
Investigadores i investigadors de l’Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) han descobert que l’exposició a temperatures elevades durant el desenvolupament pot deixar una “empremta” biològica en els peixos que es transmet a la descendència, fins i tot si aquesta no ha estat exposada directament, alterant la seva capacitat d’adaptació als canvis. Els detalls es recullen en un estudi publicat a la revista Epigenetics & Chromatin que aporta noves evidències de com el canvi climàtic pot influir en la biologia de les espècies marines.
Entre altres, s’ha demostrat que la temperatura pot modificar la metilació de l’ADN —un mecanisme epigenètic o procés biològic que regula l’activitat dels gens sense alterar la seva seqüència—, i que una petita part d’aquests canvis pot passar d’una generació a la següent.
“Hem vist que certes marques epigenètiques induïdes per la temperatura en els pares es mantenen en els descendents, encara que aquests no hagin estat exposats a la calor”, explica Núria Sánchez-Baizán, primera autora de l’estudi, actualment a l’IFREMER (França).
El llobarro, un organisme model
Per a l’elaboració de l’estudi, els experts van treballar amb exemplars de llobarro europeu (Dicentrarchus labrax), una espècie clau en l’aqüicultura i especialment sensible als canvis de temperatura. Els experiments es van dur a terme a les instal·lacions de l’IFREMER, a Palavas-les-Flots (França).
En total, es van aplicar quatre tractaments: temperatura control tant en pares com en fills, només en la descendència, només en els pares, i una temperatura més elevada de l’habitual en ambdues generacions. Aquesta metodologia va permetre distingir els efectes directes de la calor dels efectes heretats.
Posteriorment, a l’ICM-CSIC, mitjançant tècniques d’anàlisi epigenòmica d’alta resolució, es van rastrejar centenars de milers de punts de metilació de l’ADN. Els resultats mostren que aproximadament un 5% de les marques epigenètiques —modificacions químiques o estructurals de l’ADN que poden afectar l’activitat dels gens, és a dir, si s’expressen o no— induïdes per la temperatura, i presents en els espermatozoides dels pares, es transmeten a la descendència, fins i tot quan aquesta no ha estat exposada a la calor.
“Aquest fenomen suggereix que un canvi ambiental puntual —com una onada de calor marina— pot deixar una empremta heretable que no sempre és beneficiosa si les condicions tornen a la normalitat, la qual cosa es coneix com una trampa epigenètica”, puntualitza en aquest sentit Sánchez-Baizán.
Efectes compensatoris i adaptatius
Tot i els resultats anteriors, l’estudi també ofereix una visió més optimista. En molts casos, els efectes de la temperatura observats en pares i fills s’anul·len mútuament, generant un patró compensatori: els peixos exposats a altes temperatures durant dues generacions consecutives mostren perfils epigenètics i característiques similars als individus mai exposats.
Aquest fenomen, anomenat efecte tampó epigenètic, indica que l’epigenoma pot actuar com un mecanisme d’amortiment o una “aposta epigenètica”, que pot resultar beneficiosa o perjudicial davant canvis ambientals sobtats.
Per primera vegada, els científics han classificat les regions del genoma segons el tipus de resposta a la temperatura: sense efecte, efecte d’una sola generació, efecte acumulatiu, efecte oposat o interaccions complexes entre generacions. Més d’un terç de les regions analitzades mostraven mecanismes de compensació epigenètica, especialment en els testicles, cosa que suggereix diferències entre sexes en la resposta ambiental.
Canvis en gens clau del desenvolupament sexual
L’equip investigador també va analitzar diversos gens relacionats amb el desenvolupament sexual, com sox9a i hsd17β10. Es va observar que la metilació d’aquests gens varia segons la temperatura i el sexe, fet que ajuda a explicar per què les altes temperatures poden augmentar la proporció de mascles.
En alguns casos, aquestes marques actuen com un veritable “interruptor molecular”: un sistema de control que regula l’expressió gènica i pot determinar si un individu es desenvolupa com a mascle o femella.
A més, els peixos exposats a temperatures elevades mostraven un creixement corporal més gran. Tanmateix, aquest efecte desapareixia quan dues generacions consecutives s’exposaven a la calor, reforçant la hipòtesi d’un mecanisme de compensació epigenètica.
Implicacions per al canvi climàtic i la conservació
“És la primera vegada que es descriu amb aquest nivell de detall com la temperatura pot modificar l’epigenoma d’un vertebrat marí i com alguns d’aquests canvis poden ser heretats”, explica Francesc Piferrer (ICM-CSIC), investigador principal de l’estudi. “Això ens ajuda a entendre millor com les espècies marines poden respondre al canvi climàtic —no només a escala genètica, sinó també epigenètica—, però també ens alerta que aquestes respostes poden ser una arma de doble tall.”
Els resultats mostren que la metilació de l’ADN pot funcionar com un sistema flexible, capaç d’adaptar-se a noves condicions ambientals. No obstant això, si aquestes condicions canvien bruscament, les marques heretades poden esdevenir desavantatges.
Aquesta doble cara —entre adaptació i risc— té implicacions directes per a la gestió d’espècies d’interès pesquer, per a l’aqüicultura i per a la conservació de la biodiversitat en un context de canvi climàtic.
Per tot això, l’estudi obre la porta a futures investigacions sobre com la informació epigenètica pot contribuir —o dificultar— l’adaptació de les espècies marines davant l’escalfament global. També posa de manifest la necessitat d’incorporar l’epigenètica en les estratègies de conservació i gestió dels ecosistemes marins.