El papel de la genética molecular en la calidad de la carne de cerdo

Dr. Carmen Camacho Rea.
Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición
Salvador Zubirán INCMNSZ

Dr. Miguel Arechavaleta Velasco.
Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en
Fisiología Animal, INIFAP

Dr. Diego Braña Varela.
Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en
Fisiología Animal, INIFAP
[email protected]

Introducción

Hasta hace algunos años, la cadena de producción de carne de cerdo en México, se centraba en la producción de cerdos con biotipos muy similares, que estaban enfocados a satisfacer un mercado de introductores cuyo objetivo central era la comercialización de cerdos con peso menor a 90 kg. Actualmente, la porcicultura ha madurado y diversificado sus objetivos de producción para atender diferentes demandas. Hoy, los porcicultores buscan satisfacer a diferentes clientes con diferentes objetivos de calidad, por ejemplo, los que compran cerdo en pie (conformación), cerdo en canal (rendimiento, grasa dorsal y porcentaje de magro), los mercados de calidad de carne (pH, color, capacidad de retención de agua).

Dados los cambios que se están teniendo en los sistemas de comercialización de cerdos y de su carne, y a la cada vez más estricta posición de los clientes, la calidad de la carne se convierte en un tema relevante, que involucra a todos los actores a lo largo de la cadena de producción.

Cuando hablamos de calidad de carne, nos referimos a un conjunto de propiedades inherentes, que le confieren la capacidad de hacerla deseable y por ende de satisfacer al consumidor (independientemente de que sea un obrador, un procesador, un chef o un comensal). Algunos de éstos atributos pueden ser organolépticos (color, jugosidad, sabor, terneza) o tecnológicos (cantidad de grasa intramuscular, pH, capacidad de retención de agua). Generalmente, se acepta que los principales factores que inciden en estos atributos y por ende en la calidad del producto generado, son aquellos asociados a la genética, a la alimentación, al manejo de los animales y de las canales en tiempos cercanos al momento del sacrificio.

Sin embargo, el mejoramiento genético dirigido a mejorar la calidad de carne no es una tarea sencilla por varias razones. Una de ella es, que la evaluación objetiva de los atributos tiene requerimientos instrumentales y se realiza posteriormente al sacrificio. Otro factor que ha frenado el mejoramiento genético, es el hecho de que en las condiciones generales de compra-venta ya sean de animales en pie, en canal, cortes, etc., difícilmente se incluyen aspectos objetivos de calidad de carne. Finalmente, la baja heredabilidad relativa de las características asociadas a la calidad de la carne y canal hace que el progreso a través de sistemas tradicionales de mejoramiento genético sea limitado.

Una alternativa para promover la mejora en la cadena de producción de carne fresca, consiste en el uso de herramientas de biología molecular, que mediante el estudio del genoma permiten en un breve plazo identificar animales con mayor o menor propensión a la producción de carne de calidad.

En el caso de los cerdos, a finales del 2009, la Universidad de Illinois reportó que ya ha sido secuenciado más del 98% del genoma de un cerdo raza Duroc, lo que permite a los investigadores marcar genes específicos asociados a parámetros productivos, así la identificación de los animales portadores de los mejores genotipos puede incrementar la precisión en la selección genética para las características deseadas, pero además sirve para preservar la herencia genética e incluso apoyar en el estudio de la salud humana, por lo similar que es la fisiología entre ambas especies.

El papel de la genética molecular en la calidad de la carne de cerdo genetica molecular calidad carne cerdo1Conceptos Generales de Genética Molecular

Los rasgos asociados a la calidad de la carne están controlados por un número desconocido de genes localizados dentro de regiones genómicas llamadas loci de rasgos cuantitativos (QTL), en las cuales se pueden encontrar uno o varios genes con un efecto significativo sobre un rasgo cuantitativo de interés (por ejemplo, cantidad de grasa intramuscular). Algunos de estos genes explican un elevado porcentaje de la variación fenotípica, y el resto de la variabilidad es causada por la interacción de varios genes con un efecto pequeño, aunado al efecto del medio ambiente.

Por lo que uno de los principales objetivos del estudio del genoma de los animales domésticos, ha sido localizar y caracterizar estos QTL. No obstante, el conocimiento que se tiene de los genes y sus interacciones sobre las propiedades de la carne es limitado, por lo que el entendimiento sobre las bases genéticas de la calidad de la carne aún es incipiente, pero muy prometedor.

En las últimas décadas, los avances en genética molecular han permitido identificar genes y fragmentos específicos de DNA llamados marcadores moleculares, los cuales se asocian a rasgos de interés económico en la producción animal, particularmente a rasgos difíciles de mejorar por medio del mejoramiento genético convencional. De esta forma, la genética molecular ofrece oportunidades para mejorar la respuesta a la selección para la calidad de la carne, al proveer herramientas para analizar la variabilidad genética o polimorfismo a nivel del DNA del animal, con la posibilidad de detectar genes con un efecto mayor que influyan sobre características cualitativas de la carne.

