Desarrollo biotecnológico y obstáculos en el cultivo de especies de pepinos de mar del la Península de Baja California: Enfoque en Isostichopus fuscus, Holothuria inornata, Holothuria paraprinceps, Holothuria impatiens y Apostichopus californicus

Resumen

A pesar de que la biotecnología ha revolucionado la acuicultura del pepino de mar en ciertas especies modelo, aún existen significativas lagunas de conocimiento que deben ser abordadas para alcanzar un cultivo sostenible a gran escala, particularmente en las principales especies de pepinos de mar de la Península de Baja California. Aunque se ha avanzado considerablemente en la comprensión de las enfermedades de ulceración cutánea en pepinos de mar, especialmente A. japonicus y H. scabra, y de los síndromes asociados a Vibrio, persiste una necesidad urgente de investigar de manera específica las especies menos estudiadas, como I. fuscus y diversas especies de Holothuria, especialmente en lo que concierne a la etiología multifactorial y a las estrategias de intervención sostenibles.

1. Introducción

Los pepinos de mar (Clase Holothuroidea) son invertebrados que habitan en diversos sustratos del fondo marino, incluyendo rocas, corales muertos, algas, pastos marinos y sedimentos. Desempeñan un papel crucial en los ecosistemas marinos al contribuir a la eliminación del exceso de materia orgánica, reciclar, remineralizar y oxigenar los fondos marinos mediante su alimentación de partículas suspendidas en el agua o en la arena, así como al excretar y enterrarse, lo que beneficia a numerosos organismos. Su distribución abarca todos los mares y océanos, desde las costas hasta las planicies abisales. Sin embargo, sus características biológicas los hacen vulnerables a la sobrepesca, pues son organismos longevos, con limitada movilidad y forman "parches" de individuos, lo que facilita su recolección en aguas someras (Rivera-Téllez et al., 2021).

De las aproximadamente 1800 especies de pepinos de mar descritas a nivel mundial, 113 se encuentran en las cuatro regiones costeras de México: Golfo de California, Océano Pacífico, Golfo de México y Mar Caribe, con la mayor diversidad en el Golfo de California. Actualmente, 11 de estas especies (familias Stichopodidae y Holothuriidae) son capturadas y comercializadas en el país (Fig. 1), con su pesca regulada por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT)  o la La Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural (SADER) - Comisión Nacional de Acuacultura y Pesca (CONAPESCA), según su estado de protección (Rivera-Téllez et al., 2021).

Figura 1.  Las 11 especies principales de pepinos de mar que se capturan y comercializan en nuestro país, y cuya pesca es regulada por SEMARNAT o SADER-CONAPESCA, dependiendo su estado de protección. En:  Guía de identificación de los pepinos de mar de interés comercial en México (Rivera-Téllez et al. 2021).

Desafortunadamente, las poblaciones silvestres de muchas especies de pepinos de mar han sido sometidas a sobreexplotación debido al aumento de la demanda del mercado y a la gestión inadecuada de sus pesquerías, a menudo vinculada a la falta de capacidades técnicas y recursos para desarrollar y aplicar regulaciones complejas de manejo. En México, se han observado disminuciones significativas en las poblaciones y capturas de varias especies, como Isostichopus fuscus, I. badionotus, Holoturia floridana y Apostichopus parvimensis, asociadas a la sobrepesca (Tabla 1). Estas especies cuentan actualmente con lineamientos de manejo específicos, que incluyen tallas o pesos mínimos de captura (23 cm para I. badionotus, 13 cm para H. floridana, 24 cm para I. fuscus y 200 gramos de peso eviscerado para P. parvimensis) (Rivera-Téllez et al., 2021). Ante esta problemática, la promoción de prácticas acuícolas para el pepino de mar es esencial no solo para asegurar su aprovechamiento sostenible, sino también para complementar iniciativas ecológicas, como el repoblamiento, con el objetivo de contribuir a la preservación de sus poblaciones naturales.

Tabla 1. Especies de pepinos de mar (familias Stichopodidae y Holothuriidae) que se comercializan en nuestro país actualmente y que son reguladas por SEMARNAT o SADER-CONAPESCA.

