26 enero, 2011

Se secuencia el genoma del orangután

Hoy se publicó en Nature el primer borrador del genoma del orangután, quien pertenece al grupo de los grandes primates y que es el menos relacionado con el hombre, con un 97% de similaridad genética. Este primer borrador estuvo lleno de sorpresas, entre ellas que la variabilidad genética de las poblaciones de las especies de Borneo (Pongo pygmaeus) y de Sumatra (Pongo abelii) es más grande que la variabilidad genética encontrada en las poblaciones humanas. Además, el genoma del orangután ha evolucionado de manera más lenta con respecto a los otros primates. La cantidad de cambios genéticos encontrados en más de 12 millones de años de evolución han sido menores a  la cantidad de cambios encontrados en el hombre o los chimpancés quienes tienen menos de 6 millones de años de haber evolucionado. Entonces vamos por partes.

El orangután (orang-utan: ‘hombre de los bosques’) es el más grande de los primates con una vida arbórea, pasando más del 95% del tiempo trepado en ellos. Están divididos en dos especies: los que viven en Borneo (P. pygmaeus) y los que viven en Sumatra (P. abelii). Pero, debido a la deforestación y el deterioro de sus hábitats —por las excesivas plantaciones de la palma aceitera— sus poblaciones se han visto reducidas considerablemente. En el año 2004, se estimaron que habían entre 7,000 – 7,500 P. pygmaeus y entre 40,000 – 50,000 P. abelii; ambos considerados en como especies amenazadas por la Unión internacional para la Conservación de la Naturaleza. Conocerlos a nivel genético es de vital importancia para poder desarrollar nuevas estrategias de conservación y repoblación.

Un consorcio internacional de científicos, liderados por el Dr. Devin P. Locke de la Universidad de Washington, secuenciaron el genoma completo de una orangután llamada “Susie” y otros 10 genomas de manera parcial: cinco de Borneo y cinco de Sumatra. Este primer borrador abarca el 98.5% del genoma (3.05Gb) y la cobertura del secuenciamiento fue de 5.5X (~18Gb de información).

Al comparar el genoma del orangután con el de los otros primates observaron que la cantidad de re-arreglos genómicos era mucho menor al encontrado en los humanos o en los chimpancés. Esto quiere decir que las inversiones, translocaciones, deleciones, inserciones o duplicaciones de regiones de ADN han sido menos dinámicos. Un claro ejemplo es que sólo el 3.8% de su genoma está duplicado, mientras que en los humanos y chimpancés es mayor al 5%. Los investigadores también encontraron que la tasa de ganancia o pérdida de genes así como la tasa de mutaciones del orangután fue la mitad a la encontrada en humanos y chimpancés. Todo esto indica que los orangutanes han evolucionado muy lentamente.

Además, hay otros factores que también contribuyeron a la estabilidad del genoma del orangután. Por ejemplo, la cantidad de copias de los elementos Alu —pequeñas regiones de ADN capaces de ‘saltar’ de un lugar a otro, modificando ciertos genes, inactivándolos o creando otros nuevos— que fueron encontrados en el genoma del orangután, fue mucho menor al encontrado en los chimpancés y en los humanos. Esta sería otra de las causas de por qué la estructura del genoma del orangután ha cambiado tan poco desde que divergieron hace unos 12 – 16 millones de años.

hominidae

Otra cosa extraña encontrada en el genoma del orangután es que las dos especies tienen un neocentrómero en el cromosoma #12, algo que no se encuentra en ningún otro primate. Si recordamos como es un cromosoma se nos vendrá automáticamente a la cabeza una ‘X’, el centrómero es donde se cruzan las dos líneas que forman la X, que puede estar ubicado en el centro o hacia un extremo. Por otro lado, los neocentrómeros son regiones cromosómicas diferentes a los centrómeros, tanto en estructura, secuencia y localización, sin embargo, pueden llegar a cumplir con su función y unirse a los microtúbulos durante la metafase para segregarse a cada uno de los polos en la división celular.

