El pez cebra como modelo para la investigación

pez cebra modelo experimental

Son varias las especies de animales que se usan para investigaciones científicas en laboratorios. A pesar de que es una práctica que cuenta con numerosos detractores y se han propuesto métodos alternativos a la experimentación con animales, como puede ser el cultivo de células en placas Petri o biorreactores, los seres vivos siguen ofreciendo una serie de posibilidades que de otra forma no estarían disponibles, como el estudio del desarrollo embrionario o la transmisión de caracteres entre sucesivas generaciones. 

Dos de las especies más utilizadas para estos fines son el ratón común albino (Mus musculus) o la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). Sin embargo, existe otra especie que por sus características es más interesante para estudios genéticos y relacionados con el desarrollo, el pez cebra. En este artículo hablaremos sobre las características y utilidad de esta especie.

Características del pez cebra

El pez cebra (Danio rerio) es un vertebrado de pequeño tamaño, que alcanza 5 cm de longitud en su etapa adulta. Se trata de una especie nativa del Sudeste Asiático, popular en acuariofilia debido a su resistencia, gran número de crías y fácil obtención. Los machos y hembras de esta especie presentan dimorfismo sexual, lo cual quiere decir que su aspecto es diferente. El cuerpo del pez es transparente, lo que permite observar sus órganos internos, y posee varias líneas de color azul a lo largo del cuerpo.

pez cebra
Imagen 1. Los peces cebra son un animal popular en acuarios, pero también tienen importantes aplicaciones en investigaciones científicas de diverso tipo.

Las características que hacen que esta especie sea interesante para su estudio en laboratorio son principalmente dos: la similitud de su genoma con el humano y la rapidez de su desarrollo. Se estima que compartimos con el pez cebra un 80% de nuestro genoma, lo que lo hace interesante para estudios genéticos. Por otra parte, los peces se reproducen de forma continua a lo largo de todo el año, las hembras ponen unos 200 huevos y el desarrollo de los órganos internos de los embriones se completa en apenas 24 horas. 

Utilidad del pez cebra en el laboratorio

Los estudios genéticos realizados con el pez cebra requieren de un macho al que se induce una mutación en las células germinales (el esperma, en lenguaje simple), que tiene descendencia con una hembra no mutante dando lugar a descendientes que pueden expresar o no la mutación (dependiendo de si esta es dominante o recesiva). Posteriormente esos descendientes se cruzan con otros peces dando lugar a una segunda generación que permite estudiar la expresión de mutaciones recesivas.

Particularmente, las mutaciones en genes relacionados con el desarrollo embrionario permiten estudiar en detalle el proceso evolutivo de los vertebrados, una de las aplicaciones principales del pez cebra. Aquí la ventaja respecto al ratón de laboratorio es que los peces cebra pueden ser observados directamente mientras se desarrollan. Además, es la especie conocida de vertebrado que tiene un mayor número de genes codificantes, unos 26.500, superando así los 20.440 genes de los seres humanos o los 22.000 de ratones.

pez cebra desarrollo y embriones
Imagen 2. Los embriones de pez cebra permiten el estudio de su desarrollo. En esta imagen se aprecian dos embriones de cuatro días de edad, el de la parte inferior es un mutante que carece de un pigmento. Fuente de la imagen (citado de wikipedia): Bradbury J: Small Fish, Big Science. PLoS Biol 2/5/2004: e148. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.0020148

Una habilidad llamativa

Otra característica llamativa del pez cebra es su habilidad regenerativa. Estos peces pueden regenerar partes de su cuerpo que hayan sido dañadas o extirpadas durante su etapa de desarrollo, llegando a regenerar órganos internos o la retina del ojo. Se han realizado numerosos estudios para entender mejor cómo funcionan estos mecanismos y poder replicarlos en humanos, particularmente en terapias de regeneración medular o en tratamientos contra la distrofia muscular.

El genoma del pez cebra ha sido completamente secuenciado, siendo uno de los genomas mejor estudiados de todo el reino animal. También se han estudiado diversas variantes mutantes del pez cebra, de las cuales existe disponibilidad para la realización de experimentos.

Los peces cebra han permitido realizar avances científicos en los campos de la biología del desarrollo, toxicología, oncología, reproducción, teratología (estudio de anormalidades durante el desarrollo), genética, neurobiología, investigaciones de líneas celulares, medicina regenerativa, distrofias musculares y teoría evolutiva de vertebrados.

Fuentes

  1. White RM et al (2008). Transparent adult zebrafish as a tool for in vivo transplantation analysis. Cell Stem Cell. 2 (2): 183–9. doi:10.1016/j.stem.2007.11.002
  2. Kettleborough RNW et al (2013). A systematic genome-wide analysis of zebrafish protein-coding gene function. Nature 496 (7446): 494-497. doi:10.1038/nature11992
  3. Langenau DM et al (2019). Visualizing Engrafted Human Cancer and Therapy Responses in Immunodeficient Zebrafish. Cell. 177 (7): 1903–1914.e14. doi:10.1016/j.cell.2019.04.004
  4. Kawakami K, Takeda H, Kawakami N, Kobayashi M, Matsuda N, Mishina M (2004). A transposon-mediated gene trap approach identifies developmentally regulated genes in zebrafish. Developmental Cell. 7 (1): 133–44. doi:10.1016/j.devcel.2004.06.005

Rubén Portela
Biólogo, doctorado en ecología por la Universidad de A Coruña. Apasionado por la ciencia y enamorado desde la infancia de la naturaleza y los animales, especialmente la biología marina y los insectos.