Genética

Herramienta genotipado para identificar corales en peligro de extinción

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By Milthon Lujan

EE.UU. – Los esfuerzos de conservación de corales podrían recibir un impulso de un “chip” de genotipado recientemente desarrollado, el primero de su clase para los corales.

Los corales se reproducen con frecuencia mediante la fragmentación asexual. Con el tiempo las genets de coral pueden extenderse sobre decenas de metros y consisten en decenas a cientos de colonias. Esto conduce a una variabilidad considerable de la uniformidad y riqueza genotípica en escalas espaciales pequeñas.

Por otro lado, los corales tropicales frecuentemente albergan algas fotosintéticas unicelulares de la familia Symbiodiniaceae que proporcionan la mayor parte del carbono orgánico de los huéspedes. Las especies de coral difieren en su especificidad de simbionte, y las colonias pueden albergar varios géneros de algas dentro de sus células en un momento dado.

Los corales a menudo se encuentran en lugares remotos sin acceso a laboratorios moleculares, o se requiere de permisos especiales para transportar muestras de tejido a instalaciones bien equipadas. En este sentido, los investigadores de la The Pennsylvania State University, del NOAA Restoration Center y de la University of North Carolina Wilmington desarrollaron una matriz de genotipado para los instrumentos disponibles en la mayoría de los principales hospitales del mundo.

“Desarrollamos una matriz de genotipos basada en la hibridación de alta resolución junto con un flujo de análisis y una base de datos para el género más específico de coral, Acropora, y sus simbiontes”, reportan los investigadores.

El chip permite a los investigadores identificar genéticamente los corales y las algas simbióticas que viven en las células del coral, un paso vital para establecer y mantener la diversidad genética en los esfuerzos de restauración.

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El chip y el análisis en línea que los acompaña ayuda a “democratizar” la identificación genética de la biodiversidad coralina, dicen los científicos, haciéndola accesible a los biólogos conservacionistas que quizás no tengan acceso al laboratorio y los recursos computacionales necesarios para extraer ADN y analizar los datos.

“Los corales en todo el mundo están en peligro debido al calentamiento de los océanos” dijo Iliana Baums de Penn State y líder del equipo de investigación.

“Diseñamos este chip de genotipado para ayudar en los esfuerzos de restauración y conservación. Se requiere de muy pocos gastos generales para usar el chip, por lo que las pequeñas operaciones de restauración pueden acceder a la identificación genética del coral para ayudarlos a maximizar la salud del arrecife al garantizar que las poblaciones de coral sean genéticamente diversas”.

El chip, también llamado microarray, utiliza más de 30,000 polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs), ubicaciones en el genoma del coral donde, en cada una de las ubicaciones, una sola letra en el alfabeto del ADN puede variar entre diferentes corales.

Los SNPs fueron seleccionados para resolver genotipos multilocus de hospedadores (llamados genets) y simbiontes (llamados cepas), distinguir las poblaciones de hospederos y determinar la ascendencia de los híbridos de coral entre acropóridos del Caribe.

El chip fue diseñado usando los corales del Caribe, pero también se puede utilizar para analizar las especies del Pacífico. Asimismo, los investigadores reportan que los marcadores adicionales permiten la detección de simbiontes pertenecientes a los géneros Breviolum, Cladocopium, y Durusdinium.

“Este es un cambio de juego potencial para el campo de la restauración del coral, permitiendo a los científicos rastrear y monitorear de manera eficiente los corales resistentes a las enfermedades y sus simbiontes” dijo Daniel Thornhill, director del programa de Division of Ocean Sciences de NSF.

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Las herramientas analíticas para producir genotipos multilocus de hospedadores basados en estos marcadores SNP fueron combinados en un flujo de trabajo llamado Standard Tools for Acroporid Genotyping (STAG).

El flujo de trabajo y la base de datos STAG están contenidos en un entorno Galaxy (https://coralsnp.science.psu.edu/galaxy/), que permite una identificación coherente de las cepas de genes y simbiontes anfitriones y sirve como plantilla para el desarrollo de matrices para géneros de coral adicionales.

La investigación fue financiada por la U.S. National Science Foundation.

Referencia (acceso abierto):
Kitchen, S.A., Von Kuster, G., Kuntz, K.L.V. et al. STAGdb: a 30K SNP genotyping array and Science Gateway for Acropora corals and their dinoflagellate symbionts. Sci Rep 10, 12488 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-69101-z 

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