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Alcanzan los Primeros Machos que Pueden Reproducir con Esperma de Animales Donantes

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Científicos han creado por edición genética los primeros animales aptos para ser ‘machos subrogados’ viables: producen espermatozoides que llevan solo los rasgos genéticos de los animales donantes.

Esta investigación pionera, publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences el 14 de septiembre, podría acelerar la propagación de características deseables en el ganado y mejorar la producción de alimentos para una población mundial en crecimiento.

También permitiría a los criadores de regiones remotas un mejor acceso al material genético de animales de élite de otras partes del mundo y permitiría una reproducción más precisa en animales como las cabras, donde es difícil utilizar la inseminación artificial.

“Con esta tecnología, podemos lograr una mejor difusión de los rasgos deseables y mejorar la eficiencia de la producción de alimentos. Esto puede tener un gran impacto en abordar la inseguridad alimentaria en todo el mundo”, dijo en un comunicado Jon Oatley, biólogo reproductivo de la Facultad de Medicina Veterinaria en la Universidad de Washington State. “Si podemos abordar esto genéticamente, entonces eso significa menos agua, menos alimento y menos antibióticos que debemos poner en los animales”.

Un equipo de investigación dirigido por Oatley utilizó la herramienta de edición de genes, CRISPR-Cas9, para eliminar un gen específico de la fertilidad masculina en los embriones animales que serían criados para convertirse en toros sustitutos. Los machos nacieron estériles, pero comenzaron a producir espermatozoides después de que los investigadores trasplantaran células madre de animales donantes en sus testículos.

El esperma que produjeron los machos subrogados contenía solo el material genético de los animales donantes seleccionados. El proceso de edición de genes empleado en este estudio busca provocar cambios dentro de una especie animal que podrían ocurrir de forma natural, como la infertilidad.

Seis años de trabajo resultan en éxito con ratones

El estudio es el resultado de seis años de trabajo colaborativo entre investigadores de WSU, la Universidad Estatal de Utah, la Universidad de Maryland y el Instituto Roslin de la Universidad de Edimburgo en el Reino Unido.

Los investigadores utilizaron las ‘tijeras genéticas’ CRISPR-Cas9 para producir ratones, cerdos, cabras y ganado que carecían de un gen llamado NANOS2 que es específico para la fertilidad masculina. Los machos crecieron estériles pero por lo demás sanos, por lo que cuando recibieron trasplantes de células madre productoras de esperma de otros animales, comenzaron a producir espermatozoides derivados de las células del donante.

Se confirmó que los machos subrogados tenían esperma de donante activo. Los ratones engendraron descendencia sana que portaba los genes de los ratones donantes. Los animales más grandes aún no se han criado. El laboratorio de Oatley está perfeccionando el proceso de trasplante de células madre antes de dar el siguiente paso.

Este estudio proporciona una poderosa prueba de concepto, dijo el profesor Bruce Whitelaw del Instituto Roslin. “Esto muestra al mundo que esta tecnología es real. Se puede utilizar”, dijo Whitelaw. “Ahora tenemos que ir y averiguar cuál es la mejor manera de usarlo de manera productiva para ayudar a alimentar a nuestra creciente población”.

Los científicos han estado buscando una manera de crear machos subrogados durante décadas para superar las limitaciones de la cría selectiva y la inseminación artificial, herramientas que requieren la proximidad de los animales o un control estricto de su movimiento, y en muchos casos, ambos.

La inseminación artificial es común en el ganado lechero que a menudo está confinado, por lo que su comportamiento reproductivo es relativamente fácil de controlar, pero el procedimiento rara vez se usa con ganado de carne que necesita deambular libremente para alimentarse. Para los cerdos, el procedimiento aún requiere que los animales estén cerca ya que el esperma de cerdo no sobrevive bien a la congelación. En las cabras, la inseminación artificial es bastante desafiante y podría requerir un procedimiento quirúrgico.

La tecnología del padre subrogado podría resolver esos problemas, ya que los sustitutos entregan el material genético del donante de forma natural, a través de la reproducción normal. Esto permite a los ganaderos y pastores permitir que sus animales interactúen normalmente en el campo.

Los donantes y los sustitutos no necesitan estar cerca el uno del otro, ya que el esperma congelado del donante o el propio animal sustituto pueden enviarse a diferentes lugares. Además, las hembras noqueadas por NANOS2 siguen siendo fértiles, dado que el gen solo afecta la fertilidad de los machos, y podrían criarse para generar machos estériles de manera eficiente para usarlos como machos sustitutos.

