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Crustáceos decápodos

© Andrew SimpsonLos decápodos son un orden de crustáceos invertebrados que incluye la cigala, el cangrejo, la langosta, la gamba y el camarón. Son modelos útiles y apropiados para muchas áreas de la investigación biológica y también son importantes para muchas economías por tratarse de mariscos comestibles altamente valorados.

Los decápodos y la economía
¿En qué difieren los decápodos de los mamíferos?
Los sistemas nerviosos de los decápodos
¿Sienten dolor los decápodos?
Investigación biomédica
Neurología
Bioquímica
Conservación y medio ambiente
Referencias

Los decápodos y la economía

La producción mundial de marisco alcanza un valor superior a los 300.000 millones de USD al año y la cría de mariscos es el sector de crecimiento más rápido de la industria de la acuicultura en todo el mundo. Los crustáceos decápodos representan aproximadamente un tercio de esta cantidad. La producción de langosta solamente alcanza un valor de 30 millones de GBP al año, aunque el cangrejo y el camarón de aguas profundas representan otras especies importantes.

Uno de los mayores problemas que afronta la acuicultura del marisco es el control de las enfermedades infecciosas. Este problema se debe al hecho de que los decápodos, al igual que otros invertebrados, no disponen de sistemas inmunológicos complejos que permitan utilizar las vacunas convencionales 'antígeno-anticuerpo' que se emplean en humanos u otros mamíferos. En lugar de esto, confían en respuestas de tipo inflamatorio más sencillas que no tienen ningún componente de 'memoria inmunológica' que facilite una protección prolongada a través de vacunas específicas.

En la actualidad, no existen buenas alternativas para los experimentos con animales vivos orientados a buscar soluciones a este problema, porque no existen líneas celulares 'estándar' disponibles para un trabajo in vitro «sustitutivo» y tampoco existen 'modelos' no regulados apropiados que puedan representar una alternativa éticamente aceptable.

¿En qué difieren los decápodos de los mamíferos?

Los invertebrados son los animales que carecen de columna vertebral e incluyen muchos filos con cuerpos vermiculares o con cuerpos recubiertos por un material duro. La mayoría de los invertebrados son protóstomos, mientras que todos los vertebrados, incluyendo los seres humanos, son deuteróstomos. Estas dos ramas del reino animal se definen por las diferencias en su desarrollo embriónico temprano, lo que indica que se separaron en una fase temprana de la evolución. Tienen una fisiología fundamentalmente diferente, lo que hace que resulte difícil realizar comparaciones directas entre sus sistemas nerviosos y órganos sensoriales.

Sus pequeños sistemas nerviosos se pueden comparar con los de un pez, que tienen el cerebro más pequeño de todas las especies de vertebrados. A pesar de que se cree que la mayoría de los vertebrados tienen algún grado de conciencia, ese extremo no está claro en el caso de los peces y los invertebrados.

Los artrópodos son el filo más diverso del reino animal e incluyen insectos, crustáceos y arácnidos. La base para la legislación propuesta para proteger a los crustáceos decápodos más complejos es que son capaces de sentir dolor y sufrimiento.

Los sistemas nerviosos de los decápodos

Los cangrejos y las langostas tienen unas 100.000 neuronas, en comparación con los 100.000 millones de las personas y otros mamíferos. A pesar de que esto les permite reaccionar ante los estímulos amenazadores, actualmente no existen pruebas de que sientan dolor. Sus nervios son más primitivos, carecen del revestimiento de mielina que permite la rápida conducción de las señales (las señales de dolor en los seres humanos viajan exclusivamente a través de fibras 'rápidas'). Por tanto, los nervios de los decápodos viajan a unos 1ms-1, frente a los 100ms-1 a los que viaja el dolor en los mamíferos.