La importancia de la genotipificación de los animales, radica en que permite determinar las posibles variantes alélicas (cambios o mutaciones en un gen, asociado a un fenotipo) de un individuo para un gene en particular, permitiendo evaluar cómo cada una de estas variantes influye o afecta el rendimiento productivo del animal o en este caso, cómo influye sobre rasgos de calidad tanto de la canal como de la carne.

Un ejemplo de esto ha sido el descubrimiento de la mutación genética (cambio en la secuencia del DNA) en la posición 1843 del gen que codifica para el receptor rianodina (Ryr 1) o gen halotano, lo cual abrió la posibilidad de hacer mejoramiento genético a través de la genotipificación de poblaciones de cerdos, permitiendo diferenciar animales portadores de las variantes potencialmente indeseables de este gen. Cerdos homocigotos y heterocigotos para el gen halotano, tienden a ser más musculosos, pero particularmente cuando son mal manejados, tienen menor capacidad de retención de agua, mayor pérdida de agua por goteo, y una acelerada glicólisis, que conlleva a una rápida disminución del pH post mortem, lo cual está asociado a carne pálida, suave y exudativa (carne PSE).

Es importante aclarar que la carne PSE no sólo se presenta en animales portadores del gen del Halotano, estas características se presentan también en cerdos que no portan los alelos indeseables del gen, pero que han estado por ejemplo, bajo situaciones de estrés antes del sacrificio, por lo que el manejo también es determinante para la calidad de la carne.El papel de la genética molecular en la calidad de la carne de cerdo genetica molecular calidad carne cerdo2

Asociaciones entre genes y calidad de carne

Muchas características relacionadas con la calidad de la carne dependen de los cambios en el pH (la velocidad con que aumenta y el grado de aumento de la acidez de la carne, que ocurren luego de la muerte del cerdo). La glicólisis anaerobia post mortem conduce a la acumulación de lactato en el músculo, ya que ante la falta de oxígeno al momento de la muerte, el músculo trata de obtener energía en forma de ATP, desdoblando el glucógeno en glucosa y ésta a su vez en lactato. Cuando las concentraciones de lactato son muy altas el tipo de carne que se produce es carne PSE o inclusive, carne ácida. Por lo que el potencial glicolítico, o la concentración de azúcares en el músculo conforcon capacidad de generar ácido láctico, es un factor determinante para el valor nutrimental y tecnológico de la carne.

En los últimos años, una serie de investigaciones han sido dirigidas a la búsqueda de genes responsables de la variación del potencial glicolítico en diferentes poblaciones de cerdos; uno de éstos es el gen que codifica para la subunidad gama de la proteína cinasa activada por AMP (PRKAG3). Se ha observado que cerdos homocigotos y heterocigotos, particularmente provenientes de poblaciones que incluyen material genético Hampshire en su composición, presentan un incremento del 70% en el contenido de glucógeno muscular, por ende su potencial glicolítico es muy elevado, así como una disminución del pH24, lo que tiene como consecuencia una menor retención de agua, lo cual demerita el rendimiento tecnológico la carne.

Originalmente, se pensaba que la causa de esta alteración era debida a un cambio en la secuencia del gen PRKAG3. Sin embargo, no siempre se observa este polimorfismo en cerdos que expresan el fenotipo Rendimiento Napole, por lo que no es suficiente la sola detección, estavariante genética para detectar cerdos con alto potencial glicolítico.

En la actualidad, la atención de las investigaciones está puesta en la búsqueda de genes que codifican para enzimas que participan en el metabolismo del glucógeno muscular, tal es el caso de la isoforma M2 de la enzima piruvato quinasa (PKM2), lacual cataliza el desdoblamiento de glucógeno a ácido láctico y cuyo polimorfismo se asocia con el contenido de glucógeno muscular independientemente del tipo de raza o línea genética, por lo que PKM2 puede ser empleada como marcador genético para programas de selección asistida.

Asimismo, la expresión genética de PKM2 en músculo en poblaciones Landrace-Yorkshire x Duroc está asociada con un incremento en la cantidad de grasa intramuscular, mayor cantidad de materia seca, y un favorable metabolismo de energía y glucógeno en los primeros minutos post mortem.

El papel de la genética molecular en la calidad de la carne de cerdo genetica molecular calidad carne cerdo3

El contenido de grasa total y el espesor de grasa dorsal son parámetros que influyen significativamente sobre la calidad de la canal, por lo que un gran número de QTL asociados a estos rasgos, así como los posibles genes involucrados en la adiposidad del animal han sido estudiados. Por otro lado, genes completamente identificados relacionados con el metabolismo energético podrían ser empleados como marcadores en programas de selección, tal es el caso del gen Ob (originalmente identificado como el gen de la obesidad) que codifica para la leptina.

