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Primeros resultados del proyecto de lectura de genomas de vertebrados
Vaquita marina

La vaquita marina (Phocoena sinus), es el cetáceo más pequeño del mundo (hasta 1,4 metros de largo). Se estima que de 600 individuos que había en 1997 ahora solo quedan menos de 10.

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Cortesía: Sea of shadows

Primeros resultados del proyecto de lectura de genomas de vertebrados

Esta investigación pionera, publicada en Nature, ha hecho importantes hallazgo sobre biodiversidad.

Un proyecto para leer las secuencias genéticas completas de todas las 70.000 especies de vertebrados, ha alcanzado su primer hito al publicar los primeros 25 genomas casi completos y de alta calidad.

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Entre las especies secuenciadas por el Vetebrates Genome Project (VGP) -publicado en Nature- están el murciélago de herradura mayor, el lince de Canadá, el ornitorrinco y el loro kakapo, uno de los primeros genomas de alta calidad de una especie vertebrada en peligro de extinción.

El documento también expone los avances técnicos que permiten a los científicos alcanzar un nuevo nivel de precisión y exhaustividad y allana el camino para descifrar los genomas de las aproximadamente 70.000 especies de vertebrados que viven en la actualidad, afirma el investigador del HHMI y coautor del estudio David Haussler, genetista computacional de la Universidad de California en Santa Cruz (UCSC).

"Obtendremos una imagen espectacular de cómo la naturaleza llenó realmente todos los ecosistemas con esta increíble variedad de animales", asegura.

Junto con una serie de documentos complementarios, el trabajo está empezando a cumplir esa promesa. Por ejemplo, el equipo del proyecto ha descubierto cromosomas hasta ahora desconocidos en el genoma del pinzón cebra y un hallazgo sorprendente sobre las diferencias genéticas entre los cerebros del tití y del ser humano. La nueva investigación también ofrece la esperanza de salvar de la extinción al kakapo y al amenazado delfín vaquita.

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"Estos 25 genomas representan un hito clave -explica Jarvis, presidente del VGP y neurogenético de la Universidad Rockefeller-. Estamos aprendiendo mucho más de lo que esperábamos. El trabajo es una prueba de principio para lo que está por venir".

Los orígenes del proyecto se remontan a finales de la década de 2000, cuando Haussler, el genetista Stephen O'Brien y Oliver Ryder, director de genética de la conservación del zoo de San Diego, pensaron que era hora de pensar a lo grande.

En lugar de secuenciar sólo unas pocas especies, como los seres humanos y los organismos modelo como las moscas de la fruta, ¿por qué no leer los genomas completos de 10.000 animales en un importante esfuerzo 'Genoma 10K'? En aquel momento, sin embargo, el precio era de cientos de millones de dólares por lo que el plan nunca llegó a ponerse en marcha.

Además, los primeros esfuerzos de los científicos por secuenciar todo el ADN del genoma de un animal estaban plagados de errores. En el método original utilizado para completar el primer genoma humano en 2003, se comprobó que los métodos no estaban a la altura de la tarea, lo que daba lugar a ensamblajes erróneos, grandes lagunas y otros errores.

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Pero la introducción de nuevas tecnologías de secuenciación ayudó a hacer posible la idea de leer miles de genomas. Junto con mejores herramientas de ensamblaje del genoma, estas tecnologías de rápido desarrollo redujeron los costes y mejoraron los resultados.

Entonces, en 2015, Haussler y sus colegas incorporaron a Erich Jarvis, del Hoawrd Hughes Medical Institute (HHMI), pionero en descifrar los intrincados circuitos neuronales que permiten a los pájaros trinar nuevas melodías tras escuchar las canciones de otros.

Según informa el HHMI en un un comunicado, Jarvis amplió y rebautizó la idea del Genoma 10K para incluir todos los genomas de vertebrados. También ayudó a poner en marcha un nuevo centro de secuenciación en Rockefeller que, junto con uno en el Instituto Max Planck de Alemania y otro en el Instituto Sanger del Reino Unido, está produciendo actualmente la mayor parte de los datos del genoma VGP.

