Es importante mantener la diversidad del genoma en las poblaciones acuícolas
Las ostras perleras son un importante animal de acuicultura en Japón, ya que producen las hermosas perlas que se buscan para collares, aretes y anillos. A principios de la década de 1990, esta industria de la acuicultura generaba alrededor de 88.000 millones de yenes al año. Pero, en los últimos 20 años, una combinación de nuevas enfermedades y mareas rojas ha hecho que la producción de perlas de Japón caiga de alrededor de 70.000 kg al año a solo 20.000 kg.
Ahora, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), en colaboración con varios otros institutos de investigación, incluidos K. MIKIMOTO & CO., LTＤ, Pearl Research Institute y Japan Fisheries Research and Education Agency, han construido un genoma de ostras perleras de alta calidad a escala cromosómica, que esperan pueda usarse para encontrar cepas resistentes.
"Es muy importante establecer el genoma", dijo uno de los dos primeros autores, el Dr. Takeshi Takeuchi, científico del personal de la Unidad de Genómica Marina de OIST. "Los genomas son el conjunto completo de genes de un organismo, muchos de los cuales son esenciales para la supervivencia. Con la secuencia genética completa, podemos hacer muchos experimentos y responder preguntas sobre la inmunidad y cómo se forman las perlas".
En 2012, el Dr. Takeuchi y sus colaboradores publicaron un borrador del genoma de la ostra perla japonesa, Pinctada fucata, que fue uno de los primeros genomas ensamblados de un molusco. Continuaron con la secuenciación del genoma para establecer un ensamblaje del genoma a escala cromosómica de mayor calidad.
El Dr. Takeuchi continuó explicando que el genoma de la ostra se compone de 14 pares de cromosomas, un conjunto heredado de cada padre. Los dos cromosomas de cada par portan genes casi idénticos, pero puede haber sutiles diferencias si un repertorio de genes diverso beneficia su supervivencia.
Tradicionalmente, cuando se secuencia un genoma, los investigadores fusionan el par de cromosomas. Esto funciona bien para los animales de laboratorio, que normalmente tienen información genética casi idéntica entre el par de cromosomas. Pero para los animales salvajes, donde existe un número considerable de variantes en los genes entre los pares de cromosomas, este método conduce a una pérdida de información.
En este estudio, los investigadores decidieron no fusionar los cromosomas al secuenciar los genomas. En cambio, secuenciaron ambos juegos de cromosomas, un método que es muy poco común. De hecho, es probablemente la primera investigación centrada en invertebrados marinos que utiliza este método.
Imagen: La información genética necesaria para que un organismo mantenga sus actividades vitales se denomina genoma. En la decodificación del genoma, el ADN se extrae de células individuales, se fragmenta y se analiza. Luego, los fragmentos de la secuencia de ADN se reconstruyen para obtener un ensamblaje del genoma. Los animales que se reproducen sexualmente heredan un conjunto de genomas de la madre y otro del padre.
Como las ostras perleras tienen 14 pares de cromosomas, tienen 28 en total. Los investigadores del OIST, el Sr. Manabu Fujie y la Sra. Mayumi Kawamitsu, utilizaron tecnología de punta para secuenciar el genoma. El otro primer autor, el Dr. Yoshihiko Suzuki, ex becario postdoctoral en Algorithms for Ecological and Evolutionary Genomics de OIST y ahora en la Universidad de Tokio, y el Dr. Takeuchi reconstruyeron los 28 cromosomas y encontraron diferencias clave entre los dos cromosomas de un par: el par de cromosomas 9. En particular, muchos de estos genes estaban relacionados con la inmunidad.
"Diferentes genes en un par de cromosomas es un hallazgo significativo porque las proteínas pueden reconocer diferentes tipos de enfermedades infecciosas", dijo el Dr. Takeuchi.
Señaló que cuando se cultiva el animal, a menudo hay una cepa que tiene una mayor tasa de supervivencia o produce perlas más hermosas. Los granjeros a menudo crían dos animales con esta cepa, pero eso conduce a la endogamia y reduce la diversidad genética. Los investigadores encontraron que después de tres ciclos de endogamia consecutivos, la diversidad genética se redujo significativamente. Si esta diversidad reducida ocurre en las regiones cromosómicas con genes relacionados con la inmunidad, puede afectar la inmunidad del animal.
"Es importante mantener la diversidad del genoma en las poblaciones acuícolas", concluyó el Dr. Takeuchi.
La investigación fue publicada recientemente en DNA Research: A high-quality, haplotype-phased genome reconstruction reveals unexpected haplotype diversity in a pearl oyster
