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El futuro será más seco y la composición genética de las poblaciones de árboles forestales podría cambiar

La estudiadísima «Arabidopsis thaliana» tiene la friolera de 27 000 genes y la mayoría de ellos colabora con otro de los genes, como mínimo, para producir unas 35 000 proteínas. Un proyecto de la Unión Europea ha utilizado su propia marca de análisis de datos masivos para comprobar si las interacciones de los genes podrían impulsar la adaptación a los rápidos cambios que experimenta nuestro mundo.

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Uno de los principales objetivos de la investigación evolutiva es identificar los genes que permiten a las especies adaptarse a sus entornos. La mayoría de eventos de adaptación son el resultado de la llamada adaptación poligénica a través de cambios en numerosos genes. La mala noticia es que, estadísticamente, resulta todo un reto detectar las sutiles señales de la adaptación poligénica en los datos genómicos. Esto se debe a que diferentes loci (genes en posiciones específicas de un cromosoma) pueden interactuar de forma desigual y no lineal.

Identificar la firma de la selección para la adaptación

«El principal objetivo de FORGENET era explorar el rendimiento estadístico de las pruebas para detectar la firma genómica de la adaptación poligénica en conjuntos de datos simulados y reales», explica Katalin Csilléry, titular de una beca Marie Skłodowska-Curie en la Universidad de Zúrich. Se utilizaron pruebas de pares para detectar asociaciones no aleatorias de loci entre las poblaciones. Así se desvela la firma que deja la selección e indica la adaptación. «Durante la fase de ejecución, aplicamos un modelo de interacciones entre genes en Nemo, un simulador de tiempo acelerado de base individual. Esta nueva herramienta recoge explícitamente las interacciones de genes entre loci que afectan a un rasgo controlado por numerosos genes y es capaz de suministrar datos a escala del genoma para una gran variedad de hipótesis demográficas», explica Csilléry. Al estudiar el efecto de las interacciones entre genes sobre la adaptación, se variaron diversos parámetros clave. Entre ellos, el alcance del flujo genético, la tasa de mutación, la tasa de recombinación, la variación de la selección y la fuerza de las interacciones génicas entre loci. «Descubrimos algo destacable: las interacciones entre genes pueden fomentar la adaptación en un entorno cambiante», destaca Csilléry. Las poblaciones se adaptaron más rápido y se acercaron más al valor fenotípico óptimo que en situaciones donde cada gen actúa de forma independiente. El siguiente paso era comprobar si estos resultados, obtenidos mediante simulaciones, se podían confirmar con datos del mundo real. «En colaboración con Olivier François, profesor en la Universidad de Grenoble, y Pär Ingvarsson, profesor en la Universidad de Ciencias Agrícolas de Suecia, estamos aplicando pruebas de pares en la adaptación al fotoperíodo (períodos de luz y oscuridad) en la “Arabidopsis thaliana” y el álamo temblón (“Populus tremula”)». Recogieron datos de poblaciones de las mismas zonas de Suecia para ambas especies y, según parece, el fotoperíodo es el principal determinante del momento de aparición de brotes en las poblaciones de álamos del norte y sur de Suecia. Este análisis todavía está en curso.

La tolerancia a las sequías de los árboles forestales, especialmente relevante en la actualidad

FORGENET evaluó la tolerancia a la sequía de una conífera europea de importancia tanto económica como ecológica: el abeto común («Abies alba»). Para ello, el equipo aplicó un enfoque genético cuantitativo (muchos genes en control) evolutivo. Las poblaciones procedentes de zonas en que la tierra tiene una baja capacidad de retención del agua eran más tolerantes a las sequías que las demás. «Sin embargo, estas poblaciones también presentaban una tasa de crecimiento lenta, incompatible con los intereses de los silvicultores», añade. Numerosos árboles forestales están amenazados por el cambio climático en sus hábitats de crecimiento actuales y valorar su capacidad de adaptación es una importante prioridad de la investigación europea. Csilléry concluye diciendo: «Ahora los resultados de este estudio pueden servir para seleccionar poblaciones para obtener datos genómicos que permitan identificar las redes de genes que influyen en la adaptación de la respuesta al estrés de la sequía». Los resultados se han publicado en un artículo revisado por pares.

FORGENET distribuye su marca especial de análisis genómicos con datos masivos

El lanzamiento de una escuela de verano centrada en la adaptación poligénica y el simposio de investigación «Detecting the Genomic Signal of Polygenic Adaptation and the Role of Epistasis in Evolution» (Detectar la señal genómica de la adaptación poligénica y la función de la epistasis en la evolución) permitieron divulgar el enfoque aplicado por FORGENET al análisis de los datos genómicos. En «Molecular Ecology» se ha presentado una publicación revisada por pares con el mismo título que el simposio.

Palabras clave

FORGENET, adaptación poligénica, selección, tolerancia a la sequía, forestal, red de genes

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