Al comparar aproximadamente 14,000 genes encontrados tanto en orangutanes como en humanos, chimpancés, macacos y perros, observaron que dos categorías de genes estaban sujetos a la selección natural en los orangutanes. Estos correspondían a genes envueltos en la percepción visual y en el metabolismo de los glicolípidos. En humanos, errores en los genes que están involucrados en la síntesis de glicolípidos pueden generar ciertas enfermedades neurodegenerativas. Entonces, cambios en esta vía metabólica pudieron haber sido importantes en nuestra evolución neurológica, así como en la diversidad de dietas y estrategias reproductivas.

Al analizar y comparar las secuencias de los genomas parciales de los 10 individuos tomados para el estudio (cinco de cada especie), los científicos encontraron un poco más de 13 millones de pequeñas mutaciones individuales (SNPs): 6.69 millones de SNPs dentro de los orangutanes de Borneo y 8.96 millones de SNPs en los orangutanes de Sumatra. En otras palabras, hay una mayor diversidad genética dentro de P. abelii. Esto puede ser lógico ya que su número poblacional es mayor.

En base a estos datos, los científicos pudieron calcular hace cuanto divergieron los orangutanes de Sumatra y de Borneo asumiendo una tasa de mutación de 2x10-8 y un tiempo generacional de 20 años. También hallaron el número efectivo (número de individuos que pudieron dar origen a cada una de las especies). Los datos indican que las dos especies divergieron hace unos 400,000 años y que el número poblacional del ancestro común fue de 17,000 individuos.

orangutan

Es bueno tener una gran diversidad genética dentro de las poblaciones de cada una de las especies, porque esto permite que puedan soportar mejor las presiones evolutivas a las que están siendo sometidas debido a la degradación de sus hábitats naturales. Además, gracias a esta diversidad se pueden establecer estrategias de repoblación de estas especies si correr el riesgo de perder el vigor genético de los individuos. Sin embargo, los científicos no están seguros si esta diversidad genética se seguirá manteniendo si no se hace algo por mantener sus hábitats y evitar la fragmentación de sus poblaciones. A esto hay que sumar su estilo de vida arbóreo y sus tasas de reproducción lentas (8 años entre una cría y otra), convirtiéndolos en especies sumamente vulnerables.

Referencia:

ResearchBlogging.orgLocke, D., Hillier, L., Warren, W., Worley, K., Nazareth, L., Muzny, D., Yang, S., Wang, Z., Chinwalla, A., Minx, P., Mitreva, M., Cook, L., Delehaunty, K., Fronick, C., Schmidt, H., Fulton, L., Fulton, R., Nelson, J., Magrini, V., Pohl, C., Graves, T., Markovic, C., Cree, A., Dinh, H., Hume, J., Kovar, C., Fowler, G., Lunter, G., Meader, S., Heger, A., Ponting, C., Marques-Bonet, T., Alkan, C., Chen, L., Cheng, Z., Kidd, J., Eichler, E., White, S., Searle, S., Vilella, A., Chen, Y., Flicek, P., Ma, J., Raney, B., Suh, B., Burhans, R., Herrero, J., Haussler, D., Faria, R., Fernando, O., Darré, F., Farré, D., Gazave, E., Oliva, M., Navarro, A., Roberto, R., Capozzi, O., Archidiacono, N., Valle, G., Purgato, S., Rocchi, M., Konkel, M., Walker, J., Ullmer, B., Batzer, M., Smit, A., Hubley, R., Casola, C., Schrider, D., Hahn, M., Quesada, V., Puente, X., Ordoñez, G., López-Otín, C., Vinar, T., Brejova, B., Ratan, A., Harris, R., Miller, W., Kosiol, C., Lawson, H., Taliwal, V., Martins, A., Siepel, A., RoyChoudhury, A., Ma, X., Degenhardt, J., Bustamante, C., Gutenkunst, R., Mailund, T., Dutheil, J., Hobolth, A., Schierup, M., Ryder, O., Yoshinaga, Y., de Jong, P., Weinstock, G., Rogers, J., Mardis, E., Gibbs, R., & Wilson, R. (2011). Comparative and demographic analysis of orang-utan genomes Nature, 469 (7331), 529-533 DOI: 10.1038/nature09687

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