La acuicultura, el sector alimentario de más rápido crecimiento, asume una responsabilidad crucial en el gran desafío para alimentar a una población en crecimiento. Pero al igual que cualquier motor de alto rendimiento, la acuicultura necesita ajustes para lograr una eficiencia y sostenibilidad óptimas. Aquí es donde entra AQUA-FAANG, un proyecto innovador financiado por la UE que aprovecha el poder de la genómica para revolucionar la cría en acuicultura.
El proyecto AQUA-FAANG se concentró en las seis especies más importantes de la acuicultura europea: Salmón del Atlántico (Salmo salar), trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss), carpa común (Cyprinus carpio), dorada (Sparus aurata), lubina (Dicentrarchus labrax) y rodaballo (Scophthalmus maximus).
El desafío: vencer las enfermedades e impulsar la producción
Si bien los peces de rápido crecimiento y resistentes a las enfermedades pueden parecer una utopía, son el premio máximo de la acuicultura. Imagine piscigranjas repletas de peces robustos, que produzcan alimentos saludables y al mismo tiempo protejan el bienestar animal y minimicen el impacto ambiental. Esto no es un sueño utópico: está a nuestro alcance gracias a avances de vanguardia en la comprensión del ADN de los peces.
Tradicionalmente, el mejoramiento para obtener resistencia a enfermedades y otros rasgos deseables se basaba en la medición de características físicas en ensayos controlados. Esto implicó experimentos costosos y que requerían mucho tiempo, en los que a menudo se sometía a los animales a patógenos. Pero ¿y si pudiéramos predecir estos rasgos directamente a partir del modelo genético del pez?
La solución: la genómica funcional ocupa un lugar central
Comprender qué hacen las diferentes partes del ADN, su «función», es igualmente crucial. Aquí es donde entra en juego la anotación funcional, que revela el lenguaje oculto del genoma.
Piense en el ADN como un amplio manual de instrucciones para construir un pez. La anotación funcional nos ayuda a descifrar qué secciones codifican proteínas, cuáles regulan la actividad genética y cuáles influyen en rasgos como la resistencia a enfermedades y el crecimiento.
AQUA-FAANG («Advancing European Aquaculture by Genome Functional Annotation») es un proyecto que adopta un enfoque novedoso al profundizar en la intrincada danza de los genes y sus elementos reguladores. Esta «anotación funcional» revela la verdadera actividad del ADN, yendo más allá de los genes que codifican proteínas para identificar regiones reguladoras que controlan la expresión genética. Comprender cómo estas regiones influyen en la resistencia a las enfermedades es muy prometedor para la cría de peces con inmunidad mejorada.
El proyecto AQUA-FAANG, una iniciativa innovadora del programa Horizonte 2020 de la UE, encabezó esta búsqueda en la acuicultura. Centrándose en seis especies de peces clave, mapearon meticulosamente el panorama funcional de sus genomas, empleando técnicas sofisticadas.
El proyecto empleó un sofisticado arsenal de herramientas para desentrañar las complejidades de los genomas de los peces:
- RNA-Seq: Esta tecnología captura la expresión de genes codificantes y no codificantes, proporcionando una instantánea de la actividad transcripcional de la célula.
- ATAC-Seq: Esta técnica revela regiones «abiertas» de cromatina, que indican áreas de ADN activo, incluidos posibles elementos reguladores.
- ChIP-Seq: Este poderoso método identifica secuencias de ADN específicas unidas por proteínas involucradas en la regulación genética.
Al aplicar estas herramientas en diversos tejidos, etapas de desarrollo y desafíos de enfermedades, AQUA-FAANG generó un tesoro de datos que arrojaron luz sobre el intrincado funcionamiento del sistema inmunológico en diferentes especies de peces.
Más allá del laboratorio: Transformando la cría en acuicultura
La gran cantidad de información no está guardada bajo llave. AQUA-FAANG lo puso a disposición de forma gratuita a través del navegador del genoma Ensembl, un oasis digital donde investigadores y criadores pueden explorar el funcionamiento interno de estos genomas de peces.
Este nuevo conocimiento cambia las reglas del juego. Al identificar las variantes genéticas responsables de los rasgos deseables, como la resistencia a las enfermedades, los criadores pueden priorizar a los individuos con estos «superpoderes» para la reproducción, lo que da lugar a una descendencia con una ventaja innata contra los patógenos.