Existen pruebas suficientes para sugerir que los decápodos no experimentan las sensaciones del mismo modo que nosotros. Su reducido número de neuronas hace que no sean capaces de experimentar muchas sensaciones. Por otra parte, la organización de su sistema nervioso es muy diferente a la de los vertebrados: en lugar de tener una médula espinal y un cerebro en los que se integran los datos de entrada del sistema sensorial, las langostas tienen un sistema sencillo compuesto por varios grupos emparejados y separados de cuerpos de células nerviosas que están fusionados a un cordón nervioso que transcurre a lo largo de su cuerpo. Los más grandes de estos ganglios controlan las partes bucales. En los cangrejos, que tienen el cuerpo corto, los ganglios que atravesarían el tórax están fusionados en una única masa y, por tanto, hay menos ganglios abdominales.

¿Sienten dolor los decápodos?

Esta cuestión es debatida con frecuencia por los políticos responsables de regular la ciencia y la industria alimentaria. Es importante que los animales se maten de una forma humana y que no sufran, pero las diferencias entre el sistema nervioso de los decápodos y el de los seres humanos complican la cuestión.

Algunas investigaciones recientes se han centrado en este debate. Por ejemplo, un estudio demuestra que los cangrejos responden al estímulo de una corriente eléctrica y que se apartan de ellaANCHOR. Sin embargo, las observaciones de seres humanos con lesiones en la médula espinal y los experimentos con animales nos dicen que no podemos deducir que un vertebrado pueda 'sentir' algo por el simple hecho de observar que responde con un movimiento a un estímulo.

Los invertebrados utilizan opioides como transmisores químicos y esto también se ha mencionado como una indicación de su capacidad para sentir dolor. En los mamíferos, los opioides forman parte de la trayectoria del dolor. Se liberan en respuesta a señales de dolor en la médula espinal, viajando a través de la misma. Los transmisores de los opináceos administran la influencia de las funciones del cerebro superior sobre el dolor, garantizando que la gravedad del dolor sea apropiada para la situación. El analgésico, la morfina, actúa sobre este sistema para aliviar el dolor y sus efectos son invertidos por el antagonista del opioide, la naloxona.

Los cangrejos responden con una actitud amenazante a las corrientes eléctricasANCHOR, o cuando se les golpea la concha entre los ojos pedunculadosANCHOR. Estos dos experimentos demostraron que el comportamiento se podría eliminar mediante la administración de morfina y reincorporarse mediante una inyección de naloxona. Resulta difícil saber si esto implica que el estímulo es doloroso, pero es probable que la actitud sea una simple respuesta a una amenaza percibida en el entorno y no una señal de angustia.

Los neuroquímicos a menudo tienen funciones muy diferentes en los vertebrados y los invertebrados y su presencia no implica necesariamente la percepción de dolor, dado que los invertebrados carecen de los centros cerebrales superiores que reprimen el dolor en los mamíferos. De hecho, los opioides se encuentran en todo el reino animal, en los insectos, así como en los crustáceos y los mamíferos. Por lo tanto, los opioides han gobernado las respuestas a la información sensorial desde el comienzo del desarrollo evolutivo, aunque no todos los animales que emplean neutrotransmisores opioides son necesariamente capaces de experimentar dolor.

No deberíamos perder de vista el hecho de que las plantas pueden sentir y responder a estímulos inocuos y nocivos. También se pueden comunicar con miembros de su propia especie, así como con plantas de otras especies, en ocasiones a varios kilómetros, y sin embargo no damos por sentado que esto sea una prueba de su capacidad para sentir.

No se pueden extrapolar las 'sensaciones' de los humanos a los invertebrados, cuando los dos sistemas nerviosos son tan diferentes y el dolor es tan subjetivo. El hecho de que la industria alimentaria mate a los cangrejos y las langostas cociéndolos vivos representa un ejemplo de que nuestro entendimiento intuitivo del dolor puede no resultar aplicable. Los nervios de un cangrejo de los mares británicos (8-14ºC) fallan de forma irreversible por encima de 25ºC, una temperatura que se alcanza muy rápidamente en el agua hirviendo. Este método es muy rápido y humano, mientras que congelar a los animales lentamente, como muchas personas piensan intuitivamente que sería preferible, en realidad prolonga su muerte.

