La Genómica en la Conservación: Del Rescate de Especies Extintas al Mapa de la Adaptación Genética

En la actualidad nos enfrentamos con nuevos desafíos para conservar la biodiversidad de nuestro planeta, puesto que, con el crecimiento desmesurado de las poblaciones humanas y la presión constante de grandes empresas por explotar los recursos naturales muchas especies se ven afectadas.

Nuevas herramientas tecnológicas nos abren nuevas posibilidades para enfrentar este problema. Una de ellas es el avance de la genética en el campo de la conservación. Desde que el ser humano descubrió que podemos obtener millones de datos a partir del material genético de los seres vivos, el número de áreas donde podemos aplicar esta información ha aumentado considerablemente.

Uno de estos campos es la conservación de especies, donde, mediante técnicas moleculares, podemos observar el funcionamiento biológico de los seres vivos, tanto actuales como extintos. Un ejemplo de esto es el estudio del mamut lanudo y el oso de las cavernas, dos especies extintas cuyo ADN ha sido analizado gracias a estas técnicas innovadoras. Además, se han podido descubrir cosas nuevas del pasado de poblaciones antiguas como los neandertales y los vikingos, de quienes hemos podido aprender bastante gracias a muestras de su ADN ancestral.

¿Cómo es posible recuperar información genética de especies desaparecidas?

La respuesta a esta pregunta se basa en entender algunos conceptos clave. La genómica es una rama de la biología que estudia el ADN de un organismo en su totalidad, es decir, todos sus genes y cómo interactúan entre sí. A este conjunto completo de información genética lo llamamos genoma.

Al aplicar la genómica en la conservación, utilizamos este conjunto de datos como una herramienta para diseñar estrategias que ayuden a proteger la biodiversidad. En muestras muy antiguas, no es posible recuperar toda la información debido a la degradación del ADN, por lo que se usan técnicas para reconstruir lo más posible el genoma incluso si no tenemos todos los datos.

Un ejemplo es el trabajo de van Bers et al., quienes analizaron una especie de ave conocida como carbonero común. En este estudio se detectaron pequeños cambios en su ADN utilizando técnicas moleculares de última generación, demostrando que es posible obtener gran cantidad de información incluso sin contar con el genoma completo.

Esta misma lógica se aplica al estudio de especies extintas. En estos casos, es posible extraer ADN antiguo, fragmentarlo en pequeñas piezas y, a partir de la comparación con genomas de especies actuales, reconstruir secuencias más largas que nos permiten observar el pasado.

La comparación de genomas entre especies extintas y actuales se ejemplifica claramente con el estudio del mamut lanudo y su relación con el elefante asiático. Al secuenciar ADN antiguo de mamuts preservados en hielo y compararlo con el genoma del elefante, los investigadores han podido identificar cambios genéticos asociados a la adaptación al frío, como variaciones en genes relacionados con el pelaje, el metabolismo de grasas y la regulación de la temperatura corporal.

Al entender que podemos obtener información genética de organismos extintos, surgen nuevas preguntas: ¿cómo se interpretan estos cambios en el ADN? ¿Qué nos dicen sobre su evolución? Estos cambios acumulados a lo largo del tiempo reflejan procesos evolutivos que ocurrieron durante miles o millones de años.

No todo el genoma cambia de la misma forma: loci neutrales vs. loci “outlier”

Un punto específico dentro del genoma se conoce como locus (plural: loci). En genética, los loci representan posiciones concretas donde podemos analizar cambios en el ADN. Sin embargo, no todo el genoma evoluciona de la misma manera.

Existen regiones del genoma llamadas loci neutrales, que no están sujetas a la selección natural. Las variaciones en estas regiones no afectan la supervivencia ni la reproducción de los organismos, por lo que se consideran evolutivamente neutrales. Estas zonas son muy útiles para estudiar qué tan similares o diferentes son las poblaciones entre sí, así como para analizar procesos como la migración o la historia evolutiva. Por otro lado, existen los loci “outlier”, que son regiones del genoma que sí muestran cambios como resultado directo de la selección natural. En estos loci podemos observar cómo el ambiente influye en la adaptación de los organismos.