Los primeros experimentos de engorda con juveniles de pepino de mar en estanques abandonados, utilizados anteriormente para el cultivo de camarón, han demostrado ser una opción prometedora. En México, dado que esta especie está listada en la Norma Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010, su regulación corresponde a la SEMARNAT, a través de la Dirección General de Vida Silvestre, permitiendo su aprovechamiento extractivo bajo el esquema de “Aprovechamiento en Predios de la Federación” mediante Unidades de Manejo para la Conservación de la Vida Silvestre (UMA) o en Predios o Instalaciones que Manejen Vida Silvestre de Forma Confinada (PIMVS). En 2008, se inició la primera producción de juveniles en México a través de una UMA ubicada en Mazatlán, Sinaloa, donde se realizaron pruebas en el desarrollo larvario y en la alimentación básica para mantener organismos sanos en estanquería rústica, logrando resultados óptimos (López-Segurajáuregui, 2021). En 2010 se estableció la primera UMA en Baja California Sur, y en 2011, la Sociedad Cooperativa Piripichi firmó un convenio de colaboración con la Universidad Autónoma de Baja California Sur para desarrollar el proceso de producción de semilla de Isostichopus fuscus con fines comerciales y de repoblamiento en áreas sujetas a aprovechamiento en Baja California Sur (Fig. 2) (López-Segurajáuregui et al., 2021).

Figura 2. La Sociedad Cooperativa Piripichi firma en 2011 convenio de colaboración con la Universidad Autónoma de Baja California Sur, para desarrollar el proceso de producción de semilla de pepino de mar Isostichopus fuscus para fines comerciales y repoblamiento de áreas sujetas a aprovechamiento en Baja California Sur (López-Segurajáuregui et al, 2021).

2. Avances en el desarrollo biotecnológico y obstáculos en el cultivo de pepinos de mar (I. fuscus, H. inornata, H. paraprinceps, H. impatiens y A. californicus)

En los últimos años, se han logrado avances significativos en la tecnología de biofloc (BFT, por sus siglas en Inglés), el desarrollo de marcadores moleculares (microsatélites y SNP), proyectos de secuenciación del genoma, particularmente para A. japonicus y H. scabra, aplicaciones probióticas para mejorar el crecimiento y la inmunidad, así como el diseño de sistemas de acuicultura multitrófica integrada (IMTA) (Xiao et al., 2024; Liu et al., 2024; Jo et al., 2017; Senff et al., 2021; Liu et al., 2023). No obstante, estos progresos se han concentrado principalmente en un número reducido de especies comercialmente relevantes. 

Entre los desafíos comunes en la acuicultura de pepinos de mar se destacan la sobreexplotación de poblaciones silvestres, que compromete la calidad de los reproductores, la sensibilidad ambiental durante las etapas iniciales de vida, el conocimiento limitado sobre los requerimientos nutricionales en fases larvarias y juveniles, la insuficiencia de programas de selección genética debido a la falta de datos genéticos (Liu et al., 2024; Jo et al., 2017), y las lagunas regulatorias en relación con nuevas especies candidatas (González-Wangüemert et al., 2017).

La acuicultura sostenible de pepinos de mar, que incluye especies clave de las costas de la Península de Baja California en el Océano Pacífico y el Golfo de California, como I. fuscus, H. inornata, H. paraprinceps, H. impatiens y A. californicus (Tabla 1), enfrenta importantes desafíos biotecnológicos a pesar de su elevado valor económico y ecológico. La mayoría de la investigación y los avances tecnológicos se han centrado en unas pocas especies, como A. japonicus y H. scabra, dejando un progreso limitado para las especies mencionadas anteriormente (Purcell et al., 2012; Zamora et al., 2018; Ciriminna et al., 2024; Han et al., 2016). Los principales obstáculos incluyen el escaso conocimiento de los protocolos óptimos de reproducción, problemas de asentamiento y supervivencia larvaria, manejo de enfermedades, conservación de recursos genéticos y adaptación a sistemas IMTA (Purcell et al., 2012; Zamora et al., 2018; Ciriminna et al., 2024; Han et al., 2016). 

Si bien los avances en marcadores moleculares, secuenciación del genoma, aplicación de probióticos y diseño de IMTA han mejorado los resultados para algunas especies, su desarrollo sigue siendo insuficiente o no se ha probado en otras (Liu et al., 2024; Jo et al., 2017; Senff et al., 2021; Liu et al., 2023; Yang et al., 2024). Abordar estas deficiencias es fundamental para expandir la acuicultura sostenible de pepinos de mar más allá de las especies actualmente dominantes.

Para I. fuscus, I. inornata, I. paraprinceps, I. impatiens, así como para A. californicus, se evidencia una falta de protocolos publicados para la producción a gran escala en criaderos. Las tasas de asentamiento larval son bajas y las dietas y sustratos óptimos aún no están bien definidos (Ciriminna et al., 2024). Además, los recursos genéticos, como ensamblajes genómicos y marcadores moleculares, son escasos o inexistentes (Liu et al., 2024; Yang et al., 2024), las estrategias de manejo de enfermedades no están bien establecidas y la adaptación a sistemas IMTA no ha sido probada en su mayoría, o se ha realizado solo a escala piloto (Zamora et al., 2018).

