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Descifran el genoma de una gramínea forrajera muy extendida en Sudamérica

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El grupo de Desarrollo Reproductivo de Plantas (DREP), del Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario en Argentina (IICAR, CONICET-UNR), en colaboración con investigadores franceses e italianos, logró descifrar el genoma completo del pasto horqueta (Paspalum notatum Flüggé var. Saurae), una gramínea nativa de gran importancia económica para las regiones tropicales y subtropicales de Sudamérica, debido a su buena calidad y oferta forrajera.

Paspalum notatum es una especie capaz de formar semillas tanto por sexualidad -biparentales- como por apomixis -clones de la planta madre-. El trabajo, publicado en Scientific Data del grupo Nature, es clave para mejorar molecularmente esta forrajera nativa e identificar los genes que regulan su reproducción, facilitando el uso de este conocimiento en programas de mejoramiento vegetal de vanguardia, aplicable también en especies de importancia agronómica, como los cereales.

El material vegetal utilizado para el estudio fue colectado en las cercanías de la ciudad de Cayastá, Provincia de Santa Fe, en la región considerada centro del origen de la especie. La investigación abre las puertas para la identificación de numerosos genes de interés agronómico -entre ellos, los que controlan la formación de semillas por vía sexual y asexual en las gramíneas- y posee una amplia aplicación potencial en el mejoramiento vegetal de grandes cultivos como el maíz o el arroz.

Al respecto, el director del IICAR, investigador del CONICET, y coautor del artículo, Juan Pablo A. Ortiz, señala: “Es importante destacar que las especies del género Paspalum constituyen recursos forrajeros valiosos para las regiones tropicales y subtropicales de Sudamérica, y muchos de los genes identificados en este trabajo son de interés para la agronomía, como la tolerancia al estrés biótico y abiótico, la resistencia a enfermedades y la producción de biomasa”.

La importancia de la apomixis

“La apomixis representa una oportunidad única que nos ofrece la naturaleza para acelerar la generación de variedades híbridas adaptadas a ambientes diversos”, explica Ortiz. “Creo que un aspecto central de nuestro trabajo es la continuidad a lo largo del tiempo, el haber logrado una investigación básica ordenada durante casi treinta años, en el marco de colaboraciones nacionales e internacionales sólidas”. El investigador asevera que esto les permitió contar con información sobre el modo de reproducción y la genética de la especie, que es central a la hora de identificar los mecanismos que controlan la formación de semillas para aplicarlos al mejoramiento de plantas.

Se cree que la sexualidad y la apomixis son mecanismos reproductivos ancestrales, que han evolucionado en forma paralela en los distintos grupos de vegetales hasta desembocar en una diversidad de mecanismos y posibilidades de expresión. Sin embargo, la investigación sobre la formación asexual de las semillas se ha enfocado hasta el momento en un número limitado de especies. Al respecto, Silvina Pessino, directora del Grupo DREP y también coautora del trabajo, afirma: “En varias poblaciones naturales de plantas, estos tipos de desarrollos reproductivos se mantienen en equilibrio, para posibilitar tanto la aparición de variabilidad (por la vía sexual) como la propagación eficaz de los individuos más adaptados (por apomixis)”. Es un balance delicado, expresa, y detalla que en Paspalum notatum se logra confinando la sexualidad a individuos con dos juegos de cromosomas -esto es diploides-; mientras que la apomixis se da en los que presentan juegos múltiples -poliploides-.

Pessino sostiene que los programas de mejoramiento deben respetar ese fino equilibrio natural, para que las especies mejoradas puedan conservar y aumentar toda su riqueza genética. “Conocer en profundidad cómo se regulan los dos mecanismos naturales de formación de semillas permitirá aumentar la cantidad de alimentos producidos a nivel mundial, cuidando y preservando a la vez la naturaleza y complejidad de los ecosistemas”.

Un tesoro buscado durante décadas

“Iniciamos nuestro trabajo en los ‘90 cuando caracterizamos decenas de plantas de Paspalum notatum, hasta encontrar las mejores para desarrollar poblaciones que permitan estudiar la herencia de la apomixis”, recuerda Ortiz. Esos primeros estudios revelaron cuál es la región del genoma responsable de la formación de semillas clonales. “Ahora que logramos secuenciar de manera completa ese mismo genoma, contamos con información detallada sobre todos los genes que se ubican dentro de esa región”, explica el científico.

Por último, los investigadores dan cuenta de la importancia de la apomixis en el mejoramiento de cultivos: “Obtener un híbrido agronómicamente superior suele requerir más de diez años de trabajo, porque deben desarrollarse líneas parentales puras, que al cruzarse generen descendientes con características especiales”, expresa Ortiz. “Además, la semilla de ese híbrido debe recrearse año tras año, haciendo nuevos cruzamientos entre los parentales. Todo esto involucra un esfuerzo enorme, y una inversión económica importante, lo que restringe la producción de híbridos a unos pocos cultivos y eleva el precio de las semillas”, agrega Pessino. En este sentido, los investigadores explican que si se cruza una planta madre que se reproduce por sexualidad con un dador de polen apomíctico (capaz de formar semillas maternas), parte de los híbridos formados presentarán rasgos deseables para la agronomía y heredarán de su padre la capacidad de generar semillas clonales. Esto hace que la obtención de los materiales mejorados se de en un solo paso, sin necesidad de utilizar líneas puras ni de recrear las cruzas cada año. Así, el costo de las semillas se reduce dramáticamente y se acelera el proceso de selección permitiendo que los programas de mejoramiento se enfoquen en múltiples requerimientos específicos de cada región geográfica.

