¿Por qué fascina el pez cebra a los investigadores? Esta diminuta criatura es un gran aliado de la ciencia
La ciencia biomédica ha evolucionado rápidamente y muchos de los avances se deben a un pececillo del Himalaya, utilizado como modelo en pruebas farmacológicas, investigaciones genéticas, investigaciones neurocientíficas e incluso misiones espaciales.
Hay muchos peces en los océanos y ríos, pero una especie tropical de agua dulce en particular ha atraído la atención de los investigadores durante varias décadas.
Su uso como modelo de laboratorio comenzó en la década de 1970 cuando George Streisinger, biólogo molecular de la Universidad de Oregón, desarrolló los primeros clones de vertebrados. Desde entonces, el pez cebra ha sido ampliamente diseccionado por investigadores de diferentes partes del mundo, incluyendo su propia base de datos en línea en los EE. UU. para investigadores estadounidenses y un Centro Europeo de Recursos sobre Pez Cebra en Alemania para científicos de la Unión Europea.
Los científicos ya han podido observar, por ejemplo, que la mutación de sus genes es muy similar a la de los pacientes de cáncer, sirviendo así para probar nuevos medicamentos que podrían ayudar a tratar enfermedades cancerigenas.
El modelo ideal para pruebas de laboratorio
La especie tiene muchas ventajas que la convierten en la candidata perfecta para la investigación científica.
Se reproduce rápidamente y en grandes cantidades. Además, se desarrolla en poco tiempo y es un recurso más barato que los ratones de laboratorio. También, cuando son muy jóvenes son transparentes, lo que permite analizar su estructura interna. Las larvas de pez cebra, que se desarrollan fuera de su madre, brindan además a los investigadores una oportunidad única de estudiar su desarrollo embrionario.
Nos encontramos ante una especie que incluso ha viajado al espacio, con la tripulación china de la misión Shenzhou-18, en abril de 2024. Los peces cebra fueron parte de un proyecto de la Academia China de Ciencias para estudiar el impacto de la microgravedad en el crecimiento, desarrollo y comportamiento de los vertebrados, ayudando a combatir la pérdida ósea en los astronautas en el espacio.
Los sorprendentes descubrimientos de la Fundación Champalimaud
Se están realizando muchas investigaciones gracias a este pequeño pez originario del sudeste del Himalaya. La Fundación Champalimaud, en Lisboa, es, de hecho, uno de los centros de investigación que han liderado los estudios más avanzados con esta especie, principalmente en el campo de las neurociencias.
Los investigadores han dedicado mucho tiempo a estudiar los procesos cerebrales de esta especie. Como las larvas del pez cebra son transparentes, el cerebro puede observarse bajo el microscopio de una manera impensable en otros vertebrados.
Utilizando este enfoque, los científicos ya han podido mapear la actividad neuronal del pez cebra, con la esperanza de llegar a comprender cómo funcionan los mecanismos neuronales humanos.
El cerebro de esta especie está organizado de forma muy similar al nuestro. Con muchas de las mismas estructuras, tiene la gran ventaja de ser más pequeño y simple. Estudiar el pez cebra es por tanto una oportunidad única de ver en vivo y en color dónde se encuentran las células que determinan ciertas características, como la posición de los ojos o los movimientos que generan. Al permitir estudios en múltiples áreas del cerebro, los peces cebra han abierto nuevas perspectivas para la neurociencia.
Las investigaciones sobre estos pequeños peces nos ayudan a comprender la compleja interacción entre la experiencia, el entorno y el comportamiento individual, y pueden ofrecer pistas sobre nuestro propio comportamiento. Analizando los circuitos neuronales, los investigadores ya han conseguido descubrir fenómenos sorprendentes que explican las razones por las que un pez elige un camino en lugar de otro, o se comporta de forma diferente al resto.
En un estudio publicado recientemente en PNAS, investigadores de la Fundación Champalimaud, en colaboración con el Instituto del Cerebro de París, pudieron identificar patrones de comportamiento que subyacen tanto a las reacciones rápidas como a las estrategias a largo plazo adoptadas por la especie. El estudio demostró cómo los estímulos sensoriales, las experiencias previas y las características individuales dan forma a las elecciones de navegación de los peces.
Cazadores versus exploradores
El comportamiento del pez cebra opera en diferentes dimensiones del tiempo, cada una con su propio patrón. En la escala de tiempo más larga, su comportamiento está condicionado por la frecuencia con la que cambian de dirección, mientras que las preferencias por cambiar de velocidad surgen en escalas de tiempo más rápidas.
A través de experimentos simulados por computadora, fue posible descubrir que estas tendencias de comportamiento son bastante útiles para realizar tareas esenciales para la supervivencia. Algunos peces, por ejemplo, son más hábiles para perseguir y capturar presas, mientras que otros se destacan en la exploración de nuevos territorios.
Lo sorprendente de este comportamiento es que, tomados en conjunto, estos patrones sugieren que los peces pueden tener características únicas y personalidades distintas. Si bien sus reacciones rápidas están determinadas por el entorno, las estrategias a largo plazo están moldeadas por experiencias previas, adquiridas desde los primeros días de vida.
João Marques, investigador del Laboratorio Michael Orger, Fundación Champalimaud
Los hallazgos resaltan cómo el aprendizaje puede anular la información sensorial inmediata, lo que genera diferencias individuales consistentes entre especies. El descubrimiento de estos mecanismos internos hasta ahora ocultos abre nuevas oportunidades para comprender la base neuronal del comportamiento.
Los siguientes pasos se centrarán ahora en los procesos neuronales que dan lugar a estas estrategias a largo plazo. Comprender este comportamiento del pez cebra podría tener implicaciones más amplias sobre cómo se desarrollan las personalidades y las estrategias de comportamiento en animales más complejos, como los humanos.
Referencias de la noticia:
Sridhar, G., Vergassola, M., Marques, J.C., Wyart, C. Uncovering multiscale structure in the variability of larval zebrafish navigation. PNAS (2024).
Groneberg, Antonia H., Marques, João C., Lucas Martins, A. Early-Life Social Experience Shapes Social Avoidance Reactions in Larval Zebrafish. Current Biology (2020).
Portugues, R., Feierstein, C, Engert, F., et al. Whole-Brain Activity Maps Reveal Stereotyped, Distributed Networks for Visuomotor Behavior. Neuron (2014).
Instituto Karolinska. Zebrafish in biomedical research. Estocolmo, Suécia.