Population genetics and infection dynamics of Phocanema krabbei and P. decipiens (Nematoda: Anisakidae) in commercially exploited fish from the Northeast Atlantic

Resumen Técnico: Genética de Poblaciones y Dinámicas de Infección de Phocanema krabbei y P. decipiens en el Atlántico Noreste

Planteamiento del Problema

Las especies de Phocanema (Nematoda: Anisakidae) son parásitos zoonóticos que representan riesgos significativos para la salud pública de los consumidores de productos del mar y causan pérdidas económicas sustanciales a la industria pesquera debido al rechazo de peces con estética comprometida. Aunque la investigación en el Atlántico Noreste se ha centrado históricamente en el género Anisakis, los estudios sobre Phocanema siguen siendo limitados, particularmente en lo que respecta a su distribución meridional, rango de hospedadores y estructura genética de la población. Los datos existentes cubren mayoritariamente aguas septentrionales y un conjunto restringido de especies de peces. Además, aunque se sabe que las especies de Phocanema utilizan pinnípedos como hospedadores definitivos y diversos peces como hospedadores intermedios o paraténicos, la conectividad genética de estas poblaciones de parásitos a través de la red trófica marina —desde Escocia hasta Portugal— es aún poco comprendida. Esta falta de datos exhaustivos dificulta el monitoreo eficaz de la seguridad alimentaria y la evaluación de las dinámicas de infección en las poblaciones de peces explotadas comercialmente.

Metodología

Este estudio llevó a cabo una evaluación epidemiológica y genética integral de las infecciones por Phocanema en el Atlántico Noreste (Área de Pesca Mayor 27 de la FAO).

• Muestreo y Análisis Parasitológico: Se examinaron un total de 16.156 ejemplares de peces de nueve especies comercialmente importantes (Lophius piscatorius, L. budegassa, Merluccius merluccius, Lepidorhombus spp., Micromesistius poutassou, Engraulis encrasicolus, Sardina pilchardus, Scomber scombrus y S. colias). Las muestras se obtuvieron de capturas comerciales en múltiples divisiones del ICES. Los peces se procesaron utilizando UV-Press y/o digestión peptídica artificial para la recuperación de nematodos. Se calcularon los parámetros de infección (prevalencia, intensidad media y abundancia media), y se registraron los sitios de infección (vísceras, vientre, lomos, cola).
• Identificación Molecular: De las larvas recuperadas, se seleccionaron 474 para identificación molecular. El ADN genómico se extrajo y se amplificó y secuenció un fragmento de 469 pb del gen de la citocromo oxidasa 2 mitocondrial (cox2). La identificación de la especie se confirmó mediante el análisis BLAST contra secuencias de GenBank.
• Análisis de la Genética de Poblaciones: Un subconjunto de 457 secuencias identificadas como P. krabbei fue analizado para evaluar la diversidad genética y la estructura poblacional. Se construyeron tres conjuntos de datos distintos:
  1. Secuencias agrupadas por especie de pez hospedador.
  2. Secuencias agrupadas por divisiones de pesca del ICES.
  3. Secuencias agrupadas por sitio anatómico de infección (vísceras, vientre, lomos, cola).
     Los análisis incluyeron el cálculo de la diversidad de haplotipos ($H_d$), la diversidad de nucleótidos ($\pi$), pruebas de neutralidad (Tajima's $D$ y Fu's $F_s$), redes de haplotipos de unión de medianas (median-joining), el Análisis de Varianza Molecular (AMOFA) y los valores de $F_{st}$ por pares.

Resultados Clave

1. Dinámicas de Infección y Rango de Hospedadores

• Prevalencia: Las especies de Phocanema se detectaron en peces demersales pero no en especies pelágicas. La prevalencia varió significativamente según la especie de pez y el área geográfica. Lophius piscatorius (rape) mostró la mayor prevalencia (64,1%), seguido de L. budegassa (31,8%). Merluccius merluccius (merluza) mostró una prevalencia menor (2,5%), mientras que Micromesistius poutassou y Lepidorhombus spp. tuvieron tasas de infección muy bajas. No se encontraron infecciones en especies pelágicas.
• Gradiente Geográfico: La prevalencia disminuyó generalmente hacia las latitudes meridionales, en consonancia con la distribución de las focas grises y de puerto. L. budegassa mostró un descenso brusco desde >80% en áreas del norte hasta el 1,4% en áreas del sur (IXa).
• Tropismo Tisular: Las larvas mostraron una preferencia significativa por los tejidos musculares sobre las vísceras. El vientre representó el 60,1% de las larvas y los lomos el 27,4%. Esta distribución es crítica para la seguridad alimentaria, ya que estas son las principales partes comestibles.

