Genómica y su uso en ganaderías

Dra. Indira Cruz P.
Gerente de Ventas – Genómica, Neogen Latinoamérica.

M. en C. David Martínez C.
Customer Service – Genómica, Neogen Latinoamérica.

La genómica es una ciencia que analiza la función y la estructura del genoma, que comprende el set completo de ADN de un organismo. Para los criadores y productores de ganado bovino de leche y carne, la genómica es todavía una tecnología en constante desarrollo y crecimiento, con un amplio rango de aplicaciones ya disponibles para los ganaderos.

El Ácido Desoxirribonucleico (ADN) es una molécula que juega un papel principal en el “Software de la vida”: contiene toda la información e instrucciones necesarias para que un ser vivo se desarrolle, funcione a lo largo de su vida y se reproduzca. Toda esta información se encuentra cifrada en la doble hélice mediante cuatro diferentes moléculas llamadas nucleótidos: Adenina (A), Citocina (C), Guanina (G) y Timina (T); que suman más de 3000 millones en el genoma bovino. Secuencias en combinaciones especiales sirven para codificar las proteínas y su regulación; así se obtienen estructuras, metabolismo, sistema inmunológico y un sinfín de procesos necesarios para la vida y su funcionamiento en el medio ambiente. Las secuencias con función definida se llaman genes, y el conjunto de secuencias es conocido como genotipo.

El ADN de los animales se encuentra repartido en cromosomas, un total de 30 pares de cromosomas se presentan en el genoma bovino. Cada pareja de cromosomas contiene un “paquete” similar de información, con los mismos genes ordenados de forma similar, uno heredado del padre y el otro de la madre. Esta redundancia permite que un mismo organismo tenga dos copias de un mismo gen, que pueden ser idénticas o distintas. Cuando un gen tiene al menos dos versiones distintas, se les conocen como alelos y dan lugar a gran parte de las variaciones de aspecto y desempeño que vemos entre individuos y poblaciones.

Por ejemplo, un gen que afecta al color del pelo tiene varios alelos: el alelo “E+”, conocido como el alelo silvestre, el alelo “e” que da el color rojo y el alelo “ED” que genera el color negro. El color que presentará un bovino depende del par de alelos que tenga en su genotipo, de la interacción entre ellos y de la dominancia del rasgo, por lo que un semental ED/e se verá negro y al cruzarse con una vaquilla ED/e, también negra, tendrán 75% de crías negras (25% serán ED/ED y 50% serán ED/e) y un 25% de crías rojas (e/e). Como se puede observar, es necesario conocer qué alelos tiene un animal para hacer predicciones acertadas sobre cómo su genotipo repercutirá en su físico, también llamado fenotipo, y cuáles serían los resultados en las crías al cruzarse con otro animal.

Durante las últimas décadas, se han descubierto numerosos genes y alelos implicados en fenotipos ventajosos para los bovinos y su industria: el gen de la cornamenta que en una de sus formas alélicas inhibe la aparición de cuernos; o el de la miostatina, que normalmente codifica para las fibras musculares, pero, en algunas razas como la azul belga, existen hasta nueve alelos mutantes que dan lugar a una “doble musculatura”. Para estos genes existen pruebas de genotipado que permiten conocer el genotipo del animal y tomar decisiones informadas a corto y largo plazo.

Genómica y su uso en ganaderías genomica ganaderia neogen 1Por supuesto, no todos los rasgos fenotípicos son determinados por un solo gen con distintos alelos. La mayoría de las características que influyen en el costo y valor de un animal, como el peso al destete, la conversión alimenticia o la cantidad de grasa intramuscular en el marmoleo de la carne, están influenciados por un número desconocido de genes, secuencias no codificantes y sus interacciones, por lo que las predicciones genómicas resultan más complejas.

