Hallados genes potencialmente vinculados con la resistencia del ganado a las variaciones ambientales

Se trata de la aplicación de un modelo que prevé características genéticas que hacen que los animales de la raza nelore, predominante en la producción de carne en Brasil, sean más resistentes a las alteraciones del medio que interfieren en la productividad del hato

Por André Julião  |  Agência FAPESP – El período seco del año, con la consiguiente merma en la calidad de las pasturas, produce efectos considerables sobre la productividad del ganado en Brasil. Esta constatación, sumada al panorama de calentamiento del planeta en el transcurso de este siglo, vuelve cada vez más necesaria la selección de animales resistentes al cambio climático.

En un artículo publicado en la revista Genetics Selection Evolution, científicos de Brasil y Australia llegaron más cerca de ofrecer una respuesta a esta demanda. 

Los investigadores hallaron 16 genes potencialmente asociados con la resistencia del ganado nelore –la principal raza bovina destinada a la producción de carne en Brasil− a las variaciones climáticas, con efectos sobre el aumento de peso de los animales. Los genes posibles están relacionados con la regeneración y la diferenciación celular, y con las respuestas inflamatorias y del sistema inmunológico, entre otros procesos biológicos. 

Esta investigación forma parte del Proyecto Temático intitulado “Aspectos genéticos de la calidad, la eficiencia y la sostenibilidad de la producción de carne en animales de la raza nelore”, coordinado por Lucia Galvão de Albuquerque, docente de la Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias de la Universidade Estadual Paulista (FCAV-Unesp), con sede en la localidad de Jaboticabal, en Brasil.

Este trabajo fue realizado en asociación con investigadores de la Universidad de Queensland, en Australia. 

“Estudiamos la interacción entre el genotipo y el ambiente en el ganado nelore con el objetivo específico de detectar animales menos sensibles a las variaciones ambientales. Siempre ha existido una preocupación por mejorar la productividad media de los animales, pero ahora se hace necesario también identificar a los más resistentes a las alteraciones del clima”, dijo Roberto Carvalheiro, investigador de la FCAV-Unesp y primer autor de este trabajo, realizado con una Beca de Investigación en el Exterior de la FAPESP.

“Esta debe ser una preocupación sobre todo en Brasil, donde el ganado se cría en pasturas de diferentes tipos y en condiciones ambientales diversas. Más todavía si tenemos en cuenta los cambios climáticos globales”, dijo. 

Un banco de datos

Para llegar a los 16 genes que pueden indicar una mayor tolerancia a las alteraciones ambientales, los investigadores utilizaron el banco de datos de la Alianza Nelore, que combina información de distintos programas genéticos de la raza. Este banco es mantenido por la empresa GenSys, de la ciudad sureña de Porto Alegre, en Brasil, con datos genéticos y fenotípicos de diversas características productivas evaluadas en más de un millón de animales, de alrededor de 500 diferentes hatos de Brasil, Paraguay y Bolivia. 

Para estandarizar el análisis, se contemplaron únicamente animales con progenitores conocidos, de grupos contemporáneos –nacidos en el mismo hato, año y estación del año, del mismo sexo y criados con un mismo sistema de manejo– con un mínimo de 20 animales. Todos experimentaron aumento de peso de entre 30 y 250 kilos desde el período del destete (aproximadamente a los siete meses de edad) al sobreañal (más o menos a los 17 meses de edad). En total fueron analizados 421.585 animales, de 9.934 grupos contemporáneos. 

Este conjunto de datos hizo posible el análisis de la tolerancia del ganado no solo debido a la cantidad de información, sino también a causa de la diversidad de condiciones ambientales y de manejo en que los animales evaluados se crían. El promedio anual de lluvias en las haciendas, por ejemplo, puede variar de 700 a 3.000 milímetros anuales dependiendo de la ubicación. La estación seca, en algunas regiones, puede extenderse durante más de siete meses.

En trabajos de investigación de esta índole, que contemplan la interacción entre el genotipo y el ambiente, se suele utilizar un índice que combina información de temperatura y humedad para predecir la condición ambiental en que los animales se criaron. Sin embargo, según los investigadores, este índice es muy poco preciso para predecir la calidad nutricional de las pasturas, el principal componente en lo que a efectos sobre el rendimiento de los animales en el sistema de producción brasileño se refiere.

