Estrategias reproductivas de moluscos gasterópodos. Caracterización bioquímica y toxicidad de la glándula del albumen de Pomacea canaliculata (Gastropoda: Ampullariidae)

Abstract

Pomacea canaliculata, gasterópodo dulceacuícola de origen sudamericano, es la especie más sobresaliente de la familia Ampullariidae. Ha sido introducida en el sudeste asiático e islas del Océano Pacífico donde se ha convertido en una seria plaga para la agricultura, principalmente en cultivos de arroz y taro. Su presencia en estas zonas, así como en América Central y América del Sur, representa también un riesgo sanitario para la población, ya que es un hospedador intermediario del nematode Angiostrongilus cantonensis, agente causal de la meningoencefalitis eosinofílica, enfermedad potencialmente fatal para el hombre. Su invasión también ha mostrado un impacto ecológico en los ecosistemas acuáticos invadidos. Conocer su reproducción, es de especial interés debido a lo anteriormente mencionado. Los huevos son depositados fuera del agua, característica compartida con las restantes especies del género, formando masas de huevos de una intensa coloración rosada. La especie presenta una alta fecundidad, siendo una hembra capaz de depositar un total de 1.300 a 11.000 huevos a lo largo de su vida en condiciones de laboratorio. En los ampuláridos, así como en la mayor parte de los gasterópodos, el vitelo es de escaso desarrollo y en su lugar, el material nutritivo necesario para el desarrollo embrionario, se ubica externamente al embrión y se denomina fluido perivitelino (FPV). El FPV, en las especies de ampuláridos estudiadas, ha mostrado tener además, propiedades de protección ante factores bióticos y abióticos. Estas actividades biológicas se encuentran asociadas a las principales perivitelinas (proteínas del FPV), que en el caso de P. canaliculata se denominan PcOvo y PcPV2. En un contexto evolutivo, considerando que los huevos prácticamente no presentan depredadores, algunas de las actividades biológicas de las perivitelinas, como las propiedades antinutritivas, antidigestivas y neurotóxicas han sido interpretadas como una adquisición clave asociada a la oviposición aérea como defensa contra la depredación de los embriones en desarrollo. El FPV es sintetizado por un órgano accesorio del sistema reproductor femenino, la glándula del albumen (GA), también de llamativa coloración, que contribuye significativamente a la biomasa corporal de las hembras. Se desconoce en P. canaliculata, y en los gasterópodos en general, si durante su síntesis las perivitelinas están sujetas a modificaciones estructurales significativas, como sufren los precursores de las proteínas del vitelo o vitelinas, presentes en otros invertebrados y funcionalmente análogas, o si en cambio las perivitelinas son almacenadas en la GA ya en su forma final, biológicamente activa. En P. canaliculata existen indicios que apoyan esta última hipótesis, ya que los depredadores de caracoles adultos descartan la GA cuando se alimentan de hembras. Conocer una explicación para este comportamiento, desde un ángulo bioquímico, resulta interesante en lo que respecta al mecanismo de síntesis de perivitelinas, y al mismo tiempo en relación a la ecología de los depredadores de adultos del género Pomacea siendo que el motivo de dicho comportamiento y sus consecuencias nutricionales no han sido evaluados hasta el presente. La presente tesis doctoral tiene como objetivos generales: (1) contribuir al conocimiento de la biología reproductiva de P. canaliculata y, (2) contribuir al entendimiento de la perivitelogénesis en la GA desde una perspectiva bioquímica, su vínculo con el alto rendimiento reproductivo de la especie y su relación con los hábitos alimenticios de los depredadores de especies del género Pomacea. En particular se pretende aportar la primera información en gasterópodos sobre la síntesis de perivitelinas en lo referido a la estructura de sus precursores determinando si PcOvo y PcPV2 almacenadas en la GA presentan diferencias estructurales y funcionales respecto a las formas finales en el huevo. Esta información representaría a su vez un abordaje molecular para ayudar a explicar las causas del comportamiento de descarte de la GA exhibida por los depredadores de adultos de P. canaliculata, siendo que el órgano resultaría nocivo para los mismos. Por otro lado, se aborda dicho comportamiento desde una perspectiva ecológico-nutricional determinando si el consumo de hembras de P. canaliculata representa una desventaja energética