Análisis e interpretación de las características ecofisiológicas de las poblaciones de mejillón cebra (dreissena polymorpha) en los ríos Ebro y Mijares

Resumen

El objetivo de la presente Tesis doctoral ha sido analizar e interpretar la información relativa a la ecofisiología de varias poblaciones españolas de mejillón cebra (Dreissena polymorpha) en diferentes puntos del río Ebro y en el embalse de Sitjar del rio Mijares recogidas en el año 2009 dentro del proyecto:” Estudio de la estructura genética y diferenciación ecológica de las poblaciones españolas del mejillón cebra (Dreissena polymorpha) frente a factores ambientales de origen natural y antropogénico. Bases científicas para su control ambiental sostenible (CEBRAPOP)”. Se han comparado los parámetros fisiológicos, bioquímicos y de expresión proteica de cada una de las poblaciones, así como los niveles de metales y metalotioneina. En este estudio se seleccionaron siete poblaciones de mejillón cebra localizadas en diferentes puntos del río Ebro y una en el rio Mijares, caracterizados por altos niveles de contaminación por metales de origen industrial. Se recogieron ejemplares de mejillón cebra en varias localizaciones del río Ebro próximas a la planta química, cuatro de ellas corriente arriba (Caspe puente y Caspe Lago, Fayón y Mequinenza) y tres situadas corriente abajo (Embalse de Flix, fábrica de Flix y Riba-roja). Por último, se incluyó el embalse de Sitjar en el río Mijares ya que en los informes de la Cuenca Hidrográfica del Júcar aparecía como zona afectada por la expansión de esta especie. Los animales fueron diseccionados en el punto de recogida, separando la concha del tejido blando (y en algunos casos almacenando la glándula digestiva y las branquias independientemente) para con posterioridad estudiar la acumulación de metales, así como para determinar los parámetros fisiológicos seleccionados y realizar el estudio proteómico. Respecto a la acumulación de metales se encontró que las poblaciones situadas corriente arriba de Flix (Caspe, Mequinenza y Fayón) presentaban niveles de metales tóxicos bajos en la glándula digestiva, que en el caso del cadmio (Cd) estaban entre 0,12 y 0,30 µg.g- 1 y en el caso del mercurio (Hg) entre 0,87 y 2,06 µg.g- 1 . Flix y las poblaciones situadas corriente abajo (Ribaroja y embalse de Flix) y próximas a la planta cloro-alcalina tenían elevados niveles de Cd de 0,98 µg.g-1 y de Hg (14,91 µg.g- 1 ). Además, los parámetros indicativos de su estado osmorregulatorio (índice de contenido hídrico, DWI por sus siglas en inglés) eran inferiores a los de las poblaciones situadas corriente arriba. La población de Sitjar es la que presentaba un contenido mayor de plomo respecto de todas las poblaciones estudiadas, con un valor medio de 0,24 µg.g-1 en glándula digestiva. Se encontraron niveles de cobre (Cu) y Zinc (Zn) en los dos tejidos bastante uniformes entre todas las poblaciones de estudio en otoño siendo coherente con 8 la existencia de mecanismos de regulación para los metales esenciales. Sin embargo, el contenido de Cu en la glándula digestiva en primavera y el de Zn en ambos tejidos en otoño fue variable entre poblaciones. Al igual que ocurre con el contenido en metales, el contenido de metalotioneína (MT) fue mayor en la glándula digestiva que en las branquias en todas las poblaciones. El contenido de MT en las branquias se correlacionó de forma negativa con el contenido de Cd y Hg. En la glándula digestiva los valores de concentración de MT presentaron una correlación positiva con el contenido de Cd y Hg, de forma que las poblaciones situadas corriente abajo de Flix (con mayor cantidad de Hg y Cd) presentaron mayores valores de MT, posiblemente como consecuencia de la activación de mecanismos de defensa celular ante el estrés químico. En la población próxima a la Fábrica de Flix se alcanzaron valores de MT en glándula digestiva de 2439 µg.g -1 mientras que en las localidades corriente arriba estos valores fueron cuatro veces inferiores. La actividad Na+/K+-ATPasa en las branquias fue mayor y más variable entre poblaciones en primavera que en otoño. El estudio proteómico realizado en las branquias de los mejillones mediante metodología DIGE permitió definir patrones de expresión proteica característico de cada población de estudiada y relacionarlo con factores ambientales incluyendo la contaminación por metales. Se detectaron 3626 proteínas, encontrándose diferencias significativas en su abundancia entre las diferentes poblaciones en 161 de ellas. A través del método de jerarquía de grupos se comprobó que las poblaciones de Fayón (río Ebro), cuyos tejidos presentan niveles elevados de metales esenciales Cu, Zn y de potasio (K), y la población de Sitjar (río Mijares), con altos valores de Pb en las branquias, presentaron un patrón de expresión similar entre ambas y bastante diferente al resto de las poblaciones. Por otra parte, las poblaciones de Caspe y Mequinenza, corriente arriba de Flix, donde la contaminación por Cd, Pb y Hg fue menor que en el resto de las poblaciones, mostraron un patrón de expresión de proteínas similar entre ellas. La población de Caspe Lago fue algo diferente de las otras dos. Los perfiles proteicos de las poblaciones de Flix Fábrica, Embalse de Flix y Riba-roja (todas ellas en el río Ebro), con valores más altos de metales tóxicos en sus tejidos que en el resto de las poblaciones, no permitieron una buena separación entre las poblaciones de las diferentes localidades al existir un solapamiento que dificulta diferenciarlas entre sí al no haber un predominio de proteínas con mayor o menor abundancia. De las 35 proteínas seleccionadas por su expresión diferencial entre poblaciones se encontró que las funciones biológicas más relevantes fueron: procesos celulares (25%), respuesta a estímulos y metabolismo (14%), y por último regulación y el transporte (8%). Las 9 funciones moleculares más significativas fueron: actividad catalítica (37%), unión (24%) y actividad de un transportador (3%). Los componentes celulares principales fueron: citoplasma (22%), regiones anatómicas celulares (22%), membrana (14%) y orgánulo (8%). Estas 35 proteínas pueden agruparse en 4 clases: proteínas estructurales (ej. actina, espectrina, y tubulina), de respuesta al estrés térmico (ej.: HSP90, HSP83), de transporte iónico (ej. V-tipo protón ATPasa) y de metabolismo (ej. proteosoma, tiolasa). En general, este estudio ha permitido diferenciar las poblaciones de mejillón cebra en función de los valores de los contaminantes presentes en los tejidos específicos de los mejillones cebra (glándula digestiva y branquias) así como de los niveles de MT y los cambios apreciados en el patrón de expresión proteica de cada localidad. También se ha podido relacionar el estado osmorregulatorio de estos organismos en función de las características de su hábitat natural, como la disponibilidad de nutrientes (fósforo), de metales esenciales (Cu y Zn) y de K. Aquellas poblaciones situadas en el curso alto del río Ebro con menor afectación por contaminantes y mayor cantidad de nutrientes son las que presentan individuos con mejor estado fisiológico. Sin embargo, las localidades próximas geográficamente al municipio de Flix (corriente abajo), ofrecen un hábitat más hostil, debiendo los mejillones cebra adaptarse celular y bioquímicamente a la toxicidad de los metales pesados mediante defensas como la MT. Por otra parte, la población del embalse de Sitjar es un ejemplo de la adaptación de esta especie a factores abióticos desfavorables como es la presencia de plomo.