Diversidad procariota y bacterias GSOB en salmonicultura

Este estudio analiza los cambios en las comunidades procariotas y bacterias gigantes oxidantes de azufre en sedimentos subantárticos impactados por la salmonicultura. Utilizando secuenciación del gen 16S rRNA y mapeo mediante vehículos de operación remota (ROV), la investigación revela un patrón inédito en forma de U en la diversidad alfa procariota a lo largo de un gradiente de cobertura de mantos de acuicultura gigantes oxidantes de azufre (GSOB) de la familia Beggiatoacea. Los resultados demuestran que la diversidad disminuye significativamente en zonas de impacto intermedio, pero experimenta una recuperación parcial en áreas con cobertura extensiva de mantos bacterianos. Este hallazgo es fundamental para la gestión ambiental, ya que valida el uso de una escala visual graduada de cobertura de GSOB como un bioindicador más sensible y preciso que el criterio binario tradicional de presencia o ausencia. El estudio ofrece una base científica robusta para actualizar los marcos regulatorios y promover una acuicultura más sostenible en los ecosistemas vulnerables de la Patagonia chilena.

La investigación documentó una respuesta compleja y no lineal de las comunidades procariotas ante el enriquecimiento orgánicoderivado de la salmonicultura intensiva en el Estrecho de Magallanes. El hallazgo principal describe un patrón en forma de "U" en la diversidad alfa bacteriana, caracterizado por una disminución de hasta el 30 % en los índices de Shannon y Pielou en zonas de impacto intermedio (grado G3), seguido de una recuperación parcial en sitios con cobertura extensiva de bacterias gigantes oxidantes de azufre (grados G4 y G5). Este fenómeno se asocia a cambios en la abundancia relativa de taxones clave como Sulfurovum y Sulfurimonas, que predominan en áreas de transición pero disminuyen en zonas altamente impactadas donde se consolidan los mantos de GSOB. Además, el estudio identificó a Candidatus Isobeggiatoa como el miembro predominante de la familia Beggiatoaceae. Estos resultados desafían las suposiciones previas sobre la degradación lineal de la biodiversidad y revelan una dinámica sucesional donde nuevos grupos anaerobios colonizan los microhabitats creados por los mantos bacterianos.

Este estudio multidisciplinario fue liderado por el Dr. Carlos Aranda Borghero, profesor asociado del Departamento de Ciencias Biológicas y Biodiversidad de la Universidad de Los Lagos. El equipo de investigación incluyó a expertos del Centro i~mar, Núcleo Milenio de Agronomía Marina de Algas (MASH) y Centro de Biotecnología y Bioingeniería (CeBiB), así como a científicos de las instituciones Codebreaker Bioscience y DVS Tecnología. Además, la investigación contó con el apoyo logístico y financiero de la empresa Australis Mar S.A. y la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID). La colaboración entre la academia y el sector privado fue fundamental para acceder a los centros de cultivo y aplicar tecnologías avanzadas de mapeo submarino y análisis genómico. El Dr. Aranda Borghero, quien ha desarrollado esta línea de investigación durante años, destaca que esta sinergia permite modernizar y armonizar el marco regulatorio acuícola basándose en evidencia científica de alto nivel, posicionando a la Universidad de Los Lagos como un referente internacional en la gestión de ecosistemas marinos vulnerables sometidos a presiones antrópicas.

Las actividades de muestreo y observación se llevaron a cabo en dos centros de cultivo de salmón del Atlántico (Salmo salar) situados en el Seno Córdova, dentro de la región noroeste del Estrecho de Magallanes, en la Patagonia chilena. Este entorno subantártico se caracteriza por profundidades que oscilan entre los 15 y 70 metros, donde predominan los sustratos rocosos, lo que dificulta el uso de métodos tradicionales de muestreo como la draga Van Veen. Las estaciones de muestreo se distribuyeron siguiendo un gradiente de impacto desde debajo de las balsas-jaula hasta sitios de control adyacentes sin presencia de bacterias gigantes. El estudio también incluyó el análisis de microhabitats específicos en cavidades de rocas, donde se acumula materia orgánica fina que favorece la colonización localizada de GSOB. Esta ubicación geográfica es particularmente relevante debido a la conectividad del Seno Córdova con rutas navegables que vinculan los océanos Atlántico y Pacífico, representando un ecosistema único para estudiar la resiliencia microbiana frente a la expansión de la acuicultura en latitudes altas.