Por ejemplo, en el bacalao del Atlántico, la mayor parte de su genoma es muy similar entre diferentes poblaciones, pero un gen llamado PanI presenta diferencias muy marcadas que permiten la adaptación a condiciones locales. En la pícea blanca también se han identificado genes asociados a adaptaciones específicas al clima.

Entender el genoma como un sistema dinámico permite analizar estos cambios y aplicarlos en estrategias de conservación más precisas. Al identificar loci outlier, es posible reconocer qué poblaciones poseen adaptaciones específicas a su ambiente, lo que ayuda a predecir en qué condiciones tienen mayor probabilidad de sobrevivir y prosperar, facilitando así la toma de decisiones informadas para su manejo y protección.

Identificación de genes vinculados a la adaptación local

El siguiente paso en la genómica de la conservación es identificar específicamente qué genes están relacionados con la adaptación a ambientes locales. Esto nos permite entender no solo que existen diferencias, sino también por qué existen y cómo influyen en la supervivencia de las especies.

La identificación de genes vinculados a la adaptación local es una herramienta que sirve para predecir y asegurar la supervivencia de las especies. Los científicos buscan fragmentos de ADN que controlan rasgos vitales, como la tolerancia a las sequías o los cambios en los ciclos de reproducción.

Un ejemplo claro de esto se observa en el pargo europeo, especie en donde, a pesar de que la mayor parte de su genoma es muy similar entre distintas poblaciones, los científicos han identificado un gen particular asociado con la tolerancia al calor. Este gen presenta diferencias marcadas entre poblaciones que habitan en ambientes con distintas temperaturas, lo que evidencia un proceso de adaptación local. De esta forma, el análisis de fragmentos específicos del ADN permite detectar cambios evolutivos que permiten a este pez sobrevivir en condiciones ambientales específicas, demostrando cómo los investigadores pueden identificar regiones genéticas responsables de rasgos vitales como la tolerancia al estrés térmico.

La genómica también sirve para vigilar el impacto de la explotación humana, como la pesca intensiva que altera la genética de las poblaciones al capturar siempre a los ejemplares más grandes. La pesca intensiva no solo reduce el número de individuos, sino que también modifica la composición genética de la población, favoreciendo organismos más pequeños y alterando su evolución. La genómica permite detectar y entender estos cambios para evitar impactos irreversibles. Al detectar estos cambios genéticos a tiempo, es posible ajustar los planes de manejo para evitar que la especie pierda su capacidad de adaptación.

En la era de las herramientas moleculares, se vuelve primordial comprender cómo funcionan y utilizarlas a nuestro favor. La genética se convierte en un pilar fundamental en la conservación de especies en peligro de extinción, no solo para monitorear los cambios a lo largo del tiempo, sino también para diseñar estrategias que permitan asegurar un futuro para todas aquellas especies afectadas por la actividad humana.

Conclusión

Finalmente, el estudio del ADN antiguo nos ofrece una línea de base para entender cómo las especies han superado crisis ambientales en el pasado. Al comprender la historia evolutiva de estos organismos, podemos tomar mejores decisiones para asegurar el futuro de las especies que aún existen en la actualidad.

Fuentes consultadas

• Allendorf, F. W., Hohenlohe, P. A., & Luikart, G. (2010). Genomics and the future of conservation genetics. In Nature Reviews Genetics (Vol. 11, Number 10, pp. 697–709). https://doi.org/10.1038/nrg2844
• Orlando, L., Allaby, R., Skoglund, P., Der Sarkissian, C., Stockhammer, P. W., Ávila-Arcos, M. C., Fu, Q., Krause, J., Willerslev, E., Stone, A. C., & Warinner, C. (2021). Ancient DNA analysis. In Nature Reviews Methods Primers (Vol. 1, Number 1). Springer Nature. https://doi.org/10.1038/s43586-020-00011-0
• Van Bers, N. E. M., Van Oers, K., Kerstens, H. H. D., Dibbits, B. W., Crooijmans, R. P. M. A., Visser, M. E., & Groenen, M. A. M. (2010). Genome-wide SNP detection in the great tit Parus major using high throughput sequencing. Molecular Ecology, 19(SUPPL. 1), 89–99. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2009.04486.x