El impacto irreversible de la emisión de gases de efecto invernadero, especialmente el CO₂, sobre el clima ha recibido amplia cobertura en los medios. Sin embargo, existen otras consecuencias del cambio climático menos conocidas. Por ejemplo, el aumento de CO₂ en la atmósfera, junto con la liberación de residuos líquidos orgánicos ricos en nitrógeno y fósforo, particularmente por las ciudades y la agricultura intensiva, está induciendo procesos de eutrofización en cuerpos de agua dulce, un nutriente esencial. Este incremento sostenido de CO₂, asociado a un aumento de la radiación solar, podría intensificar la frecuencia de estos eventos en los próximos años en algunos territorios.
Aunque la eutrofización causa graves daños al ecosistema acuático al destruir hábitats y reducir la biodiversidad, también representa un problema importante para la salud humana. Esto se debe a que algunas cepas de microalgas, especialmente las cianobacterias asociadas a estas floraciones, liberan metabolitos tóxicos al agua, como la microcistina, o compuestos como la geosmina, que afectan las propiedades organolépticas del agua.
Dado el escenario climático desfavorable asociado al calentamiento global, que proyecta un incremento en el riesgo de floraciones algales nocivas y su impacto toxicológico en la salud pública, surge la necesidad de intensificar la investigación sobre este problema.
En este contexto, un equipo de investigadores del Laboratorio de Desarrollo Tecnológico (LADETEC) de la Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) y del Laboratorio de Genómica Aplicada y Bioinnovaciones del Instituto Oswaldo Cruz (Fiocruz), ambos de Brasil, junto al profesor Rafael Opazo del Laboratorio de Biotecnología del INTA de la Universidad de Chile, llevó a cabo una investigación utilizando tecnologías ómicas para ampliar el conocimiento sobre el impacto de la microcistina y la geosmina en organismos vertebrados, empleando el modelo de pez cebra (Danio rerio). Este trabajo concluyó con la publicación del estudio en la revista Toxicon, titulado “RNAseq analysis of whole zebrafish (Danio rerio) larvae revealed the main cellular biological effects of geosmin and microcystin exposure at environmentally relevant concentrations”.
Una característica importante del diseño experimental del estudio fue el uso de dosis consideradas medioambientalmente relevantes para ambos metabolitos evaluados, esto quiere decir que se utilizaron dosis consideradas en niveles bajos y frecuentemente descritos en eventos de floraciones nocivas.
No se observaron mortalidad ni diferencias en el aumento de longitud en las larvas de pez cebra expuestas a dosis de ambos metabolitos. El análisis transcriptómico mediante RNAseq identificó 25,988 genes pertenecientes al genoma de referencia del pez cebra. La exposición a MCLR indujo una expresión diferencial de 164 genes, de los cuales 141 presentaron sobreexpresión. En este sentido, la respuesta de las larvas se asocia con una disminución en la expresión de otros genes, principalmente relacionados con los términos metabólicos enriquecidos de Gene Ontology (GO), como respuesta celular a estímulos (GO:0051716) y respuesta a sustancia orgánica (GO:0010033). Por otro lado, la geosmina presentó 172 genes diferencialmente expresados; sin embargo, a diferencia de la microcistina, 98 de estos genes fueron sobreexpresados, los cuales se relacionaron con términos metabólicos enriquecidos de proceso metabólico de compuestos hidroxilados orgánicos (GO:1901615), proceso biosintético de moléculas pequeñas (GO:0044283) y biosíntesis de esteroides y lípidos (GO:0006694, GO:0008610).
Aunque la microcistina ha sido ampliamente investigada en estudios previos, el enfoque en la geosmina a dosis bajas en este estudio aporta una nueva perspectiva sobre el riesgo potencial de este compuesto en sistemas acuáticos y en la salud humana. Uno de los hallazgos más interesantes fue la capacidad de la geosmina para interferir en la síntesis de lípidos, especialmente de esteroides, ya que una sobreexpresión crónica de la vía biosintética del colesterol se asocia con diversas enfermedades y trastornos metabólicos, incluidas alteraciones en las hormonas sexuales. “El hecho de que la geosmina afecte la expresión de casi todas las enzimas de la vía del metabolismo del colesterol sugiere que deberíamos reevaluar su impacto, no solo en la salud de los ecosistemas acuáticos, sino también en sus posibles implicaciones para la salud humana”, señala el profesor Opazo.
El sólido genoma de referencia disponible actualmente para el modelo de pez cebra (Danio rerio) permitió realizar un análisis detallado de los cambios transcripcionales, específicamente en los niveles de ARN mensajero (ARNm) transcritos de cada gen, que actúan como intermediarios en la síntesis de proteínas en los ribosomas. Este estudio se contextualiza en los eventos recurrentes en Brasil, donde las floraciones algales han afectado la calidad del agua potable debido a la presencia de geosmina. Aunque en Chile el problema aún no ha alcanzado la misma magnitud, el crecimiento de cianobacterias en cuerpos de agua podría representar un desafío similar, especialmente en zonas costeras como Concepción o Valparaíso.
Los resultados de este estudio subrayan la necesidad de investigar más a fondo compuestos considerados no tóxicos, como la geosmina, especialmente en contextos en los que el agua potable está expuesta a floraciones algales. El análisis detallado de los cambios en el transcriptoma abre nuevas vías para comprender de qué manera estos compuestos pueden afectar la salud de los ecosistemas acuáticos y, potencialmente, la salud humana.
El artículo puede ser descargado desde https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2024.108074