La fase de recolección de muestras en terreno se realizó durante el mes de febrero de 2023, coincidiendo con el periodo de descanso sanitario obligatorio (fallow period) estipulado por las autoridades chilenas. Este cronograma permitió evaluar el estado del sedimento tras la finalización de un ciclo productivo de salmónidos de entre 14 y 18 meses, momento en el cual el impacto bentónico es más evidente. Posteriormente, el procesamiento de las muestras para la extracción de ADN y los análisis fisicoquímicos se llevó a cabo dentro de los cuatro meses siguientes a la colecta. Los resultados finales y la síntesis de la investigación fueron publicados recientemente en el volumen 222 de la revista científica Marine Pollution Bulletin, con fecha oficial de enero de 2026, tras un proceso de revisión que se extendió desde la recepción del manuscrito en abril de 2025. Esta cronología subraya la vigencia de los datos presentados y su relevancia para las discusiones actuales sobre la actualización de la normativa ambiental que rige la actividad acuícola en las regiones australes de Chile.

La relevancia de este estudio radica en su capacidad para transformar el paradigma actual de monitoreo ambiental en la salmonicultura, que actualmente se basa en un criterio binario de presencia o ausencia de bacterias gigantes. Las fuentes indican que la legislación chilena utiliza los mantos de GSOB como bioindicadores visuales, pero el estudio demuestra que la mera presencia de vestigios mínimos (grado G1) no siempre implica una alteración significativa en la estructura de la comunidad procariota del sedimento. Al proponer una escala graduada de cobertura (G1-G6), los investigadores ofrecen una herramienta mucho más sensible y objetiva para diferenciar niveles de impacto. Esto evita interpretaciones erróneas que podrían penalizar injustificadamente a los centros de cultivo por hallazgos mínimos que no representan un deterioro ecológico grave. Además, el descubrimiento del patrón en "U" proporciona una comprensión científica profunda de cómo los ecosistemas bentónicos procesan el exceso de materia orgánica y azufre, permitiendo una gestión basada en la resiliencia real de los microorganismos frente al enriquecimiento orgánico en ambientes subantárticos

El objetivo fundamental de esta investigación es optimizar los marcos regulatorios y las prácticas de monitoreo ambiental para garantizar la sostenibilidad de la acuicultura en la Patagonia. Los resultados sirven para validar metodologías de inspección visual mediante ROV, que son más eficientes en sustratos rocosos donde el muestreo físico es impracticable. Al integrar datos moleculares con escalas visuales, se busca implementar un sistema de monitoreo más transparente y preciso que permita a las autoridades y a las empresas tomar decisiones fundamentadas sobre la siembra y los periodos de recuperación de los sitios. Asimismo, el estudio identifica taxones como Sulfurovum que podrían actuar como indicadores microbiológicos complementarios de condiciones sulfídicas. En última instancia, esta información científica permite equilibrar la producción económica de salmónidos con la protección de la salud del ecosistema marino, facilitando el desarrollo de estándares ambientales internacionales basados en evidencia local y fortaleciendo la posición de Chile como un productor de alimentos responsable y tecnológicamente avanzado.

La metodología empleó un enfoque integrador que combinó oceanografía robótica, análisis de imágenes y biología molecular avanzada. Inicialmente, se utilizó un ROV Deep Trekker DTG3 para mapear el fondo marino y clasificar la cobertura de mantos de GSOB mediante una técnica estereológica modificada de Weibel, estableciendo seis grados de cobertura (G1-G6). Posteriormente, se recolectaron 45 muestras de sedimento mediante el mismo ROV equipado con un muestreador de doble válvula y, en el caso de las cavidades rocosas, mediante buceo autónomo (con equipo de respiración subacuático autónomo, SCUBA por si sigla en inglés) con jeringas modificadas. El análisis de la biodiversidad se realizó a través de la secuenciación del gen 16S rRNA utilizando la plataforma Illumina NextSeq 1000, lo que permitió identificar más de 70,000 rasgos genéticos únicos. Los datos bioinformáticos se procesaron con QIIME 2¹ para calcular índices de diversidad alfa y realizar análisis de coordenadas principales (aPCoA) para la diversidad beta. Complementariamente, se realizaron observaciones microscópicas de campo y microscopía electrónica de barrido (SEM) para caracterizar morfológicamente los filamentos bacterianos, confirmando la presencia de azufre elemental en las vacuolas de Candidatus Isobeggiatoa