para los depredadores como consecuencia del descarte de la GA. Por último, se evalúa la respuesta de la GA frente a la actividad reproductiva de cópula y oviposición, y ante distintos niveles de esfuerzo reproductivo en lo que respecta a la acumulación de los principales componentes de secreción y la expresión de las principales perivitelinas.Para llevar a cabo este estudio se realizó un análisis comparativo de la estructura-función de las perivitelinas PcOvo y PcPV2 aisladas de huevo y de la GA. Se analizó su movilidad electroforética, tiempo de retención en columnas cromatográficas y estructura nativa secundaria, terciaria y cuaternaria mediante espectroscopía de absorción, fluorescencia, dicroísmo circular y dispersión de rayos X a bajo ángulo (propiedades estructurales). A su vez se evaluó la resistencia a la digestión, el grado de neurotoxicidad y capacidad inhibitoria de tripsina del órgano (propiedades funcionales). Los resultados evidenciaron que la GA almacena las perivitelinas en sus formas maduras, biológicamente activas y ya listas para ser incorporadas a los huevos, a diferencia de los demás invertebrados que sintetizan formas inactivas que requieren de un procesamiento proteolítico previo u otras modificaciones importantes en su estructura antes de ser incorporadas en el huevo. Esto probablemente represente una vía más eficiente para la conversión de alimento en huevos, haciendo posible un alto rendimiento reproductivo. Por otro lado, los estudios funcionales indicaron que la GA presenta propiedades antinutritivas, antidigestivas y neurotóxicas, lo que explicaría plausiblemente el comportamiento de descarte del órgano por parte de los depredadores de hembras adultas de la especie.A continuación se evaluaron las consecuencias nutricionales asociadas a dicho comportamiento. Se determinó la composición bioquímica y el contenido energético de los tejidos de machos y hembras de P. canaliculata y se estimó la variación de estos parámetros en función de la talla. Los resultados indicaron que el consumo de hembras sería desventajoso desde una perspectiva energética y nutricional. Determinamos que a una misma talla, y sin considerar la GA, una hembra y un macho presentan un contenido de biomasa comparable. Sin embargo, los tejidos consumibles de las hembras presentan un contenido significativamente menor de proteínas y aproximadamente un 19% menos de energía que un macho de tamaño equivalente. Estos resultados reflejan la gran contribución de la GA a la biomasa corporal de la hembra, y la energía destinada y movilizada hacia este órgano durante la reproducción.Por último, se estudió la dinámica de la GA en respuesta al esfuerzo reproductivo y a la actividad reproductiva de cópula y oviposición. Se observó una recuperación de los principales componentes de secreción invertidos en las puestas (proteínas, polisacáridos y calcio) tal que la biomasa total de huevos depositada prácticamente duplicó la biomasa inicial de la GA. Sin embargo, luego de un esfuerzo reproductivo alto, el órgano no recuperó su capacidad reproductiva inicial en relación a los niveles de proteínas solubles, PcOvo y PcPV2 en particular, y de polisacáridos, mientras que los niveles de calcio total se recuperaron completamente. Frente a un esfuerzo reproductivo alto se observó también una reducción en el número de huevos por puesta. Estos resultados indican que la GA tiene una capacidad diferencial para recuperar sus componentes de secreción, presentándose la biosíntesis como uno de los factores limitantes para el proceso de oviposición a largo plazo.En conjunto, los resultados de la presente tesis doctoral indican que la fisiología y bioquímica de la GA está fuertemente relacionada con la alta capacidad reproductiva de P. canaliculata, siendo el principal órgano especializado que permite la rápida movilización de cantidades significativas de nutrientes hacia la futura progenie, y de manera coordinada con la actividad reproductiva. Parte de estas características probablemente estén dadas por la capacidad de sintetizar partículas estructuralmente complejas y multifuncionales como las perivitelinas de manera directa, es decir sin modificaciones postraduccionales previas, en contraste con sus análogas, las vitelinas de otros invertebrados. Por último, la observación de que la biosíntesis de componentes del FPV sería un factor limitante para el proceso de oviposición a largo plazo, sugiere inmediatamente un blanco de utilidad para el control poblacional de esta especie invasora.