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Construyendo una mejor trucha


Investigadores del ARS están utilizando genómica de vanguardia para obtener grandes resultados


Cuando el Dr. Tim Leeds comenzó a trabajar en el Centro Nacional para la Acuicultura de Agua Fría y Fría ( NCCCWA ) en Leetown, WV en 2008, no podía haber imaginado que el ARS algún día estaría haciendo selección genómica en peces. Pero hoy, eso es exactamente lo que está sucediendo, con resultados impresionantes. Como líder de investigación de NCCCWA, encabeza un equipo que utiliza análisis genómicos sofisticados para traer peces más sanos y fuertes a la industria de la acuicultura y a su plato.

Cuando el Centro abrió sus puertas en 2001, se centró en la cría selectiva de truchas arcoíris utilizando técnicas tradicionales: criar peces hasta la madurez reproductiva (un proceso que lleva unos 2 años) y rastrear minuciosamente sus genealogías junto con sus características. Si bien el Centro todavía hace este tipo de trabajo, los investigadores también utilizan cada vez más otras técnicas que pueden evitar los pasos más tediosos, aprendiendo de inmediato si un pez tiene los rasgos que desea.

Logran esta hazaña mediante el análisis de marcadores genéticos: grupos de genes que capturan utilizando tecnología innovadora que se ha vuelto mucho más asequible en los últimos años. Una herramienta clave es el SNP Chip (pronunciado “snip chip”), una especie de micromatriz de ADN , esencialmente una pequeña diapositiva impresa con información sobre la secuencia genética de un organismo.

Leeds observó que, “Cuando los científicos secuenciaron por primera vez el genoma humano, costó cientos de millones de dólares , y ahora podemos secuenciar genomas por miles de dólares. Eso gotea. Hace varios años, no habría sido práctico hacer estos chips, pero se han vuelto más disponibles y más utilizados, por lo que ahora es muy práctico para un programa de mejoramiento más grande usar estas tecnologías”.

Como resultado, los investigadores han aumentado la sofisticación de sus esfuerzos, mejorando más rasgos más rápido que nunca. Originalmente, solo se habían centrado en criar peces cada vez más grandes.

“Hicimos mejoras muy consistentes, generación tras generación”, explicó Leeds. “Pero mejorar el rendimiento del crecimiento es un rasgo bastante sencillo en el que trabajar, y la industria puede hacerlo por sí misma”.

Ahora, con la capacidad de observar el genoma de los peces, los investigadores pueden investigar los rasgos a un nivel mucho más profundo, desde la eficiencia con la que se alimentan los peces hasta su resistencia a los patógenos. Cerca de la parte superior de su lista: la resistencia a la enfermedad bacteriana del agua fría, una de las principales causas de muerte de las truchas criadas en granjas.

Dos científicos de sexo masculino que miran una cultura
El biólogo molecular del ARS Greg Wiens (izquierda) y el microbiólogo del ARS Tim Welch examinan un cultivo de Flavobacterium psychrophilum , un patógeno bacteriano de la trucha arco iris. El equipo de investigación del ARS en Leetown también incluye al genetista Yniv Palti, al biólogo computacional Roger Vallejo, al biólogo molecular Sixin Liu, al biólogo computacional Guangtu Gao y al microbiólogo Jason Evenhuis. (Foto de Steve Ausmus, D1944-19)

Con los métodos de reproducción tradicionales, había sido difícil abordar la enfermedad. “¿Cómo se fenotipa? Ese es siempre el desafío”, explicó Leeds, refiriéndose al proceso de identificar las manifestaciones físicas de los genes en un organismo.

“Entrar en un rasgo como la resistencia a enfermedades es difícil de hacer”, dijo. Con el mejoramiento tradicional «encontramos que este rasgo era hereditario», lo que significa que los investigadores podrían mejorarlo seleccionando y propagando familias que sean más resistentes. Pero con las tecnologías genómicas, el equipo puede identificar con mayor precisión los peces individuales, no solo las familias, que son más resistentes, lo que lleva a una mejora más rápida del rasgo en la población. La gran cantidad de información genómica también permite a los investigadores comprender mejor los genes reales y los mecanismos biológicos que afectan la resistencia a las enfermedades. Leeds explicó que la resistencia a las enfermedades es importante porque los antibióticos han sido la principal herramienta contra las enfermedades, y al desarrollar peces que son naturalmente resistentes a las enfermedades, es posible limitar la cantidad de antibióticos que se usan.

Leeds cree que estos cambios tendrán un gran impacto en la industria de la acuicultura.

“A dónde va esto no es realmente el pescado que producimos, son las tecnologías y el conocimiento que producimos [lo que les importa a los productores], y lo digo por el advenimiento de la selección genómica”, dijo. “Nuestros científicos desarrollaron un chip de recorte de 57 000 [loci] para la trucha arcoíris. Es como el 23andMe que usamos en humanos, solo para la trucha arcoíris. Esa es una forma muy moderna y efectiva de mejorar las poblaciones”.

Además, debido a que los peces producen tantas crías a la vez, cualquier rasgo mejorado se puede propagar a nuevas poblaciones muy rápidamente. Leeds explicó que debido al gran tamaño de la familia y la muy alta fecundidad de los peces, es fácil amplificar los rasgos preferidos.

“Si tienes un pez que puede tener 5000 crías frente a una camada de 12 cerdos o un solo ternero, piensa en cómo eso puede acelerar la amplificación de la genética verdaderamente élite”, dijo. “La mayoría de la gente piensa que el pescado vale un par de dólares en el mercado. Pero cuando piensas en la fecundidad de estos peces, vale la pena invertir en ellos para encontrar las semillas de élite que puedan amplificarse rápidamente y tener un impacto real en la industria”.

Con el análisis genómico a su disposición, Leeds y su equipo ahora están equipados para hacer precisamente eso. – por Kathryn Markham , Oficina de Comunicaciones del ARS.



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