La domesticación de especies es fundamental para nuestra agricultura y nuestra propia nutrición, además de ser importante para estudios retrospectivos de genética evolutiva y aplicaciones futuras en la cría de animales y plantas. Los genes implicados en la Primeras etapas de domesticación en plantas. son relativamente claros: un producto único, sabroso, rico en energía, sobreproducido con una alta proporción fácil de cosechar, establecimiento rápido y fácil cuando se planta y resistencia a enfermedades (libre: Prefacio de edición especial y problema completo of Annals of Botany). Ha sido menos claro lo que se necesita de un animal recién domesticado: muchos son multiusos (lana, cuero, leche, carne, tiro/tracción, así como compañeros y protección), pero ¿por qué no se han domesticado más animales? ¿Qué rasgos se están seleccionando? (En particular, ninguna de las casi 1000 especies de mamíferos vegetarianos subsaharianos ha sido domesticada). Sorprendentemente, la mayoría de nuestras plantas y animales de cultivo actuales fueron domesticados en un período relativamente corto hace unos 10,000 años, por lo que, particularmente para los animales, encontrar parientes cercanos para estudios genéticos ha sido difícil.
Un nuevo artículo de Miguel Carneiro Porto, Portugal, y colegas de Suecia y EE. UU. en Science esta semana (El análisis del genoma del conejo revela una base poligénica para el cambio fenotípico durante la domesticación – Carneiro et al. p. 1074; 29 de agosto, en el sitio web de Science) utilizan el análisis genómico del ADN en conejos domésticos y salvajes con información de secuenciación del ADN del genoma completo. Abordan algunas de las preguntas clave sobre la domesticación animal. Otra Penny Sarchet ofrece un resumen del artículo en New Scientist. hoy. La domesticación del conejo es reciente, solo en los últimos 1400 años; existen poblaciones silvestres para comparar, y hay múltiples razas seleccionadas, por lo que es un buen sistema para trabajar en comparación con otros animales. Conocí a Miguel Carneiro cuando habló sobre un artículo relacionado en una reunión en Portugal en 2010 (2011 Mol Biol Evol, La estructura genética de los conejos domésticos Carneiro et al.), pero no hemos tenido otro contacto con él, aunque tenemos una colaboración continua con un laboratorio cercano Prof. Raquel chaves en Vila Real, Portugal, sobre estructura y evolución del genoma de los bóvidos.
Los puntos clave para mí del artículo del conejo son que encontraron alrededor de 100 regiones que fueron seleccionadas para ser diferentes y mostraron evidencia de barridos selectivos (regiones genómicas de variación reducida y distorsión de segregación o desequilibrio de ligamiento) en los conejos domesticados en comparación con los salvajes. Esto significa que se seleccionaron muchos genes simultáneamente (nuevo resultado), por lo que la domesticación fue difícil e involucró solo de una docena a mil individuos (estos últimos datos están en el artículo de Mol Biol Evol de 2011) con la combinación adecuada de genes. Este alto número también explica por qué los loci de domesticación han sido difíciles de encontrar en animales: son demasiados para estudiarlos con cruces y análisis genéticos, solo con la secuenciación del genoma (un nuevo resultado). El segundo punto nuevo realmente interesante es qué genes se encuentran en estas regiones: encuentran que los genes que afectan el desarrollo del cerebro y los órganos sensoriales están fuertemente sobrerrepresentados en estas regiones. En otras palabras, la selección durante la domesticación podría haberse centrado en la mansedumbre y la falta de miedo: como granjero, no quieres que el animal te haga daño, ni que el animal muera por estrés. En segundo lugar, un animal usa mucha energía y tiempo para vigilar y huir, ¡energía que los humanos preferirían convertir en carne y leche! Es notable que la pérdida de genes no es significativa durante la evolución: la mayoría de los cambios se deben a polimorfismos de alelos de genes.
Menciono la percepción sensorial, la 'amistad' y el miedo en mis conferencias sobre la domesticación de animales: las cebras matan a más personas en los zoológicos que cualquier otro animal porque muerden y agarran a su cuidador, mientras que los ciervos entran en pánico y tienen ataques al corazón o se rompen una pierna. Pero hasta ahora ha habido datos reales mínimos sobre los cambios en este grupo de genes; creo que este artículo es el primero. (Una vez escuché hablar sobre la reducción del tamaño del cerebro en truchas de cultivo, pero olvidé al autor y nunca encontré una referencia). Dada la gran cantidad de loci, la posible introgresión y cruces con conejos salvajes cada pocas docenas de generaciones (aunque esto no se mencionó). en el estudio y debería haber sido evidente), y grandes regiones alrededor de los genes afectados por el barrido genómico que incluyen polimorfismos no codificantes, los resultados tienen mucho sentido. También explican por qué estudios previos han tenido dificultades para mostrar firmas genéticas de domesticación en animales de granja: muchos loci, períodos demasiado largos para estudiar, estructuras de población más difíciles sin parientes salvajes.