2. Identificación Molecular

• Composición de Especies: El análisis molecular identificó dos especies: Phocanema krabbei (96,4%) y Phocanema decipiens (3,6%).
• Expansión de Hospedadores y Geográfica: El estudio amplió el rango de hospedadores conocido para ambas especies para incluir a L. budegassa, L. piscatorius, M. poutassou y Lepidorhombus spp. P. krabbei fue la especie dominante en todos los caladeros y especies de peces muestreados. P. decipiens se encontró en proporciones bajas en cinco divisiones del ICES en L. piscatorius y en áreas específicas para L. budegassa y M. merluccius.
• Distribución de Especies: Las proporciones relativas de las dos especies no estuvieron influenciadas significativamente por la identidad del hospedador ni por el origen geográfico, lo que sugiere un patrón biogeográfico consolidado en el Atlántico Noreste donde predomina P. krabbei.

3. Estructura Genética de la Población de P. krabbei

• Índices de Diversidad: El análisis de 450 secuencias de P. krabbei reveló una alta diversidad de haplotipos ($H_d \approx 0,958$) y una baja diversidad de nucleótidos ($\pi \approx 0,0065$).
• Pruebas de Neutralidad: Las pruebas de Tajima's $D$ y Fu's $F_s$ arrojaron valores significativamente negativos para la mayoría de los grupos, lo que indica un exceso de polimorfismos de baja frecuencia, consistente con una expansión demográfica reciente y/o selección positiva.
• Estructura de la Población:
  • A través de los Hospedadores: El AMOVA mostró que el 99,87% de la variación genética ocurrió dentro de las especies de peces, con solo un 0,13% entre ellas. Los valores de $F_{st}$ por pares no fueron significativos, lo que indica la ausencia de estructuración genética basada en la especie de hospedador.
  • A través de la Geografía: Del mismo modo, el 99,80% de la variación se encontró dentro de las divisiones del ICES. Los valores de $F_{st}$ fueron generalmente no significativos, lo que respalda la existencia de una única población panmíctica que circula desde Escocia hasta Portugal.
  • A través de los Tejidos: La estructura genética estuvo mayormente ausente entre los sitios de infección (vísceras, vientre, lomos, cola), con un 99,54% de la variación dentro de los sitios. Aunque se detectó un $F_{st}$ leve pero significativo entre el vientre y otros sitios, los haplotipos dominantes se compartían en todos los compartimentos.
• Red de Haplotipos: Tres haplotipos dominantes (H4, H14, H2) se compartieron entre todas las especies de peces, divisiones geográficas y sitios de infección, junto con un gran número de haplotipos únicos de baja frecuencia.

Significado y Reivindicaciones

Los autores afirman que este estudio constituye la primera evaluación integral de la infección por Phocanema en las aguas meridionales del Área 27 de la FAO, ampliando significativamente los rangos geográficos y de hospedadores conocidos para P. krabbei y P. decipiens.

• Perspectiva Biológica: Los hallazgos respaldan la hipótesis de que las especies de Phocanema, particularmente P. krabbei, funcionan como una población panmíctica única y altamente conectada dentro de la red trófica marina del Atlántico Noreste. Esta conectividad es impulsada por el comportamiento migratorio y las interacciones tróficas de los peces paraténicos, más que por la naturaleza sedentaria de los hospedadores definitivos (pinnípedos).
• Implicaciones para la Seguridad Alimentaria: La alta prevalencia de larvas en los tejidos musculares comestibles (vientre y lomos), particularmente en Lophius spp., subraya las limitaciones de los procedimientos estándar de evisceración para garantizar la seguridad alimentaria. El estudio destaca la necesidad de ampliar la vigilancia y mejorar el monitoreo de estas especies comercialmente importantes.
• Contribución Metodológica: La investigación demuestra la utilidad de las larvas de Phocanema como etiquetas biológicas para las poblaciones de peces, dada la diferenciación genética de las poblaciones de merluza del sur respecto a las del norte, mostrando simultáneamente que la población de parásitos permanece genéticamente homogénea a través de estas distintas poblaciones de peces.

El artículo concluye que, si bien las infecciones por Phocanema están ampliamente distribuidas, la falta de una estructura genética significativa sugiere que las medidas de control deben tener en cuenta la amplia conectividad del parásito a través de la red trófica de la región.