Un informe de la Comisión Noruega de Ciencia y Seguridad Alimentaria ANCHOR, examinó la Sensibilidad y el Dolor en los Invertebrados. Concluyó que existen pocos conocimientos acerca de la capacidad para sentir de los crustáceos y que sus sistemas nerviosos y sensoriales parecen estar menos desarrollados que los de los insectos. A pesar de que las langostas y los cangrejos tienen cierta capacidad de aprendizaje, es poco probable que puedan sentir dolor.

Investigación biomédica

Los avances en los conocimientos dependen de los avances científicos y biotécnicos facilitados por la investigación básica de la fisiología, inmunología, patología, reproducción, endocrinología y neurobiología, entre otras cosas, de los decápodos. Todos implican en mayor o menor medida la experimentación con animales para comprender los procesos biológicos básicos, desarrollar productos veterinarios y encontrar nuevas biomedicinas. A continuación se ofrecen ejemplos de algunas conclusiones importantes derivadas de estos animales.

Neurología

La primera demostración clara de las sinapsis eléctricas, frente a las químicas, en la transmisión de los impulsos nerviosos se realizó con el cangrejo de río. Este trabajo demostró que las sinapsis no solamente dependen de la transmisión de los impulsos por parte de los neurotransmisores, sino que también pueden pasar la conexión simplemente por carga. Este descubrimiento inicial ya ha cambiado efectivamente y ha ampliado nuestro conocimiento de la función cerebral de los humanos. Este trabajo de referencia todavía tiene implicaciones enormes para la lucha contra graves enfermedades humanas, como el Alzheimer y la enfermedad de Hodgkins, así como los accidentes cerebrovasculares y otras afecciones que provocan parálisis.

La existencia del importante neurotransmisor GABA también se demostró por primera vez en el cangrejo de río. El GABA es el neurotransmisor inhibidor más importante del sistema nervioso central (SNC). En los seres humanos, entre el 60 y el 75% de todas las sinapsis del SNC responden al GABA. Es mucho menos dominante en el cangrejo de río, porque estos invertebrados son mucho menos complejos desde el punto de vista neurológico, pero durante la evolución su papel en los mamíferos superiores se ha diversificado y, entre otras actividades, se sabe que en los seres humanos el GABA regula el estado de ánimo, la memoria y el dolor. Es el objetivo de muchos fármacos analgésicos o anestésicos utilizados en la medicina clínica. El conocimiento del papel fundamental de este compuesto ha tenido un enorme impacto positivo sobre el bienestar de los humanos.

Los cangrejos de río también fueron los modelos experimentales en los que se descubrieron las neuronas que gobiernan el comportamiento. Se trata de neuronas importantes que por separado pueden estimular patrones de comportamiento bastante complejos. Esto ha cambiado radicalmente nuestro concepto del comportamiento humano, en relación con la adicción o determinados tipos de fármacos.

Más recientemente, en la década de los noventa, el trabajo neurobiológico con decápodos ha revelado que el nivel de serotonina (otro neurotransmisor muy importante en los seres humanos) varía con el dominio o la condición social. Este descubrimiento ha llevado a aceptar que no todos los individuos, ni siquiera en los animales más complejos, incluyendo los seres humanos, responderán de forma idéntica a determinados fármacos o tratamientos, sino con arreglo al estado químico de su cerebro (estado de ánimo, confianza, clase social y bienestar). Esto ha revolucionado los planteamientos relativos a los tratamientos de determinadas afecciones, especialmente en las personas mayores, en los individuos deprimidos o jóvenes.

