Domesticación, apareamiento y selección, la base de nuestra vida.

La cría mediante selección es una actividad que la humanidad ha llevado a cabo de manera instintiva desde sus inicios cuando los primeros cultivos de plantas sostuvieron las civilizaciones antiguas. Sin embargo, la domesticación de los animales y su adaptación al cautiverio o al cultivo ha tomado más tiempo, excepto para aquellas especies que han sido empleadas para usos comerciales tales como los caballos, ganado, cerdos, aves de corral y nuestras queridas mascotas, los gatos y perros. El apareamiento de estas poblaciones con un enfoque científico comenzó en los siglos XVII y XVIII, pero en el caso de la acuicultura, el primer programa moderno de cría no fue establecido hasta la década de los setenta del siglo XX.

Cada vez más, la mejora genética en el cultivo es reconocida como esencial para alcanzar los requerimientos del consumo alimenticio de una población humana creciente, donde la acuicultura representa una fuente importante de proteína y micronutrientes.

Cuando se manejan las cosechas o cultivo de cualquier tipo, se establece una población fundadora como punto de partida, seguida por una selección de las plantas o animales con rasgos relevantes para la eficiencia del proceso o la aceptación en el consumo. El diseño de los cruzamientos para alcanzar los objetivos de cría varía considerando el área geográfica y sus condiciones socioeconómicas, la especie, el conocimiento/experiencia de los productores y las necesidades de mercado. 

Muchos granjeros (criadores de todo tipo), están al tanto de las nuevas tecnologías para sembrar a altas densidades, los requerimientos nutricionales y el manejo general de las especies comerciales. Sin embargo, un número relativamente menor toma acción para evaluar y mejorar las características genéticas de los reproductores y su descendencia como una parte esencial de sus operaciones. El uso de los marcadores moleculares es por mucho, una de las herramientas científicas fundamentales para el manejo de programas genéticos hoy en día. 

El objetivo de este artículo es ayudar a los productores a entender cómo pueden obtener informaciones de las características genéticas de la población en cultivo y por qué esto es importante para mantener o mejorar los niveles de producción. 

Empecemos con la primera pregunta. La mejor manera de tener esta fotografía es haciendo un Resumen Genético (GO, de sus siglas en inglés por Genetic Overview)

¿Qué es un Resumen Genético o GO en inglés?

El Resumen Genético (GO, de sus siglas en inglés por Genetic Overview) es un análisis convincente para caracterizar poblaciones en cultivo que por lo general son manejadas con fines comerciales. Con el uso de técnicas analíticas punteras, el reporte de GO describe los niveles de diversidad, endogamia y parentesco, así como la estructura de la población muestreada. 

Los datos que se requieren para realizarlo, es la información de marcadores genéticos (genotipos o huella genética) tomados de una submuestra de los individuos que conforman la población o poblaciones cautiva(s). Si bien existen distintos tipos de estos marcadores que pueden ser utilizados para el análisis, los marcadores de polimorfismos de nucleótidos simples (SNPs, por sus siglas en inglés de single nucleotide polymorphisms) son los más recomendados por ser más abundantes en el genoma de los animales. También son sencillos de detectar y anotar con un alto rendimiento, en gran cantidad y de una manera relativamente efectiva desde el punto de vista económico. Mientras mayor sea el número de SNPs que se usa, mayor la cantidad de información que puede obtenerse acerca de la población en estudio. Un resumen genético puede realizarse con tan poco como 150 SNPs por animal o con tanto como 50000 o más por cada individuo de la población. La elección de cuántos SNPs se va a usar depende de los objetivos del análisis y la complejidad de la población de cría que está siendo investigada. Igualmente, puede ser adaptado a cualquier programa, especie y presupuesto. 

¿Por qué es importante realizar uno o varios análisis genéticos (GO) para mantener o mejorar los niveles productivos?

La respuesta es porque el resumen del análisis genético (GO) puede revelar una estrategia de manejo que no se puede ver a simple vista cuando se seleccionan animales sólo por su apariencia, pero vamos a expandirnos en esto. 

¿Alguna vez ha escuchado la frase “el ADN no miente”? Nosotros la usamos con frecuencia porque muchas veces no se conoce acerca de la historia anterior de la (s) línea (s) de cría. Lo mismo si los animales fueron tomados del medio natural y adaptados al cautiverio, comprados desde otra granja o donados por una estación experimental de una institución científica, estos van a tener un rastro genético que puede describir su origen ancestral y la composición de la población. 