A continuación, encontró a unos 60 científicos de alto nivel dispuestos a utilizar el dinero de sus propias subvenciones para pagar los costes de secuenciación en los centros para abordar los genomas que más les interesaban.

El enorme equipo de investigadores logró una serie de avances tecnológicos. Las nuevas máquinas de secuenciación les permitieron leer trozos de ADN de 10.000 o más letras, en lugar de unos pocos cientos. Los investigadores también idearon métodos inteligentes para ensamblar esos segmentos en cromosomas individuales.

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Así han podido determinar qué genes se han heredado de la madre y del padre. Esto resuelve un problema particularmente espinoso conocido como "falsa duplicación", en el que los científicos etiquetan erróneamente las copias maternas y paternas del mismo gen como dos genes distintos.

Algunos científicos consideraban estos tramos como "basura" no funcional o "materia oscura", pero en realidad muchas de las repeticiones se producen en regiones del genoma que codifican proteínas, dice Jarvis, lo que sugiere que el ADN desempeña un papel sorprendentemente crucial en la activación o desactivación de los genes.

Esto es sólo el comienzo de lo que el estudio prevé como "una nueva era de descubrimientos en las ciencias de la vida". Con cada nueva secuencia del genoma, Jarvis y sus colaboradores descubren nuevos hallazgos, a menudo inesperados.

El laboratorio de Jarvis, por ejemplo, ha encontrado por fin la región reguladora de un gen clave que los loros y los pájaros cantores necesitan para aprender las melodías; a continuación, su equipo tratará de averiguar cómo funciona. El genoma del tití ha dado varias sorpresas.

Mientras que los genes del cerebro del tití y del ser humano se conservan en gran medida, el tití tiene varios genes de aminoácidos patógenos para el ser humano. Esto pone de manifiesto la necesidad de tener en cuenta el contexto genómico a la hora de desarrollar modelos animales, informa el equipo en un artículo complementario en 'Nature'.

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Y en los resultados publicados también el año pasado en 'Nature', un grupo dirigido por la profesora Emma Teeling, del University College de Dublín (Irlanda), descubrió que algunos murciélagos han perdido genes relacionados con la inmunidad, lo que podría ayudar a explicar su capacidad para tolerar virus como el SARS-CoV-2, que causa el COVID-19.

La nueva información también podría impulsar los esfuerzos para salvar especies raras. "Estudiar las especies que se extinguen es un deber moral de importancia crítica", afirma Jarvis. Por eso el equipo recogió muestras de una kakapo llamada Jane, que forma parte de un programa de cría en cautividad que ha recuperado a este loro del borde de la extinción.

En un artículo publicado en la revista 'Cell Genomics', Nicolas Dussex, de la Universidad de Otago, en Nueva Zelanda, y sus colegas describen sus hallazgos que revelan que la última población de kakapo superviviente, aislada en una isla de Nueva Zelanda durante los últimos 10.000 años, ha purgado de algún modo las mutaciones deletéreas, a pesar de la escasa diversidad genética de la especie.

En un estudio publicado en 'Molecular Ecology Resources', dirigido por Phil Morin, de la Administración Nacional de Pesca Oceánica y Atmosférica de La Jolla (California), se observa un hallazgo similar en el caso de la vaquita marina, de la que se calcula que quedan entre 10 y 20 individuos en el planeta. "Eso significa que hay esperanza para conservar la especie", concluye Jarvis.

El VGP se centra ahora en secuenciar aún más especies. El próximo objetivo del equipo del proyecto es terminar 260 genomas, que representan a todos los órdenes de vertebrados, y luego conseguir la financiación suficiente para abordar miles más.

Una vez que se hayan secuenciado cientos o incluso miles de animales que se encuentran fácilmente en zoológicos o laboratorios, los científicos pueden enfrentarse a obstáculos éticos para obtener muestras de otras especies, especialmente cuando los animales son raros o están en peligro de extinción.

EUROPA PRESS

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