La secuencia del genoma del lince da pistas sobre el sistema inmune

Un equipo español ha secuenciado el genoma del lince ibérico con la lectura de 2.400 millones de letras de ADN de un ejemplar macho criado en cautividad en Sierra Morena. Según el trabajo, que se publica en Genome Biology, la diversidad de esta especie en extinción es muy escasa. No obstante, los científicos esperan que este trabajo permita ahondar en el conocimiento del sistema inmune.

Covadonga Díaz. Oviedo | 15/12/2016 11:47

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Candiles, el macho nacido en la población de Sierra Morena, del que se ha analizado el genoma ()

Científicos españoles han logrado secuenciar el genoma del lince ibérico, uno de los felinos en mayor peligro de extinción, y han constatado la "extrema erosión" que sufre en su ADN. La investigación ha dado pistas sobre la respuesta del sistema inmune, que abre nuevas líneas de investigación que pueden ser desarrolladas en el futuro buscando aplicación en el campo de la medicina humana.

La investigación, que acaba de ser publicada en la revista Genome Biology y ha estado coordinada por científicos de la Estación Biológica de Doñana, dependiente del CSIC, con José A. Godoy, como investigador principal del proyecto, y con la participación en la misma del equipo de Carlos López Otín, catedrático de Bioquímica de la Universidad de Oviedo, supone la secuencia del primer genoma de referencia de un mamífero que se genera íntegramente en España.

El del lince ibérico es uno de los genomas con menor diversidad genética, incluso inferior al de otros mamíferos amenazados, como el guepardo o el demonio de Tasmania, o de aves, como el ibis japonés o el águila de cola blanca.

Los científicos han conseguido leer y ordenar 2.400 millones de letras del ADN de Candiles, un macho nacido en la población de Sierra Morena que actualmente forma parte del programa de cría en cautividad. Para ello se han utilizado nuevas técnicas de secuenciación y desarrollado procedimientos novedosos, a fin de generar un borrador de genoma de calidad con un presupuesto limitado.

Se han identificado 1.257 genes del genoma del lince, un número similar al del ser humano y otros mamíferos

El equipo de Carlos López Otín lleva varios años tratando de avanzar en el conocimiento de los sistemas proteolíticos para aplicarlos a la medicina, si bien en este caso el objetivo principal de su participación en el estudio era contribuir a los esfuerzos para mejorar la conservación del lince ibérico. "En todo caso, resultados como la amplificación génica de catepsinas nos dan pistas sobre las respuestas del sistema inmune que esperamos desarrollar en el futuro", ha explicado Víctor Quesada, investigador del equipo de Otín.

Sistema inmune
Para sus trabajos conocer cómo evolucionan las proteasas en respuesta a distintas presiones evolutivas "nos es muy útil a la hora de diseñar futuros experimentos. En este caso, encontramos varios cambios que, según la información previa de la que disponemos, apuntan a importantes presiones sobre el sistema inmune". Puesto que esa es una vía relevante en el estudio del cáncer y el envejecimiento los investigadores esperan que esta información resulte útil en la planificación de trabajos que estudien la relación de las proteasas con estos procesos.

Las técnicas usadas en el proceso de secuenciación genómica ya están bien establecidos, "en especial las técnicas de segunda generación ya se están utilizando en estudios genómicos con humanos", señala Quesada quien matiza que "por desgracia, todavía son estudios muy limitados y especializados. Esperamos que en el futuro, tal vez con la ayuda de empresas, estas técnicas puedan ayudar a los médicos, por ejemplo, a afinar el consejo genético y a caracterizar con precisión distintos tipos de tumores". El objetivo final, señala este experto, es que los médicos puedan usar estas herramientas sin necesidad de especializarse en ellas.