“Cuando inseminamos a una vaca, el ternero solo nacerá al cabo de nueve meses y medio, y pasará a producir dos o tres años después. Logramos prever la cantidad de lluvias dentro de dos semanas, pero no tenemos ni la menor idea de cómo estarán las pasturas de aquella hacienda dentro de dos años. Por eso pretendemos identificar a los animales cuyo rendimiento no se verá tan afectado en condiciones inesperadas”, dijo Carvalheiro. 

Para ello, el grupo evaluó el aumento de peso de los animales 10 meses después del destete, una de las características más afectadas por la variación ambiental y debidamente registrada en el banco de datos. Normalmente, el destete de los terneros se concreta al final de la época de abundancia de pasturas. Por ende, el período analizado se extiende precisamente durante el tiempo de sequía y de pasturas de mala calidad.

Tras poner a prueba distintos modelos estadísticos, los investigadores identificaron los llamados Modelos de Norma de Reacción (RNM, por sus siglas en inglés) más apropiados para analizar la sensibilidad a la variación ambiental, y los RNM no lineales resultaron los más indicados.

Sucede que quedó demostrado que no es lineal la asociación entre regiones del genoma y las condiciones ambientales, clasificadas en el estudio como desafiadora (pasturas muy malas), mediana (mejor, pero aún desafiadora) y buena (pasturas muy bien cuidadas, raras en Brasil). 

“Los genes que indican una buena resistencia del ganado a una condición entre desafiadora y mediana no son los mismos que prevalecen en los gradientes de mediana a buena”, explicó el investigador.

Los resultados

Las estadísticas demostraron que, en ambientes desafiadores, los genes normalmente asociados con la respuesta inflamatoria aguda, los procesos de diferenciación celular y la proliferación de queratinocitos –células que producen queratina, la proteína presente en la piel y en los pelos– parecen cumplir un importante rol en la sensibilidad del ganado. 

En humanos y ratones, por ejemplo, el gen REG3A está asociado con la reparación de heridas y la homeostasis de la piel, y contribuye así con la defensa del organismo. Otro gen de la misma familia, REG3G, está relacionado con la defensa antimicrobiana del intestino y con estrategias tendientes al mantenimiento de la simbiosis del organismo con las bacterias en ese órgano, lo cual podría protegerlo durante los períodos de restricciones severas de alimento. 

Por otra parte, los genes más asociados con la resistencia a ambientes no tan desafiadores (de medianos a buenos) están relacionados con respuestas inmunes e inflamatorias. Los genes IL4 y IL13 demostraron que eran los aspirantes más plausibles para este tipo de condición ambiental. 

Estos comparten una gama de actividades en monocitos, células epiteliales y células B, es decir, cumplen un importante rol en la defensa del organismo. Los genes ya han sido apuntados en otros estudios también como contribuyentes en la regulación del metabolismo de las proteínas y en la función muscular, entre otras funciones metabólicas. En total, los 16 genes posibles desempeñan 104 procesos biológicos distintos.

Los resultados de esta investigación ya pueden aplicarse en los hatos que componen el banco de datos utilizado. A los toros que mostraron el mejor rendimiento en condiciones ambientales desafiadoras, por ejemplo, pueden seleccionárselos como reproductores y probablemente tendrán descendientes más resistentes a las alteraciones ambientales. 

Con todo, un paso próximo consistirá en validar los resultados en otros hatos bovinos. En el marco de esos estudios se deberá verificar si los 16 genes aspirantes también tienen efectos sobre la resistencia a la variación climática en una población independiente, de animales que no formaron parte de esta investigación, ya sean de raza nelore o de otras razas.

Puede leerse el artículo intitulado Unraveling genetic sensitivity of beef cattle to environmental variation under tropical conditions, de Roberto Carvalheiro, Roy Costilla, Haroldo H. R. Neves, Lucia G. Albuquerque, Stephen Moore y Ben J. Hayes, en el siguiente enlace: gsejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12711-019-0470-x.