Para esto, la genómica se ha valido de marcadores de ADN, que son segmentos de ADN con una ubicación particular en el genoma, fáciles de identificar y cuya herencia es rastreable. Existen varios tipos de marcadores, pero los más comúnmente usados en la actualidad son los SNPs (del inglés Single Nucleotide Polymorphisms) o Polimorfismos de un Solo Nucleótido, caracterizados por ser variantes que difieren en un solo nucleótido, como su nombre lo indica. Por ejemplo, en la siguiente figura, el animal de la izquierda tiene una A-T y el animal de la derecha tiene una G-C.

Esta diferencia, dependiendo su lugar en el genoma, llamado locus, puede ser la única responsable de una enfermedad genética, causar mínimas variaciones en el fenotipo o incluso carecer de efecto. Estos últimos han servido para crear perfiles individuales de SNPs que sirven como “huella genética” para, entre otras cosas, determinar paternidades con una alta confiabilidad.

Neogen ha participado en el desarrollo de tecnologías que permiten leer desde 9 mil hasta 250 mil SNPs en el genoma de un individuo. Esto ha permitido a investigadores encontrar asociaciones de los SNPs con sus efectos en el fenotipo: no sólo para caracteres sencillos de uno o pocos genes, sino también para muchas características de relevancia económica para los ganaderos. Esto ha dado lugar a una de las aplicaciones más útiles de la genómica para la industria agropecuaria: la selección asistida por marcadores.

Una vez que los SNPs se han validado por su cercanía a rasgos genéticos mapeados o por su asociación estadística a caracteres complejos en poblaciones de referencia, es posible crear microarreglos (chips) que contengan el panel deseado de SNPs. Los microarreglos sirven para genotipar eficientemente una gran cantidad de animales, en búsqueda de sementales, hembras y crías que sean portadores de características deseables para el progreso del programa de mejoramiento genético.

Usar la selección asistida por marcadores tiene numerosas ventajas en comparación a los métodos tradicionales de selección, incluyendo:

Velocidad. El DNA puede extraerse en una etapa temprana del desarrollo, para que la información revelada por los marcadores pueda usarse antes de cruzar al animal.

Consistencia. Los marcadores reducen el impacto de los efectos ambientales que comúnmente complican las tradicionales
evaluaciones fenotípicas.

Bioseguridad. Usar marcadores genéticos para evaluar resistencia a enfermedades significa que no se necesita introducir el patógeno en la población para conocer cómo se desempeñarían los animales ante un contagio real.

Eficiencia. Analizar la progenie cuando el animal es joven permite la eliminación de aquellos con pobre genética, haciendo un uso más eficiente de los recursos.

Rasgos. complejos Analizar la progenie cuando el animal es joven permite la eliminación de aquellos con pobre genética, haciendo un uso más eficiente de los recursos.

Rasgos complejos. La mayoría de los caracteres de interés productivo y económico son causados por múltiples genes y su manejo mediante técnicas de cruza convencional es muy difícil. La probabilidad de que un animal herede los alelos deseados en múltiples loci es muy baja. Los marcadores permiten evaluar el genoma y hacer selección genómica en vez de selección por caracteres.

En general, la variabilidad del desempeño genético de una población de animales se ajustará a una distribución de campana:

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Los marcadores ayudan a los criadores a identificar fácilmente a los animales de élite, los de desempeño medio y a los de peor desempeño, incluso antes de que estos datos se vean reflejados en la producción. La información obtenida resulta clave para tomar decisiones de manejo en el hato, incluyendo el uso de inseminación artificial, superovulación, transferencia de embriones, empadres, selección de reemplazos o venta de animales.

Para conseguir los mayores beneficios de la genómica, Neogen colabora constantemente con investigadores y asociaciones para crear nuevas y mejores pruebas genómicas, que permiten hacer predicciones confiables y así aumentar el progreso genético. Neogen puede asistirle en el desarrollo y uso de microarreglos para genotipado, sin importar si es usted un investigador, criador, veterinario o un ganadero comercial.

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Artículo publicado en Entorno Ganadero Octubre- Noviembre 2019

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