Sin embargo, aunque esto es útil, hay todavía más información que el GO nos puede brindar. La clave es la variabilidad genética y los niveles de consanguinidad, definida brevemente como la endogamia y parentesco en la población. 

Con respecto a la diversidad genética, esta es una de las piedras angulares para un programa genético sólido y productivo. Esto les permite a los productores hacer un buen progreso cuando seleccionan una variedad de rasgos comerciales y es también una protección contra la acumulación de endogamia en la población. La comprensión de la variabilidad genética puede llevar a discusiones acerca de decisiones estratégicas tales como la mezcla de varias líneas del programa, o la necesidad de introducir nuevas para incrementar dicha diversidad. La evaluación de la diversidad puede también servir como punto de referencia para manejar su posible pérdida o erosión (por aumento de la homocigosidad) a lo largo del tiempo.

La mayoría de los rasgos deletéreos (de menor eficacia biológica) en los organismos vivos están determinados por variantes homocigóticas (iguales, del mismo tipo), incluyendo algunas enfermedades genéticas “per-se” o la susceptibilidad para adquirir infecciones del ambiente. Cuando se cruzan individuos emparentados o durante la autofecundación (por ejemplo, en plantas o en el caso de algunos moluscos si hablamos del ambiente acuático), el número de variantes homocigóticas es mayor, con lo cual se incrementa la consanguinidad. Esto conduce a líneas de menor vigor, menor éxito reproductivo y en el peor de los casos, estas variantes homocigóticas pueden ser letales y conllevar a la pérdida de líneas puras.

La documentación del pedigrí es una práctica común en la mayoría de los programas de cría. Se ha visto, sin embargo, que cuando se hace de manera tradicional, siempre hay entre 2% y 10% de error. Además, en las especies acuáticas que pueden producir descendencias muy grandes, en el orden de miles de animales o más y el uso de sistemas de cultivos que pueden acomodar varios reproductores juntos, la utilización de marcadores moleculares para la trazabilidad del pedigrí está más que justificada y es altamente recomendada. 

Por último, cuando se seleccionan animales con mejor rendimiento y eficiencia productiva para las características deseadas, es posible que crucemos de manera inadvertida, animales con una composición genética similar o muy emparentados. Cuando este proceso se repite por varias generaciones, el número de variantes genéticas puede disminuir y la homocigosidad puede acumularse si los planes de desove y el proceso de selección no se maneja apropiadamente. Esta pérdida de diversidad puede llevar a un cuello de botella con un aumento de la endogamia y parentesco que puede crear una amenaza legítima de colapso de la población. 

En resumen, para una población saludable desde el punto de vista genético, lo ideal es contar con una alta diversidad y una consanguinidad lo más baja posible. Gracias a los avances en la tecnología del ADN que han permitido el desarrollo de herramientas efectivas de acuerdo con su costo para identificar genotipos basados en SNPs, la posibilidad de medir y hacer un seguimiento de la diversidad y la consanguinidad en las poblaciones de cultivo, está disponible para todo aquel que quiera hacer un mejor manejo de la salud genética de sus poblaciones ahora y en el futuro.

Conclusiones

En sentido general, el Resumen Genético es una instantánea de las características genéticas de la población en el momento que se realiza. Es muy recomendable al inicio de los programas de cría de todo tipo para entender los niveles de diversidad y endogamia, así como la historia que revela el ADN acerca del manejo previo y el origen de las líneas, lo cual ayuda al desarrollo de las estrategias genéticas. La ejecución del GO para su uso práctico en las granjas de cultivo ayuda a evaluar el impacto de la selección y la calidad genética de las líneas para guiar los planes de desoves y cruzamientos con el fin de maximizar la diversidad y disminuir la tasa de endogamia/consanguinidad. De esta manera, proporciona una evaluación del manejo genético a lo largo del proceso productivo.

Nota: Artículo originalmente publicado en inglés por la revista Hatchery Feed & Management. Vol. 9, Issue 3, 2021

Más información:

Adriana Artiles

Coordinadora de programas genéticos.

Centro de Tecnologías para la Acuicultura, EEUU-Canadá.

E: aartiles@aquatechcenter.com