La leptina es una hormona que actúa a nivel cerebral, como una señal de saciedad. Regula el consumo de alimento y por ende, el peso corporal y el gasto energético y se asocia con la composición corporal. Existen diferentes variantes alélicas de gen Ob, las cuales fueron evaluadas en cerdos Yorkshire, Landrace/Duroc, Hampshire, Landrace y Large White, los resultados mostraron un efecto positivo sobre el porcentaje de grasa corporal en los cerdos que presentan el polimorfismo T/C, mientras que animales que presentan el polimorfismo TT tienen una ventaja si lo que busca el productor es seleccionar animales con baja cantidad de grasa corporal, y en particular baja cantidad de grasa en las piezas destinadas para jamón, lo que implica, una buena conforconmación a expensas de reducir la velocidad del crecimiento

La importancia de la cantidad de grasa corporal e intramuscular, se debe, a que en las últimas décadas la demanda por parte de los consumidores por adquirir carne cada vez más magra, y la presión genética por seleccionar animales cada vez más eficientes en el uso de alimento, ha propiciado que los productores seleccionen animales con bajo contenido graso sin considerar que con ello se compromete el status inmunológico del animal y la calidad de la carne. La grasa intramuscular está relacionada con el sabor, aroma y terneza de ésta, lo cual, también es altamente demandado y cotizado por el consumidor. Por lo que, la importancia en producir cerdos con el adecuado contenido de grasa intramuscular, ha llamado la atención de los genetistas, quienes buscan identificar los genes que codifican para enzimas que participen en el metabolismo de lípidos como la acetil CoA carboxilasa, ATP citrato liasa y la sintetasa de ácidos graso

Actualmente en México, el CONACYT, la SADER y las Fundaciones Produce, están financiando un Macroproyecto de calidad de carne, donde Instituciones como el INIFAP, el Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, y la UNAM, utilizando herramientas de biología molecular, están buscando relacionar algunos marcadores moleculares con la calidad de la carne tanto en cerdos como en bovinos. Parte de éste trabajo, implica el realizar muestreos de rastros a lo largo del País para identificar por ejemplo, la presencia de mutaciones genéticas que afectan la calidad de la carne.

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En la actualidad los estudios en genética de la calidad de la carne han estado dirigidos a identificar polimorfismos que puedan ser útiles para el desarrollo de programas de mejoramiento genético a través de selección asistida por el uso de marcadores moleculares, los cuales pueden ser identificados en todo el genoma, dando la posibilidad de mejorar la calidad de la carne por medio de métodos genéticos y moleculares. Los conocimientos del genoma del cerdo se incrementarán de manera considerable en los siguientes años, por lo que la secuenciación completa del genoma porcino, así como la realización de estudios de genes funcionales y de expresión génica, permitirá elaborar un catálogo de genes que afectan características de importancia productiva. Asimismo, este conocimiento será fundamental para poder valorar directamente, el genotipo de un individuo para todos aquellos rasgos que sean objeto de selección en las explotaciones porcinas, sin que se produzcan interferencias de tipo ambiental.

Sin embargo, una grave limitante del progreso, es el hecho de que hasta ahora, los sistemas de comercialización, están lejos de estimular y promover la calidad y la eficiencia en la cadena de producción de la carne. Actualmente en México, un animal a la venta vale más por su conformación, que por el color de su carne, o su capacidad para retener agua. La falta de objetividad para diferenciar la carne respecto a su nivel de calidad, representa un escenario de competencia desleal para aquellos agentes económicos que en aras de obtener productos de calidad superior, realizan esfuerzos e inversiones en desarrollo y mejoras tecnológicas, tanto en la producción como en el procesamiento, y que al concurrir a los mercados reciben precios similares a productos nacionales o importados de menor calidad.

Con la finalidad de aumentar la eficiencia en la cadena de producción, en el futuro ésta situación debe ser diferente. Las tendencias de objetividad en el comercio, nos obligarán a incluir indicadores objetivos de calidad, que faciliten el pago diferenciado de productos (rendimiento en cortes, capacidad de retención de agua, vida de anaquel, etc.). De ésta forma, las mejoras de calidad que se promuevan en cada eslabón de la cadena de producción, repercutirán en beneficio de todos los integrantes de la cadena, desde el productor primario, hasta el consumidor final.

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Conclusión

Los conocimientos del genoma en las diferentes especies pecuarias se incrementarán de manera considerable en los siguientes años. Sin embargo, la aplicación de los conocimientos, dependerá en parte de la adecuación de los sistemas de comercialización y el pago justo por calidad.

Hoy, las herramientas de biología molecular con que se trabaja, ya son parte de las soluciones que la industria aplica en beneficio de la calidad de sus productos. En el futuro, estas herramientas nos ayudarán a ser más certeros, produciendo específicamente lo que nuestros clientes quieren y están dispuestos a pagar, todo en función de un mercado de calidad diferenciada. El desarrollo de la genómica, así como el rápido desarrollo de bases de datos y algoritmos informáticos, permitirá a la industria porcina la apertura de nuevas posibilidades para abordar investigaciones asociadas a la productividad animal.

El estudio tradicional de un gen o una proteína se reemplazará por el estudio a gran escala de genes y proteínas en la nueva era de la genómica y la proteonómica, herramientas que permitirán un mejor entendimiento de la función y regulación de genes, y cómo éstos participan en una compleja red controlando las características fenotípicas de un rasgo.

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Artículo publicado en “Los Porcicultores y su Entorno”

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