Demuestran con lubinas cómo la domesticación produce cambios epigenéticos en los vertebrados

Barcelona 11/07/2019 – Un trabajo de investigación con lubinas silvestres y de acuicultura, llevado a cabo por los investigadores del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC en Barcelona, Dafni Anastasiadi y Francesc Piferrer, ha dado explicación a cómo se produce el síndrome o fenotipo de la domesticación en animales.

Este síndrome o fenotipo de la domesticación que fue descrito por Charles Darwing hace 150 años y es común para todas las especies animales, y que se asocia, a rasgos que se hacen diferentes a estos animales de los silvestres.

Hace cinco años, los científicos Adam Wilkins de la Universidad de Humboldt, en Alemania, Richard Weangham de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, y Tecumseh Fitch, de la Universidad de Viena, en Austria, este síndrome de la domesticación obedece a déficits leves en el número de células de la cresta neural durante el desarrollo embrionario.

Ahora, en el trabajo recientemente publicado Molecular Biology and Evolution, Dafni Anastasiadi y Francesc Piferrer, van más allá, y, además de describir el “qué”, también explican el “cómo” se produce este síndrome, según señalan a la Agencia Iberoamericana para la Difusión de la Ciencia y la Tecnología (DCYT).

Los científicos del CSIC parten del razonamiento de que los cambios subyacentes al síndrome de la domesticación se deben originar muy pronto en el proceso de domesticación. Para ello, han comparado lubinas silvestres, obtenidas con el correspondiente permiso en la reserva natural del Parc de les Illes Medes, con lubinas en etapas iniciales de domesticación, obtenidas de una piscifactoría.

En su trabajo, demuestran que el síndrome de la domesticación se da a través de los cambios epigenéticos en la metilación del ADN de genes relacionados con el desarrollo temprano y, específicamente, de la cresta neural. Ningún estudio antes había abordado la participación de los cambios epigenéticos establecidos durante el desarrollo temprano en los primeros pasos de la domesticación, antes de la aparición de las diferencias genéticas.
 
La metilación es una modificación química del ADN que, sin modificar su secuencia de nucleótidos, regula la expresión y silenciamiento de los genes. Es decir, es un mecanismo de los denominados epigenéticos. Así, un animal silvestre y un animal doméstico pueden tener genes con secuencias genéticas iguales, pero la influencia de las condiciones ambientales puede provocar cambios en la metilación del ADN, lo que a su vez modifica la forma en que se expresan los genes y, en consecuencia, el fenotipo.

Los científicos han observado que los cambios en la metilación del ADN durante el desarrollo embrionario persisten hasta la edad adulta y que afectan a genes cuya expresión está alterada y que son responsables de fenotipos asociados al síndrome de la domesticación, como deformidades de la mandíbula o el cambio en la pigmentación.
 
Sin embargo, el hallazgo más relevante es que los genes con cambios en la metilación de su ADN coinciden con genes que presentan variantes genéticos (SNP) por la cría en cautividad, en lubinas procedentes de un programa de selección genética de 25 años de duración. Puesto que la metilación del ADN aumenta las probabilidades de mutación, estos resultados sugieren que tras varias generaciones estos cambios epigenéticos pueden integrarse en el genoma. Además “muchos de los genes que presentan estos cambios epigenéticos coinciden con las mismas variantes en mamíferos y aves domésticos tales como el perro, gato, caballo, conejo, pato, entre otros”, dice Francesc Piferrer.
 
Entre estos genes, se encuentran Adamts9, gen que codifica para una enzima involucrada en el control de la formación de los órganos durante el desarrollo, y varios genes de la familia del receptor de glutamato. El glutamato es el principal neurotransmisor en los vertebrados, y los genes que codifican las diversas formas de su receptor han sufrido selección positiva en todos los animales domesticados sin excepción. “Cambios en el receptor que procesa la señal del glutamato pueden estar relacionados con una atenuación a la respuesta al estrés, aspecto clave en el desarrollo de la docilidad durante la domesticación”, dicen los científicos.
 
Estos resultados constituyen la primera demostración empírica que incorpora mecanismos epigenéticos que apoyan la hipótesis de la cresta neural para explicar la aparición del síndrome de domesticación de Darwin, y sugieren un proceso conservado válido para todos los vertebrados.

Referencia bibliográfica
 
Anastasiadi, D., Piferrer, F. 2019. Epimutations in developmental genes underlie the onset of domestication in farmed European sea bass. Molecular Biology and Evolution. Doi: 10.1093/molbev/msz153