Me puse en contacto con Miguel Carneiro sobre la pregunta de la introgresión: respondió: "Hay buenos datos sólidos de que es muy poco probable que los conejos domésticos, cuando se liberan en la naturaleza y en el área de distribución nativa (Iberia y Francia), sobrevivan los primeros días debido a la presión de la depredación". , lo que indica que la introgresión en esta dirección es difícil”. De hecho, la percepción sensorial reducida y la respuesta de miedo reducida tienen una consecuencia inmediata y grande. Él comenta que es probable que haya sucedido lo contrario de la introgresión salvaje en los conejos domésticos, pero la firma del cuello de botella genético en los conejos domésticos tal vez sugiere que esto no es tan frecuente.
La falta de segregación de caracteres en cruces para observar conejos (o, de hecho, otros animales, donde los cruces salvajes x domésticos son posibles), los caracteres de domesticación sugieren que muchos genes están involucrados (a diferencia del pequeño número de genes que controlan, por ejemplo, el color del pelaje en conejos o el crecimiento). -genes relacionados como pollos de engorde frente a gallinas ponedoras). Yo especularía que muchos monasterios diferentes en Francia en la Edad Media intentaron criar conejos salvajes, y eventualmente algunos encontraron conejos raros con una combinación adecuada de caracteres que luego fueron los progenitores de las razas domésticas actuales.
Los loci genómicos brindan muchas sugerencias sobre dónde debemos buscar para mejorar los conejos. Tengo escribió en un blog sobre la posible importancia de la acuicultura y los peces o crustáceos como parte de la mejora de la sostenibilidad agrícola ya, pero la introducción de conejos como una fuente más explotada de proteína animal también tiene potencial: ellos (o al menos su microbioma intestinal bacteriano) significa que digieren pastos y fibras. Así, al igual que las vacas pero a diferencia de los cerdos o las gallinas, pueden utilizar productos agrícolas que no compiten con los usos alimentarios humanos. Dado que la domesticación de conejos es tan reciente, también podemos anticipar qué rasgos de domesticación de 'segunda etapa' deberíamos estar buscando, en lugar de sugerimos a principios de este año que debería hacerse en mijo proso, Panicum miliaceum, que fue domesticado en la primera ola pero desde entonces ha perdido importancia relativa a pesar de tener una eficiencia de agua extremadamente alta.
Lo que no se encontró en los genes asociados con la domesticación de conejos fue notable. No se mencionan los loci de resistencia a las enfermedades ni los genes relacionados con la reproducción o la reproducción; esperaría que estos estuvieran sobrerrepresentados en regiones seleccionadas (ambos son rasgos importantes para la domesticación de plantas y animales). Las enfermedades y la reproducción son muy importantes en otros animales domésticos: las altas densidades de población significan que las enfermedades se propagan rápidamente, mientras que necesitamos una reproducción rápida y fácil sin una respuesta de reproducción fotoperiódica (sobre todo para que podamos tener huevos y leche durante todo el año y no necesitemos mantener el ganado hasta los 4 o 5 años antes de la cría). Es posible que estos sean loci de un solo gen que se encontrarían pero no necesariamente se destacarían en un análisis de todo el genoma. O tal vez estos son personajes en los que los conejos salvajes ya tienen los genes necesarios para la domesticación: viven en grandes colonias interconectadas (no muy diferentes a una granja) y, por supuesto, ¡son sinónimo de éxito reproductivo!
Ciencia 29 Agosto 2014:
vol. 345 núm. 6200 págs. 1074-1079
DOI: 10.1126 / science.1253714
Miguel Carneiro, Carl-Johan Rubin, Federica Di Palma, Frank W. Albert, Jessica Alföldi, Alvaro Martinez Barrio, Gerli Pielberg, Nima Rafati, Shumaila Sayyab, Jason Turner-Maier, Shady Younis, Sandra Afonso, Bronwen Aken, Joel M. Alves, Daniel Barrell, Gerard Bolet, Samuel Boucher, Hernán A. Burbano, Rita Campos, Jean L. Chang, Veronique Duranthon, Luca Fontanesi, Hervé Garreau, David Heiman, Jeremy Johnson, Rose G. Mage, Ze Peng, Guillaume Queney, Claire Rogel-Gaillard, Magali Ruffier, Steve Searle, Rafael Villafuerte, Anqi Xiong, Sarah Young, Karin Forsberg-Nilsson, Jeffrey M. Good, Eric S. Lander, Nuno Ferrand, Kerstin Lindblad-Toh, Leif Andersson
RESUMEN
Los cambios genéticos que subyacen a los pasos iniciales de la domesticación de animales aún no se conocen bien. Generamos un genoma de referencia de alta calidad para el conejo y lo comparamos con datos de resecuenciación de poblaciones de conejos salvajes y domésticos. Identificamos más de 100 barridos selectivos específicos para conejos domésticos, pero solo un número relativamente pequeño de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) fijos (o casi fijos) para alelos derivados. Los SNP con marcadas diferencias de frecuencia alélica entre conejos salvajes y domésticos se enriquecieron para los sitios no codificantes conservados. Los análisis de enriquecimiento sugieren que los genes que afectan el cerebro y el desarrollo neuronal a menudo han sido el objetivo durante la domesticación. Proponemos que debido a un trasfondo genético verdaderamente complejo, el comportamiento domesticado en conejos y otros animales domésticos evolucionó por cambios en las frecuencias alélicas en muchos loci, en lugar de cambios críticos en solo unos pocos loci de domesticación.