Tecnologías como el BFT han mejorado la calidad del agua y el crecimiento de A. japonicus, pero requieren adaptación para otros géneros y especies debido a diferencias fisiológicas (Xiao et al., 2024). La secuenciación del genoma ha permitido la selección asistida por marcadores en A. japonicus y H. scabra, pero esta práctica aún no se ha extendido a la mayoría de los holoturios del Pacífico, ni al Atlántico (Liu et al., 2024; Zhong et al., 2024).

La literatura indica que, aunque la innovación biotecnológica ha avanzado la acuicultura sostenible para ciertas especies de pepinos de mar, especialmente A. japonicus y H. scabra, persiste una brecha significativa en relación con I. fuscus y la mayoría de las especies del género Holothuria, incluidas las principales de la Península de Baja California a lo largo del Golfo de California y el Océano Pacífico (Purcell et al., 2012; Ciriminna et al., 2024). Los principales obstáculos incluyen la insuficiencia de investigación biológica básica (reproducción, nutrición y genética), la falta de protocolos optimizados para la producción masiva de larvas en incubadoras, las bajas tasas de supervivencia larvaria debido a dietas y entornos subóptimos (Ciriminna et al., 2024), las limitadas herramientas y protocolos para el manejo de enfermedades (Liu et al., 2023), y la incertidumbre regulatoria en torno a nuevas especies candidatas (González-Wangüemert et al., 2017). La disponibilidad de recursos genómicos, como los de A. japonicus y H. scabra, es fundamental, ya que permiten la selección genética para el crecimiento y la resistencia a enfermedades; su ausencia dificulta un progreso similar en otras especies (Liu et al., 2024; Zhong et al., 2024). Las aplicaciones probióticas son prometedoras, pero requieren validación en taxones más diversos (Liu et al., 2023). Los sistemas IMTA pueden mejorar la sostenibilidad, pero es necesario adaptarlos a las características ecológicas y fisiológicas de cada especie (Zamora et al., 2018).

3. Enfermedad de ulceración cutánea en especies de pepinos de mar de la Península de Baja California

El desarrollo de biotecnologías para la reproducción y cultivo de especies no modelo de pepinos de mar implica comprender su biología reproductiva, desarrollo larval, técnicas eficaces de desove, manejo de reproductores en cautiverio y sus requerimientos biológicos. Todo esto es fundamental para alcanzar niveles comerciales en la acuicultura multitrófica integrada y sostenible. En este contexto, el manejo de enfermedades es crucial para la consolidación de la acuicultura de estas especies, especialmente dado que la acuicultura de pepinos de mar en la región aún se encuentra en sus primeras etapas.

La enfermedad de ulceración cutánea, también conocida como síndrome de ulceración cutánea (SUC), representa una amenaza significativa tanto para la acuicultura como para las poblaciones silvestres de pepinos de mar a nivel mundial. Aunque la mayoría de las investigaciones se han centrado en especies como H. scabra y A. japonicus, otros holoturoideos, como I. fuscus, H. inornata, H. paraprinceps, H. impatiens y A. californicus, también son susceptibles a patologías similares (Delroisse et al., 2020; Arjona-Cambranes et al., 2024; Becker et al., 2004; Tangestani y Kunzmann, 2019; Eeckhaut et al., 2004). La SUC se caracteriza por un rápido desarrollo de lesiones blancas superficiales que avanzan hacia úlceras profundas, lo que frecuentemente resulta en altas tasas de mortalidad en un corto período (Becker et al., 2004; Eeckhaut et al., 2004).

La etiología de esta enfermedad es compleja e involucra bacterias oportunistas, especialmente Vibrio spp., virus, factores de estrés ambiental (como fluctuaciones de temperatura y cambios de salinidad) y las respuestas inmunitarias del huésped, todos desempeñando un papel en el inicio y progresión de la enfermedad (Delroisse et al., 2020; Arjona-Cambranes et al., 2024; Ganesh et al., 2025; Zhang et al., 2019; Liu et al., 2010). Los recientes avances en tecnologías ómicas han permitido una comprensión más profunda de los mecanismos moleculares subyacentes al SUC y han resaltado la importancia de la dinámica del microbioma y los factores ambientales (Ganesh et al., 2025; Zhang et al., 2022; Zhang et al., 2019). No obstante, para varias de las especies mencionadas en esta revisión, los estudios directos son limitados, y gran parte del conocimiento se basa en extrapolaciones de holoturoideos estrechamente relacionados (Fig. 3).

Figura 3. Pepino de mar, Apostichopus californicus se encuentra a lo largo de la costa noroeste del Pacífico, desde el Golfo de Alaska hasta la Isla Cedros, al oeste de la Península Baja de California. A). Pepino de mar sano, tiene un color rojo intenso, espinas y piel blanda. (Emaline Montgomery); B). Pepino de mar moribundo, de la costa de la isla de Vancouver; C). Pepino de mar que se ha vuelto parcialmente blanco en lugar de su habitual tono rojo ladrillo intenso; D). Pepinos de mar enfermos,  volviéndose blancos y muriendo frente a la costa cerca de Nanaim, Columbia Británica (Fotos de Kathleen Reed en Brend, 2021).