Los hallazgos de AQUA-FAANG allanaron el camino para un cambio de paradigma en la cría en acuicultura:
- Identificación de «variantes funcionales»: al identificar elementos regulatorios cruciales para la resistencia a las enfermedades, los criadores pueden priorizar estas variantes en los programas de selección, lo que conduce a ganancias genéticas más rápidas y precisas.
- Reducción de la dependencia de costosos experimentos de exposición a enfermedades: La información genómica funcional se puede utilizar para predecir la resistencia a enfermedades en peces sin la necesidad de realizar ensayos costosos y que requieren mucho tiempo.
- Adaptación de programas de mejoramiento para enfermedades específicas: al comprender las vías genéticas únicas involucradas en diferentes enfermedades, los criadores pueden desarrollar estrategias específicas para cada amenaza.
¿Cómo puede este nuevo conocimiento transformar la acuicultura?
Imagínese seleccionar peces candidatos a reproductores no sólo en función de su tamaño o apariencia, sino también prediciendo su resistencia a enfermedades o potencial de crecimiento directamente a partir de su ADN. Este tipo de reproducción de precisión, basada en anotaciones funcionales, cambia las reglas del juego.
Éstos son sólo algunos vistazos del futuro:
- Programas de reproducción acelerada: En lugar de esperar generaciones para ver qué peces poseen rasgos deseables, los criadores pueden identificarlos desde el principio, acelerando drásticamente el proceso de selección.
- Resistencia mejorada a las enfermedades: Al identificar genes relacionados con la inmunidad, podemos desarrollar estrategias de reproducción específicas para criar peces que sean naturalmente resistentes a enfermedades comunes, reduciendo la dependencia de los antibióticos y mejorando el bienestar.
- Crecimiento y calidad optimizados: Desentrañar la base genética de la tasa de crecimiento y la calidad de la carne permite a los criadores adaptar el pescado a mercados específicos, maximizando la rentabilidad y la eficiencia de los recursos.
El camino por delante: construir un futuro sostenible
AQUA-FAANG marca un importante salto adelante, pero el viaje está lejos de terminar. Las prioridades futuras de investigación y desarrollo incluyen:
- Refinamiento de los métodos de anotación funcional: ampliar la gama de tejidos y condiciones estudiados perfeccionará aún más nuestra comprensión de la regulación genética.
- Desarrollar herramientas fáciles de usar para los piscicultores: Hacer que los datos genómicos sean accesibles e interpretables para los piscicultores será crucial para la adopción generalizada de estas tecnologías.
- Cuantificar los beneficios económicos: Demostrar los beneficios financieros del mejoramiento genómico fomentará la aceptación de la industria y garantizará una implementación sostenible.
El legado de AQUA-FAANG se extiende más allá del ámbito de la acuicultura. Sus conocimientos y enfoques innovadores son prometedores para mejorar la salud y el bienestar de todas las especies ganaderas, contribuyendo a un futuro más sostenible y con seguridad alimentaria para nuestro planeta.
El camino por delante: desafíos y oportunidades
Como ocurre con cualquier tecnología innovadora, aún quedan desafíos. Traducir los conocimientos genómicos en programas prácticos de reproducción requiere la colaboración entre científicos, piscicultores y partes interesadas de la industria. Necesitamos plataformas estandarizadas para compartir datos, herramientas fáciles de usar para los criadores y una comprensión más profunda de la economía de implementar estos nuevos enfoques.
Pero las recompensas potenciales son simplemente demasiado vastas como para ignorarlas. Un futuro en el que la acuicultura prospere, alimentando al mundo con peces saludables y sostenibles, todo gracias al poder de comprender el ADN de los peces: ese es un futuro por el que vale la pena luchar.
Contacto
Ian A. Johnston
Xelect Ltd, Horizon House, St Andrews, Scotland KY16 9LB, UK
Email: ian.johnston@xelect.co.uk
Daniel J. Macqueen
The Roslin Institute and Royal (Dick) School of Veterinary Studies
University of Edinburgh, UK
Email: daniel.macqueen@roslin.ed.ac.uk
Referencia (acceso abierto)
Johnston, I. A., Kent, M. P., Boudinot, P., Looseley, M., Bargelloni, L., Faggion, S., … & Lien, S. (2024). Advancing fish breeding in aquaculture through genome functional annotation. Aquaculture, 740589.
