Desde ovejas y vacas hasta jirafas, un estudio del genoma revela la evolución de los rumiantes

Un equipo de investigadores ha llevado a cabo un estudio detallado de los genomas de los rumiantes, dando una nueva perspectiva sobre su evolución y éxito.

Los rumiantes, incluidos los ciervos y los antílopes, así como las ovejas, las cabras, el ganado vacuno y sus parientes salvajes, han prosperado en muchos ecosistemas de todo el mundo. Varían en tamaño desde el diminuto ciervo ratón menor de Malasia hasta la imponente jirafa africana.

El nuevo estudio publicado hoy (21 de junio) en Science y dirigido por Wen Wang y Guojie Zhang en el Instituto de Zoología de Kunming, y Rasmus Heller en la Universidad de Copenhague, Dinamarca, incluyó al profesor Harris Lewin en el Departamento de Evolución y Ecología de UC Davis. y Centro del Genoma.

Los rumiantes forman una parte importante de los sistemas agrícolas estadounidenses y mundiales. Las granjas y ranchos tienen un estimado de 95 millones de cabezas de ganado solo en los EE. UU., junto con un estimado de 5.2 millones de ovejas y 2 millones de cabras.

"A medida que los ecosistemas de todo el mundo comienzan a mostrar el impacto del cambio climático, saber cuáles son los genes y sus variantes puede ayudar con los esfuerzos de conservación de las especies de rumiantes amenazadas y en peligro de extinción. También puede proporcionar recursos para ayudar a mitigar los efectos del cambio climático en la agricultura. productos básicos, como la cría de ganado, para que se adapten mejor a climas más cálidos y secos", dijo Lewin.

El equipo generó más de 40 billones de pares de bases de secuencias de ADN sin procesar y las ensambló en genomas para 44 especies. Con base en estos datos, pudieron crear un nuevo árbol genealógico para los rumiantes, colocando el más grande (jirafa) y el más pequeño (ciervo ratón menor) en algunas de las primeras ramas después de que los rumiantes emergieron como grupo hace 32 a 39 millones de años.

"Los datos producidos en este estudio proporcionan una hoja de ruta genómica fundamental para este importante grupo de mamíferos desde el punto de vista ecológico y económico", dijo Lewin, quien también preside el Proyecto BioGenoma de la Tierra, un esfuerzo global para secuenciar el código genético de todos los eucariotas del planeta, unos 1,5 millones de especies conocidas, incluidas todas las plantas, animales, protozoos y hongos. "Es un tremendo recurso no solo para comprender cómo la evolución ha dado forma a los rumiantes, sino también para comprender la base de los rasgos deseables e indeseables, como las enfermedades hereditarias".

Todos los rumiantes tienen un estómago especializado con múltiples cámaras que les permite fermentar las plantas que comen utilizando microbios y sacar material para masticar más, lo que ayuda a la digestión. Este sistema digestivo altamente especializado permite a los rumiantes aprovechar al máximo una dieta rica en celulosa que de otro modo no sería digerible.

El estudio mostró que, entre los 295 genes recientemente desarrollados identificados en rumiantes, muchos estaban asociados con el sistema digestivo, como la estructura y función del estómago compartimentado: el rumen, el omaso y el abomaso.

El equipo también identificó una serie de genes asociados con cuernos y astas. Los rumiantes suelen tener cuernos o astas que pueden desempeñar un papel en la defensa o el comportamiento de apareamiento.

Los investigadores también pudieron identificar cambios evolutivos a nivel de especie. Como el animal terrestre más alto, las jirafas tienen una estatura y una forma corporal distintas, que probablemente sean adaptaciones a su hábitat de sabana. Los investigadores encontraron que entre los 366 genes relacionados con el desarrollo óseo, 115 genes tenían mutaciones específicas de la jirafa.

Los genomas de rumiantes también pueden contener evidencia del impacto de los humanos en estos animales. Cuando los investigadores utilizaron un método para inferir el tamaño de la población en el pasado, encontraron disminuciones masivas para más de la mitad de las especies desde hace 100.000 a 50.000 años, alrededor de la época en que los humanos modernos abandonaron África y se extendieron por todo el mundo.

Los investigadores han creado la base de datos del genoma de rumiantes, una colección pública de datos genómicos y transcriptómicos presentados en su estudio.

El trabajo fue apoyado por una serie de agencias y fundaciones en China, Europa y los EE. UU. La porción de UC Davis fue financiada por el Departamento de Agricultura de los EE. UU. y Robert and Rosabel Osborne Endowment.

Harris Lewin, Evolución y Ecología, [email protected]

Andy Fell, Noticias y relaciones con los medios, 530-752-4533, [email protected]