27 junio, 2011

Científicos secuencian el genoma del demonio de Tasmania para evitar su extinción

Los demonios de Tasmania (Sarcophilus harrisii) se encuentran en peligro de extinción debido a un cáncer que, por muy extraño que suene, es contagioso; y para hacer más trágica la situación, la diversidad genética de estos animales es sumamente baja, lo que no les permite adquirir genes de resistencia para poder contrarrestar esta enfermedad que los está borrando del mapa. Un grupo internacional de científicos liderados por el Dr. Webb Miller del Centro de Genómica Comparativa y Bioinformática de la Universidad de Pensilvania han secuenciado y comparado el genoma de dos demonios separados geográficamente uno del otro para determinar genes de resistencia y variabilidad genética que les permitan conservar a la especie. Los resultados aparecen publicados hoy en PNAS.

tasmanian-devil

Los demonios de Tasmania son los marsupiales carnívoros más grandes del mundo que sólo pueden ser encontrados, como su nombre lo dice, en la Isla de Tasmania. Actualmente su número se ha reducido a tan sólo 40,000 individuos debido a una rara enfermedad descubierta en 1996 conocida como Tumor Facial del Demonio (DFTD: Devil Facial Tumor Disease). Esta enfermedad es un cáncer contagioso, algo sumamente raro ya que sólo se conocen dos cánceres de este tipo: el DFTD y el Tumor Venéreo Transmisible de los perros (CTVT).

Esta cáncer parasitario contagioso tiene una tasa de mortalidad del 100%, lo que ha provocado que la población de demonios se reduzca en un 90% desde el brote reportado en 1996. El DFTD se originó en la región noreste de la Isla de Tasmania y poco a poco ha ido avanzando hacia el otro extremo de la isla. Se cree que si no se controla la enfermedad, en 5 años abarcaría toda la isla y los días para estos animales estaría contados.

El principal problema radica en la baja diversidad genética de los demonios. Los análisis genéticos de los tumores demostraron que todos eran iguales (tienen un mismo haplotipo), por lo tanto, tienen los mismos antígenos de superficie. Si los demonios tuvieran una mayor diversidad genética, fácilmente cada individuo podría detectar estas células cancerosas parasitarias —tendrían distintos antígenos— y los eliminarían. Pero, como su diversidad genética es baja, los antígenos del tumor son similares a los antígenos del hospedero, haciendo imposible que el sistema inmune pueda reconocerlos.

Miller et al. secuenciaron el genoma de dos demonios, uno llamado Cedric que era descendiente de demonios que habitan el noroeste de la isla, y otra llamada Spirit quien fue encontrada moribunda debido a la DFTD en la región suroeste de la isla. Cedric, quien era mantenido en cautiverio, había sobrevivido a múltiples infecciones con diferentes cepas de DFTD, hasta que finalmente sucumbió a una de ellas; pero su muerte no fue en vano, ya que este muchacho demostró tener algunos genes que le permitieron resistir diferentes infecciones.

El genoma de estos demonios era relativamente grande (3,300 millones de pares de base, casi similar al tamaño del genoma humano). Al compararlos observaron cerca de un millón de diferencias (substituciones) entre ellos, lo cual es relativamente bajo. Por ejemplo, el número de diferencias que hay entre el genoma de un nativo africano y un japonés es de ~4.8 millones, mientras que el número de diferencias que hay entre un japonés y un chino es de ~3.3 millones. Pero, a diferencia de los individuos humanos, los demonios tenían registros históricos en sus genomas de una mezcla de estas dos poblaciones.

Para hacer un análisis más a fondo, Miller et al. secuenciaron el ADN mitocondrial de 13 demonios. Las diferencias encontradas entre ellos fue muy baja: menos de la mitad a la encontrada entre dos individuos europeos diferentes y la sexta parte a la encontrada entre dos nativos africanos diferentes. Estas diferencias se han mantenido por al menos los últimos 100 años, lo cual es algo alentador porque de alguna manera la diversidad genética, a pesar de ser poca, no se está reduciendo. Con una buena estrategia de conservación, se podría repoblar a los demonios, mezclándolos para aumentar la diversidad genética, pero para ello se deben identificar individuos libres del DFTD y mantenerlos en cautiverio para evitar contagios.

Los investigadores han identificado siete regiones de la isla donde capturar demonios con un número de diferencias genéticas suficientes como para establecer un programa de conservación, tratando de aumentar su diversidad genética. Algunas de estas regiones son zonas donde la prevalencia de la enfermedad es alta. Si se encuentran demonios sanos en estas zonas de alto riego, se pueden obtener caracteres que confieran protección a los demonios descendientes contra la enfermedad.

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Los investigadores han hecho público todos los datos obtenidos del secuenciamiento a fin de que otros investigadores puedan usarlo para tratar de rescatar esta especie de la extinción, por ejemplo, buscar variantes proteicas que confieran resistencia contra la DFTD. Miller et al. encontraron tres mutaciones asociadas con la enfermedad al secuenciar el genoma del tumor de Spirit, las cuales afectan el ciclo celular y la tasa de muerte celular.

Sin embargo, no basta con secuenciar un genoma para poder entender a una especie. Un claro ejemplo es nuestro propio genoma, el cual lleva más de 10 años de ser secuenciado y hasta ahora no hemos logrado entenderlo completamente, mucho menos usarlo para el bien de la humanidad, tal como se había predicho al momento de iniciar con el proyecto, allá por los años 90’s.

Para terminar, les pongo un bonito esquema, bastante ilustrativo, del número promedio de diferencias en el ADN mitocondrial que podemos encontrar entre dos individuos de la misma especie, tomado del presente artículo [dale clic para agrandar la imagen]:

adn-mit-diferencias


Referencia:

ResearchBlogging.orgWebb Miller, & et al (2011). Genetic diversity and population structure of the endangered marsupial Sarcophilus harrisii (Tasmanian devil) Proceedings of the National Academy of Sciences : 10.1073/pnas.1102838108

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