4. Intervenciones y manejo de enfermedades

La eficacia de los antibióticos varía considerablemente debido a la aparición de resistencia; sin embargo, algunas cepas todavía muestran sensibilidad a agentes como el imipenem y el cloranfenicol (Tangestani y Kunzmann, 2019). Los probióticos, como Bacillus spp., han demostrado ser prometedores para reducir la mortalidad y mejorar la recuperación tras infecciones (Yu et al., 2023; Li et al., 2024). Entre los enfoques innovadores se incluyen los péptidos antimicrobianos y las terapias basadas en IgY, dirigidas a patógenos específicos (Sun et al., 2025; Xu et al., 2019).

La literatura sugiere que, aunque los patógenos bacterianos, en particular Vibrio spp., son fundamentales en los brotes de síndrome de ulceración cutánea (SUC) en pepinos de mar (Deng et al., 2009; Fahmy y Hamed, 2021), su papel suele ser oportunista en lugar de estrictamente causal. Los factores de estrés ambiental son desencadenantes críticos que alteran la homeostasis entre el huésped y los microorganismos (Delroisse et al., 2020; Arjona-Cambranes et al., 2024; Ganesh et al., 2025). Esta etiología multifactorial complica tanto el diagnóstico como el manejo, ya que las infecciones experimentales con bacterias aisladas no siempre inducen la enfermedad a menos que se combinen con factores estresantes, como el choque por frío o lesiones (Delroisse et al., 2020; Zhang et al., 2019). 

Los estudios ómicos han revelado cambios significativos en la expresión génica del huésped durante la infección, incluyendo la regulación positiva de las vías inmunitarias (TLR/MAPK/NF-κB), respuestas al estrés oxidativo (producción de especies reactivas de oxígeno), y regulación de la apoptosis. Estos hallazgos destacan posibles biomarcadores para la detección temprana o como objetivos de intervención (Ganesh et al., 2025; Yang et al., 2016; Zhao et al., 2018).

Por lo tanto, las estrategias de manejo deben adoptar un enfoque holístico, que incluya mejorar la calidad y estabilidad del agua, minimizar la manipulación y las lesiones, utilizar probióticos o inmunomoduladores, y emplear antibióticos con cautela, solo cuando sea necesario, debido a la preocupación por la resistencia. Asimismo, se debe considerar la exploración de terapias novedosas, como péptidos antimicrobianos o anticuerpos IgY, para un control más específico (Yu et al., 2023; Sun et al., 2025; Xu et al., 2019).

5. Preguntas de investigación abiertas

Las futuras investigaciones dirigidas al desarrollo biotecnológico para el cultivo de especies de pepinos de mar de la Península de Baja California (I. fuscus, H. inornata, H. paraprinceps, H. impatiens y A. californicus) deben priorizar estudios fundamentales en áreas como reproducción, nutrición, genética y ecología de enfermedades, dado que estas especies han sido poco investigadas. En particular, es esencial centrar esfuerzos en el estudio directo de la etiología y las intervenciones relacionadas con la enfermedad de ulceración cutánea, utilizando enfoques ómicos integradores. Adicionalmente, se deben desarrollar protocolos de incubación adaptados, ampliar la generación de recursos genómicos, validar las intervenciones biotecnológicas en diversos taxones y clarificar los marcos regulatorios.

Tabla 2.  Preguntas abiertas que resaltan las futuras direcciones necesarias para superar los obstáculos actuales.

6. Conclusión

La biotecnología ha facilitado un avance significativo hacia la acuicultura sostenible de pepinos de mar, aunque principalmente para un conjunto limitado de especies bien estudiadas, como A. japonicus y H. scabra. A pesar de ello, persisten desafíos para I. fuscus, H. inornata, H. paraprinceps, H. impatiens y A. californicus, debido a deficiencias en la investigación biológica básica, el desarrollo de recursos genéticos, los protocolos de cría de larvas, las estrategias de manejo de enfermedades y los marcos regulatorios.

La enfermedad de ulceración cutánea sigue siendo una amenaza persistente para los holoturoideos silvestres y cultivados, incluyendo I. fuscus y varias especies del género Holothuria. Los brotes de esta enfermedad son el resultado de interacciones complejas entre bacterias oportunistas, principalmente Vibrio spp., factores de estrés ambiental, como cambios en la temperatura y salinidad, así como el estado inmunológico y el microbioma del huésped, además de las prácticas de acuicultura.

7. Literatura citada

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