21.257 genes identificadosEn lo que respecta al genoma del lince ibérico se han identificado 21.257 genes, un número similar al del ser humano y otros mamíferos, y se han comparado con los del gato, el tigre, el guepardo o el perro. Los investigadores han encontrado indicios de modificaciones en genes relacionados con la audición, la vista y el olfato para facilitar la adaptación del lince a su entorno, lo que les habría permitido convertirse en cazadores excepcionales y especializarse en una presa como el conejo.
Con el fin de estudiar la historia y la diversidad genética de la especie, se han analizado además los genomas de otros diez linces ibéricos procedentes de Doñana y Sierra Morena, las dos únicas poblaciones supervivientes en la Península y que han permanecido aisladas entre sí durante décadas. Asimismo, se ha realizado un análisis comparativo con un lince europeo, a fin de establecer las relaciones entre los dos linces que habitan en Eurasia.

El lince ibérico comenzó a divergir de su hermano el lince boreal o euroasiático hace unos 300.000 años y ambas especies quedaron por completo separadas hace unos 2.500 años. A lo largo de ese periodo siguieron cruzándose e intercambiado genes, probablemente durante los periodos entre glaciaciones, cuando la climatología permitía la expansión de las especies y su consiguiente coincidencia en la península ibérica y el sur de Europa.

Historia demográficaLa historia demográfica del lince ibérico ha estado marcada por tres declives históricos, el último de los cuales ocurrió hace unos 300 años y diezmó su población. A estos hay que añadir la drástica caída en el número de ejemplares acaecida durante el siglo XX debido a su persecución, la destrucción de su hábitat y las dos grandes epidemias víricas que sufrió el conejo, su principal fuente de alimento.
Los científicos interpretan que esta serie de declives demográficos es la causa de los bajos niveles de diversidad que han observado, y alertan de que esto podría limitar la capacidad de adaptación del lince a cambios en su entorno. Además, se ha constatado la existencia de una abundancia de variantes genéticas potencialmente perjudiciales, que podrían estar reduciendo las tasas de supervivencia y de reproducción de la especie.

El deterioro genético es especialmente acusado en la población de Doñana, más pequeña y que ha permanecido aislada durante más tiempo, la cual presenta la mitad de la diversidad genética que la de Sierra Morena.

La vulnerabilidad del lince ibérico responde principalmente a la falta de variedad entre individuos. "Aunque ahora pudiésemos obtener muchas camadas de linces ibéricos, serían muy homogéneos y por tanto vulnerables a cualquier cambio en el entorno. La razón, según se desprende del análisis del genoma, son una serie de cuellos de botella poblacionales en los que quedaron muy pocos individuos que son antepasados de todos los linces actuales. Estos cuellos de botella son relativamente recientes y coinciden con eventos históricos como la caza intensiva o epidemias de mixomatosis que diezman la población de liebres. Por tanto, se puede decir que la especialización tiene un papel, ya que hace que el lince dependa de la liebre, pero solo en combinación con eventos que alteran muy seriamente el medio en el que vive", señala Quesada.

El estudio refleja, no obstante, la situación antes de que se iniciara el intercambio entre las dos poblaciones relictas y éstas se mezclaran en cautividad. Estas medidas, adoptadas dentro del programa de conservación de la especie, han hecho que la situación genética de la especie mejore en los últimos años.

En colaboración

Además de la Estación Biológica de Doñana (EBD?CSIC) en el proyecto han participado el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG); el Centro para la Regulación Genómica (CRG); el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO); el Grupo de Evolución Genómica del Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM); el Instituto de Biología Evolutiva (IBE, CSIC?UPF); el Instituto Universitario de Oncología de la Universidad de Oviedo (IUOPA); el Instituto de Biotecnología y Biomedicina, el Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología y el Servicio de Cultivos Celulares de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB); el Centro de Investigaciones Biológicas (CIB?CSIC) y la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA). Además, se ha contado con la colaboración de un equipo de la Facultad de Veterinaria de la Universidad Texas A&M y del Centro de Investigación en Bioinformática de la Universidad de Aarhus (Dinamarca).