El de la vaca lechera no es un genoma cualquiera

La profesora de la Universidad Autónoma de Madrid Marta Izquierdo abría su libro sobre ingeniería genética con una cita muy familiar, pero poco habitual en un texto científico: “Tengo una vaca lechera, no es una vaca cualquiera. Me da leche merengada, ay que vaca tan salada”. Izquierdo introducía así las nuevas tecnologías genéticas, cuyas repercusiones se extienden al campo práctico de la mejora agrícola y ganadera. La vieja canción y su interpretación biológica están ahora más cerca con el hito que hoy publica Science: la secuencia completa del genoma de la vaca doméstica.

El logro es producto del trabajo de tres centenares de científicos de 25 países durante seis años, un ejemplo de los grandes proyectos de colaboración que se han convertido en norma en los estudios genéticos. Roderic Guigó, coordinador del programa de Bioinformática y Genómica del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, que ha dirigido uno de los grupos participantes en el Consorcio del Genoma Bovino, explica la necesidad de estos grandes conglomerados: “Secuenciar un genoma todavía es técnicamente complejo”, dice.

Pero, al mismo tiempo, subraya una aparente paradoja: “Las máquinas de última generación permiten simplificar la secuenciación, que se puede completar en un sólo laboratorio. Por ejemplo, el CRG trabaja en los genomas de la remolacha, el melón y el pulgón. Pero en cambio, el análisis de la información es cada vez más complejo”. “Por eso es dudoso que los genomas humanos personales, que en dos años podrían estar disponibles por menos de 1.000 euros, sean de gran utilidad para la gente que los encargue”, añade.

Es precisamente este terreno del análisis computacional el que aporta el grupo de Guigó a los proyectos genómicos. En el caso del genoma de la vaca (Bos taurus), obtenido a partir de la raza Hereford, el análisis revela que, como en la canción, el genoma vacuno no es un genoma cualquiera, sino bastante particular. La primera sorpresa, señala Guigó, es que “los humanos estamos más próximos evolutivamente a los roedores que a la vaca, pero sin embargo los genomas de humanos y vacas se parecen más”. “De los 22.000 genes de la vaca, compartimos el 80%”, agrega.

Una aventura evolutiva

No obstante, incluso con esta similitud y según destaca otro de los investigadores del consorcio, Harris Lewin, de la Universidad de Illinois (EEUU), el genoma humano ha sido “relativamente conservado” durante su evolución. En comparación, la vaca es casi una aventura de la naturaleza. Entre los genes exclusivos de esta especie que no se han hallado en otros mamíferos destacan los relacionados con la digestión, la inmunidad y la producción de leche.

En el primer caso, las singularidades del genoma vacuno se traducen en la presencia de cuatro estómagos o cámaras estomacales que les permite aprovechar vegetales poco nutritivos, como la hierba. En cuanto a la leche, los genes de la vaca posibilitan un producto rico en proteínas y con actividad antimicrobiana. De hecho, Theresa Casey, investigadora de la Universidad de Michigan (EEUU) que se ha centrado en este aspecto, opina que “la leche evolucionó con una función inmunitaria”.

Pero las peculiaridades de los cromosomas vacunos van más allá de los genes inventados por esta línea evolutiva, como señala Lewin: “La vaca tiene uno de los genomas más reorganizados entre todos los mamíferos”. Ciertos fragmentos de los cromosomas pueden cambiar de lugar, invertirse o duplicarse. Los puntos de ruptura en la vaca acumulan una especial abundancia de segmentos duplicados y secuencias repetidas, y estos cambios no son inocuos, sino que afectan a genes relacionados con la fisiología digestiva, inmunológica o glandular de la vaca. Es por esto que para Lewin, esos puntos de ruptura son “sitios calientes de evolución en el genoma”.

La vaca ofrece además otra particularidad: es la única especie de ganado secuenciada hasta ahora. Comparando diversas razas, los investigadores han extraído conclusiones de aplicación práctica en la actividad ganadera. En el ADN vacuno, concluyen los científicos, ha quedado impresa la huella de la mano humana que ha seleccionado los rasgos más deseables para la producción de carne y leche. A lo largo de esta selección artificial, el genoma vacuno no se ha empobrecido. “Yo no creo probable que la reorganización sea producto de la domesticación, pero no lo sabremos hasta que secuenciemos otros rumiantes”, reflexiona Guigó.

Los genes de la vaca gozan de buena salud: las 800 razas reúnen una diversidad genética comparable a la humana. En el futuro, los investigadores confían en que el mayor conocimiento de los genes de esta especie y de sus funciones ayude a mejorar las razas para obtener animales más resistentes a infecciones, poco exigentes y mejores productores de carne y leche, sobre todo para favorecer a los países en desarrollo.

Datos básicos para un DNI genético

22.000 genes

El genoma de la vaca contiene unos 22.000 genes, una cantidad en el mismo orden de magnitud que los humanos.

29 pares de cromosomas

La vaca tiene 29 pares de cromosomas, además de los sexuales X e Y. Este último, el masculino, no se ha secuenciado.

80% de genes compartidos

El 80% de los genes vacunos están presentes en los humanos.

14.345 genes en otras especies

Los 14.345 genes de la vaca presentes en otras siete especies de mamíferos sugieren su posible uso en estudios biomédicos.

5 genes ausentes

Cinco genes del metabolismo humano faltan en la vaca, lo que revela su singularidad metabólica.

El ovillo evolutivo de la oveja

También en la edición de hoy de ‘Science’, otro estudio explora la historia genética de la oveja a través de un tipo particular de elementos del ADN, los retroposones, secuencias similares a retrovirus internos naturales que son capaces de saltar de un lugar a otro de los cromosomas. Por primera vez se ha empleado esta técnica para rastrear la evolución de una especie. El estudio muestra que las ovejas se dispersaron por Eurasia y África en varias migraciones entre 10.000 y 6.000 años atrás. Las variedades actuales de mayor interés por su producción de carne y lana proceden de una expansión desde el suroeste de Asia que arrinconó las razas más primitivas en áreas remotas donde hoy persisten en estado semisalvaje. Un ejemplo es la oveja de Soay, en el archipiélago escocés de Saint Kilda.

Cinco milenios cabalgando

Recientemente, un estudio arqueológico concluía que la relación entre humanos y caballos se remonta a hace unos 5.000 años, y que las primeras granjas de domesticación se crearon en las estepas de Asia, en Kazajistán. Un nuevo análisis de cómo ha evolucionado la coloración del pelaje de los equinos confirma hoy en ‘Science’ estos resultados. Los investigadores analizaron ADN de fósiles de caballos de distintas épocas procedentes de Europa central y oriental, Siberia y la Península Ibérica. Así logran concluir que los primitivos caballos salvajes presentaban coloraciones uniformes negras o rojizas, y que todas las demás tonalidades y patrones variegados surgieron rápidamente hace unos cinco milenios en Siberia y Europa oriental como efecto de los cruces seleccionados.