Los estudios sobre la regeneración de las extremidades y neural en los decápodos (cangrejos de río y langostas) como modelos experimentales continúan informándonos sobre procesos biológicos básicos que tienen relevancia (y posiblemente aplicación biotecnológica) para la recuperación de traumatismos o accidentes cerebrovasculares, o para hacer frente a enfermedades humanas como el Alzheimer y otras demencias.

Bioquímica

El trabajo de Landmark sobre la inmunidad de los decápodos incluye el descubrimiento de una compleja cascada de enzimas reguladoras y de reconocimiento en los decápodos, que une el sistema de complemento de organismos más avanzados y los sistemas de coagulación de los más simples. Este trabajo fue el primero en revelar los eventos bioquímicos que constituyen las vías inflamatorias en los artrópodos. Abrió el trabajo sobre los insectos que permitió utilizar la genética para descifrar complejas vías y sistemas de señalización en las moscas de la fruta (parientes de los decápodos) y sienta la base sobre la que se están explorando las estrategias de control de enfermedades en la acuicultura.

También se han producido importantes descubrimientos de nuevas familias de proteínas antimicrobianas inducibles naturales de los decápodos, muchas de las cuales son tolerantes a la sal y activas frente a algunos patógenos humanos importantes, e incluso virus. La mayoría de los antibióticos existentes son inactivados por la sal (p. ej., del sudor), por lo que estas proteínas naturales de los animales marinos tienen el potencial de explotarse como antisépticos tópicos (superficie de la piel).

Recientemente se ha conseguido implantar determinados genes en crustáceos vivos. Esta técnica nos permite ahora encontrar formas de mejorar rasgos, como la resistencia a las enfermedades, el color, el gusto, la velocidad de crecimiento y el tamaño de los mariscos decápodos criados en la acuicultura. También se podría utilizar para evitar que los animales produzcan los alérgenos a los que son sensibles muchas personas y cuyas vidas se ven amenazadas por la presencia de trazas de músculo de decápodo en los alimentos precocinados o en los restaurantes.

La investigación ha demostrado que muchos compuestos comercializados para los productores de marisco como 'estimulantes inmunológicos' no ofrecen ningún beneficio real para prolongar la supervivencia a la infección. Parecen ser un desperdicio de dinero y cuando se utilizan de forma rutinaria inducen una «fatiga inmunológica» que afecta negativamente al bienestar de los animales.


Conservación y medio ambiente

Los experimentos con patógenos en cangrejos de río han demostrado que algunos comensales microbianos benignos de decápodos exóticos, introducidos para los fines de la acuicultura, saltan de las especies hospedadoras a especies nativas que no tienen resistencia natural a estas bacterias. Los efectos sobre las poblaciones nativas de cangrejos de río son desvastadores. Un buen ejemplo de ello es la práctica erradicación del cangrejo de río británico por un patógeno fúngico portado por una especie importada, el cangrejo señal, y transmitido a las aguas británicas en la década de los ochenta. La reducción masiva de las poblaciones del cangrejo de río nativo ha hecho que los canales que anteriormente se mantenían limpios gracias a sus actividades de pastoreo se encuentren plagados de algas hasta el punto de la anoxia. Esto ha repercutido en los pequeños peces que pueblan los canales y, por consiguiente, en las aves de los humedales que se alimentan de ellos.

May 2009


Referencias

  1. Elwood, RW and Appel, M, (2009), Pain experience in hermit crabs? Animal Behaviour, doi:10.1016/j.anbehav.2009.01.028
  2. Lozada, M, et al. (1988) Effect of morphine and naloxone on a defensive response of the crab, Physiology and Behavior 43: 317-320
  3. Bergamo P, Maldonado H, Miralto A. (1992) Opiate effect on the threat display in the crab Carcinus mediterraneus. Pharmacology, biochemistry, and behavior.  Jun;42(2):323-6.
  4. Somme, LS (2005) Sentience and pain in invertebates, Report to Norwegian Scientific Committee for Food Safety.

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