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Girolando, la mejor alternativa para la producción lechera en climas cálidos

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Con una producción promedio de 5.000 litros de leche durante 305 días bajo el calor del clima tropical, estas terneras presentan una mayor resistencia y adaptación al entorno, lo que aumenta sus tasas de supervivencia. Estas cualidades las destacan en un país donde la cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %. Las terneras Girolando pueden producir en promedio 5.000 litros de leche durante 305 días en climas cálidos. Fotos: Felipe Argoty, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.

En Colombia la producción lechera afronta una crisis marcada por los altos costos tanto de los insumos importados utilizados por la industria como de los alimentos concentrados para el ganado, además de factores como la tendencia al bajo consumo en el mercado y el encarecimiento de las tierras en zonas tradicionales de ganadería, entre otros, situación que ha obligado a los productores a buscar nuevas alternativas que permitan mantener la rentabilidad del negocio y reducir las pérdidas.

Foto. La cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %

Cerca del 80 % de la producción de leche proviene de animales con composición genuina en su genética, escenario en el que resaltan las terneras Girolando, una raza que toma y supera lo mejor del cruzamiento entre la productividad de la Holstein y la rusticidad de la Gyr, lo que les permite adaptarse a altas temperaturas, ser más tolerantes a parásitos y poderse pastorear en condiciones adversas, características que las convierten en la mejor opción para climas tropicales como los de Tolima, Valle del Cauca, Magdalena Medio y los Llanos Orientales y la Costa Caribe, en donde han demostrado un rendimiento superior.

En la industria lechera la etapa más crítica es la cría de las terneras, ya que es cuando los animales dependen de una adecuada alimentación y cuidados especiales para asegurar su supervivencia y óptimo desarrollo. Además de ser costosa, esta fase se asocia con altos índices de mortalidad, en particular por problemas de nutrición.

Ante este problema, durante su Maestría en Ciencias Agrarias en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, el zootecnista Luis Felipe Argoty López evaluó mediante tres experimentos alternativas para mejorar la rentabilidad durante la cría, con dietas menos costosas pero con el aporte nutricional necesario para evitar problemas de crecimiento y desarrollo, clave en la crianza de reemplazo, cuando preparan a las terneras para que se conviertan en futuras vacas lecheras que renueven el hato y mantengan la productividad del sistema.

Foto. En Colombia cerca del 50 % de la producción de leche proviene de cruces de toros y cebús.

El Estudio

En la investigación se analizó el crecimiento y desarrollo ruminal (ingesta de alimento sólido) de 19 terneras Girolando F1 con edades entre 14 y 22 meses, en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias, municipio de Guacarí (Valle del Cauca).

Para el trabajo se hicieron 3 grupos de animales con sendos tratamientos. A los del primer grupo (grupo control) se le suministraron 4 litros de leche al día, repartidas en dos tomas, y concentrado comercial; al segundo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento experimental; y al tercer grupo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento comercial. A todos los tratamientos se les suministró pasto pangola y agua a voluntad.

Sobre el alimento experimental, el investigador explica que “hicimos ajustes dentro de la proteína, la pusimos un poco más disponible dentro de la dieta de las terneras, usamos soya, maíz, algunos cereales, premezclas, un promotor de crecimiento ruminal y lo que utilizan todos los alimentos concentrados, porque el reto era hacer un concentrado experimental similar en composición al comercial, pero con algunas mejoras”.

Foto. El estudio se realizó con 19 terneras en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias (Valle del Cauca)

También recolectó muestras de sangre cada 15 días, para analizar metabolitos como proteína, albúmina, globulinas, calcio, betahidroxibutirato (BHB) y cortisol. Así mismo evaluó parámetros biométricos como edad, peso, circunferencia, altura, ganancia de peso, consumo promedio y conversión alimenticia. Cada variable evaluada se analizó estadísticamente a través de un modelo mixto de medidas repetidas.

Aunque en la ganancia de peso los resultados no arrojaron diferencias significativas entre los tratamientos, entre muestreo sí las hubo y se evidenció que la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal.

También se evidenció que “la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal”.

Foto. Con la raza Girolando se puede obtener una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas

El investigador destaca que, “este indicador sugiere que las terneras están desarrollando su rumen de forma óptima, lo cual es esencial para una digestión eficiente, y en última instancia para su futura capacidad de producir leche”.

También se registraron bajos niveles de cortisol en la sangre, una hormona que se libera en respuesta al estrés y puede afectar el crecimiento y la salud general del animal. Altos niveles de este indican que las terneras están experimentando estrés, lo que puede influir negativamente en su sistema inmunológico y reducir su capacidad de aprovechar nutrientes, afectando el desarrollo del rumen y la futura producción de leche.

“Si logramos que más productores opten por razas como la Girolando, tendríamos una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas, cuya adaptación a nuestras condiciones es limitada”, anota el magíster.

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