El Dr. Carlos Aranda enfatiza que la inspección visual graduada es una herramienta más sensible que los análisis moleculares para detectar impactos iniciales, ya que las bacterias gigantes pueden ser visualmente dominantes a pesar de estar subrepresentadas en las bibliotecas de ADN debido a su bajo contenido genómico relativo. Según los investigadores, la reducción de la abundancia de Sulfurovum en las zonas de mayor impacto (G4-G5) es un hallazgo paradójico que requiere más estudio, sugiriendo que las condiciones extremadamente impactadas podrían favorecer a otros grupos fermentadores sobre estas bacterias quimiolitotrofas versátiles. Además, los autores sostienen que la recuperación parcial de la diversidad en los sitios con mayores mantos (patrón en "U") indica una sucesión ecológica donde los propios mantos de GSOB crean nichos para una comunidad microbiana más compleja. El equipo experto también advierte que el uso de GSOB como indicador único debe ser cauteloso, recomendando enfoques multifactoriales que incluyan parámetros fisicoquímicos y diversidad bentónica para evitar subestimar o sobreestimar el impacto real en sustratos heterogéneos como los fondos rocosos de la Patagonia.

Las futuras líneas de investigación se centrarán en descifrar las funciones metabólicas específicas de las comunidades que colonizan los mantos de GSOB, pasando del análisis taxonómico (metabarcoding) a estudios funcionales directos. El profesor Aranda señala que es prioritario investigar el papel de estas bacterias en la aceleración de la degradación anaerobia de la materia orgánica y su interacción con los ciclos del carbono y el nitrógeno en sedimentos acuícolas. Actualmente, el equipo ya trabaja en nuevos resultados financiados por el Fondo de Investigación Pesquera y de Acuicultura (FIPA 2023-15), que profundizarán en la distribución espacial y temporal de estas bacterias gigantes en otras regiones salmoneras de Chile. También se busca refinar los modelos de predicción de impacto bentónico integrando variables oceanográficas como corrientes y batimetría, lo que permitirá a los reguladores contar con herramientas preventivas más robustas. El objetivo final es consolidar una red de colaboración entre la academia, el gobierno y la industria que transforme estos hallazgos científicos en políticas públicas efectivas para la protección y el uso racional de los recursos marinos australes.

Esta investigación marca un hito en la ecología microbiana bentónica al revelar la dinámica sucesional de las comunidades procariotas bajo la presión de la salmonicultura en ambientes de latitudes altas. Al demostrar que el patrón de diversidad sigue una curva en forma de "U" y validar una escala visual de cobertura para las bacterias Beggiatoaceae, el estudio proporciona una metodología científica que concilia el rigor académico con la aplicabilidad técnica en la industria. A largo plazo, esta perspectiva integrada permitirá una gestión ambiental más precisa, donde los bioindicadores microbianos sirvan como centinelas de la salud del ecosistema, facilitando una acuicultura que no solo sea productiva, sino también resiliente y respetuosa con la biodiversidad única de los fiordos y canales chilenos. La consolidación de estos estándares basados en evidencia científica asegura que la salmonicultura subantártica evolucione hacia un modelo de "Transformación Azul"², garantizando la integridad de los fondos marinos para las generaciones futuras y fortaleciendo el liderazgo científico regional en la conservación de los océanos.

Equipo Investigadores

• Carlos P. Aranda

  • Departamento de Ciencias Biológicas y Biodiversidad, Universidad de Los Lagos

• Alejandro H. Buschmann

  • Centro i∼mar, MASH and CeBiB, Universidad de Los Lagos

• Alejandro Bisquertt

  • Codebreaker Bioscience

• Daniel Vega

  • DVS Tecnología

• Alex R. González

  • Departamento de Ciencias de La Salud, Universidad de Los Lagos

• Mauricio Quiroz

  • Departamento de Ciencias Biológicas y Biodiversidad, Universidad de Los Lagos

Notas a pie de página

• [1] Es una plataforma de ciencia de datos multiómica del microbioma, preparada para IA, gratuita, de código abierto, extensible y desarrollada por la comunidad. QIIME 2 permite a los investigadores realizar análisis reproducibles del microbioma mediante diversas interfaces y herramientas. QIIME 2 ↩ Volver ↑↑
• [2] La visión de la transformación azul es ampliar los sistemas alimentarios acuáticos y aumentar su contribución a dietas saludables, nutritivas y asequibles, respaldando la gestión ambiental y el crecimiento inclusivo, especialmente para aquellas comunidades que dependen de la pesca y la acuicultura. Sin dejar a nadie atrás. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) ↩ Volver ↑↑