Es la principal conclusión de un nuevo estudio liderado por el ICM-CSIC, que demuestra que el calor puede alterar el epigenoma de los peces, transmitiéndose los cambios a la descendencia y revelando mecanismos de adaptación y riesgo ante el cambio climático.
Investigadoras e investigadores del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) han descubierto que la exposición a temperaturas elevadas durante el desarrollo puede dejar una “huella” biológica en los peces que se transmite a la descendencia, incluso si esta no ha estado expuesta directamente, alterando su capacidad de adaptación a los cambios. Los detalles se recogen en un estudio publicado en la revista Epigenetics & Chromatin, que aporta nuevas evidencias de cómo el cambio climático puede influir en la biología de las especies marinas.
Entre otros, se ha demostrado que la temperatura puede modificar la metilación del ADN —un mecanismo epigenético o proceso biológico que regula la actividad de los genes sin alterar su secuencia— y que una pequeña parte de estos cambios puede pasar de una generación a la siguiente.
“Hemos visto que ciertas marcas epigenéticas inducidas por la temperatura en los progenitores se mantienen en los descendientes, aunque estos no hayan estado expuestos al calor”, explica Núria Sánchez-Baizán, primera autora del estudio, actualmente en el IFREMER (Francia).
La lubina, un organismo modelo
Para llevar a cabo el estudio, los expertos trabajaron con ejemplares de lubina europea (Dicentrarchus labrax), una especie clave en la acuicultura y especialmente sensible a los cambios de temperatura. Los experimentos se realizaron en las instalaciones del IFREMER, en Palavas-les-Flots (Francia).
En total, se aplicaron cuatro tratamientos: temperatura control tanto en padres como en crías, solo en la descendencia, solo en los progenitores, y una temperatura más alta de lo habitual en ambas generaciones. Esta metodología permitió distinguir entre los efectos directos del calor y los efectos heredados.
Posteriormente, en el ICM-CSIC, mediante técnicas de análisis epigenómico de alta resolución, se rastrearon cientos de miles de puntos de metilación del ADN. Los resultados muestran que aproximadamente un 5% de las marcas epigenéticas —modificaciones químicas o estructurales del ADN que pueden afectar la actividad de los genes, es decir, si se expresan o no— inducidas por la temperatura, y presentes en los espermatozoides de los progenitores, se transmiten a la descendencia, incluso cuando esta no ha estado expuesta al calor.
“Este fenómeno sugiere que un cambio ambiental puntual —como una ola de calor marina— puede dejar una huella heredable que no siempre es beneficiosa si las condiciones vuelven a la normalidad, lo que se conoce como trampa epigenética”, puntualiza Sánchez-Baizán.
Efectos compensatorios y adaptativos
A pesar de los resultados anteriores, el estudio también ofrece una visión más optimista. En muchos casos, los efectos de la temperatura observados en padres e hijos se anulan mutuamente, generando un patrón compensatorio: los peces expuestos a altas temperaturas durante dos generaciones consecutivas muestran perfiles epigenéticos y características similares a los individuos que nunca han sido expuestos.
Este fenómeno, llamado efecto tampón epigenético, indica que el epigenoma puede actuar como un mecanismo de amortiguación o una “apuesta epigenética”, que puede resultar beneficiosa o perjudicial ante cambios ambientales repentinos.
Por primera vez, los científicos han clasificado las regiones del genoma según el tipo de respuesta a la temperatura: sin efecto, efecto de una sola generación, efecto acumulativo, efecto opuesto o interacciones complejas entre generaciones. Más de un tercio de las regiones analizadas mostraban mecanismos de compensación epigenética, especialmente en los testículos, lo que sugiere diferencias entre sexos en la respuesta ambiental.
Cambios en genes clave del desarrollo sexual
El equipo investigador también analizó varios genes relacionados con el desarrollo sexual, como sox9a y hsd17β10. Se observó que la metilación de estos genes varía según la temperatura y el sexo, lo que ayuda a explicar por qué las altas temperaturas pueden aumentar la proporción de machos.
En algunos casos, estas marcas actúan como un verdadero “interruptor molecular”: un sistema de control que regula la expresión génica y puede determinar si un individuo se desarrolla como macho o hembra.
Además, los peces expuestos a temperaturas elevadas mostraban un crecimiento corporal mayor. Sin embargo, este efecto desaparecía cuando dos generaciones consecutivas eran expuestas al calor, reforzando la hipótesis de un mecanismo de compensación epigenética.
Implicaciones para el cambio climático y la conservación
“Es la primera vez que se describe con este nivel de detalle cómo la temperatura puede modificar el epigenoma de un vertebrado marino y cómo algunos de estos cambios pueden heredarse”, explica Francesc Piferrer (ICM-CSIC), investigador principal del estudio. “Esto nos ayuda a entender mejor cómo las especies marinas pueden responder al cambio climático —no solo a escala genética, sino también epigenética—, pero también nos advierte de que estas respuestas pueden ser un arma de doble filo.”
Los resultados muestran que la metilación del ADN puede funcionar como un sistema flexible, capaz de adaptarse a nuevas condiciones ambientales. No obstante, si estas condiciones cambian bruscamente, las marcas heredadas pueden convertirse en desventajas.
Esta doble cara —entre adaptación y riesgo— tiene implicaciones directas para la gestión de especies de interés pesquero, la acuicultura y la conservación de la biodiversidad en un contexto de cambio climático.
Por todo ello, el estudio abre la puerta a futuras investigaciones sobre cómo la información epigenética puede contribuir —o dificultar— la adaptación de las especies marinas frente al calentamiento global. También pone de manifiesto la necesidad de incorporar la epigenética en las estrategias de conservación y gestión de los ecosistemas marinos.