¿Cómo se le conoce a este paso en los países de América?

Zacate común, pasto bahía, bahía, frente de toro, cañamazo, grama dulce, horqueta, kavaju, remolino, trencilla, yerba vasey, lengua de vaca (Venezuela), pasto horqueta (Argentina), macana (Colombia), grama negra (Bolivia), pasto kavaju (Paraguay), saca cebo (Cuba)

 

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En Chile investigación busca desarrollar herramienta para enfrentar la mastitis bovina

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La mastitis bovina es una de las principales enfermedades que afectan al ganado lechero y puede generar importantes consecuencias para la producción, la calidad de la leche y la salud de los animales. En las regiones de Los Ríos y Los Lagos, donde se concentra el 82 por ciento de las vacas lecheras del país, esta problemática adquiere especial relevancia para una de las principales actividades productivas del territorio.

Oriunda de Llanquihue, Macarena Núñez Campos, llegó a Valdivia en 2019 para estudiar Bioquímica en la Universidad Austral de Chile (UACh), pero su interés por la ciencia comenzó mucho antes. “De niña me gustaban mucho las clases de ciencias naturales y, a medida que fui creciendo, mis ramos favoritos pasaron a ser biología y química”, recuerda. También guarda especial recuerdo de sus experiencias en el laboratorio de su colegio y de su participación en ferias científicas, espacios que despertaron tempranamente su curiosidad y fueron fundamentales para descubrir que quería dedicar su vida profesional a la ciencia.

Hoy, esa vocación se refleja en una investigación que busca aportar una nueva herramienta para la detección de los microorganismos responsables de la mastitis bovina.

La reciente graduada del Magíster en Ciencias mención Microbiología de la Facultad de Ciencias de la UACh, desarrolló su investigación en vinculación con Laboratorios y Servicios Veterinarios Valdivia Limitada (Lavet), enfocándose en el desarrollo y evaluación de un método diagnóstico basado en una técnica molecular denominada LAMP (Loop-mediated isothermal amplification. El objetivo fue detectar de manera rápida y específica cinco patógenos asociados a la mastitis bovina: Staphylococcus aureus, Streptococcus uberis, Escherichia coli, Mycoplasma bovis y Prototheca bovis. Los dos últimos son considerados agentes emergentes de especial interés debido a las dificultades que pueden presentar para su diagnóstico y control.

“Mi tesis consistió en desarrollar y evaluar un nuevo método diagnóstico para la detección rápida y específica de cinco patógenos causantes de mastitis bovina. El método se basó en una técnica molecular denominada LAMP, que permite amplificar y detectar material genético de los microorganismos de manera rápida y sin requerir necesariamente el equipamiento sofisticado que utilizan otras técnicas moleculares convencionales”, explica Macarena.

Un desafío para la producción lechera regional

La mastitis es una enfermedad que afecta directamente la productividad de los rebaños. Puede disminuir la producción y calidad de la leche, aumentar los costos asociados al tratamiento y en casos más severos, comprometer la salud y la futura productividad del animal. Contar con herramientas que permitan identificar oportunamente el microorganismo responsable de una infección puede contribuir a mejorar las decisiones sanitarias y avanzar hacia tratamientos más específicos.

“En Chile, esta problemática cobra especial relevancia en las regiones de Los Ríos y Los Lagos, donde se concentra el 82% de las vacas lecheras del país. Por lo tanto, cualquier enfermedad que afecte la sanidad de los rebaños en esta zona puede tener un impacto no solo en los productores, sino también en toda la cadena productiva láctea”, añade Macarena.

La investigadora destaca que el desarrollo de métodos diagnósticos más rápidos y accesibles podría ser especialmente relevante para la realidad productiva regional, al permitir identificar con mayor oportunidad qué microorganismo está provocando una infección y apoyar decisiones de manejo y tratamiento. Uno de los aspectos centrales de esta experiencia ha sido precisamente la vinculación entre la investigación desarrollada desde la universidad y las necesidades del sector productivo.

Para Macarena Núñez, esta relación resulta fundamental para que el conocimiento científico pueda trascender el ámbito académico y convertirse en soluciones concretas: “Creo que es fundamental vincularse con el sector productivo porque permite que los resultados de las investigaciones no se queden únicamente en el ámbito académico, sino que puedan transformarse en soluciones concretas para problemáticas reales”.

A su juicio, esta colaboración permite complementar las capacidades de ambos sectores: mientras la academia aporta conocimiento y una base científica sólida, la industria contribuye a identificar necesidades concretas y espacios donde ese conocimiento puede tener una aplicación.

Una beca para continuar formando capital humano

El vínculo de Macarena con el laboratorio se inició en 2023, durante su formación de pregrado en Bioquímica. Desde entonces, tuvo la oportunidad de integrarse al Laboratorio de Mastitis Bovina, experiencia que posteriormente dio paso al desarrollo de su tesis de magíster. Durante este proceso fue guiada por el Dr. Armin Mella y el Dr. Diego Carrillo, quienes la acompañaron en el desarrollo de la investigación.

La investigación fue desarrollada con el apoyo del programa Piloto de Becas de Postgrado impulsado por el Gobierno Regional de Los Ríos y la Universidad Austral de Chile, financiamiento que para Macarena fue fundamental para completar su formación de magíster. “La beca FIC fue de gran ayuda para mí, ya que me entregó los recursos y herramientas necesarios para poder finalizar mi tesis y continuar con mi formación de manera adecuada. El apoyo permitió financiar aspectos no solo asociados a mi investigación, sino que también a gastos relacionados con mi permanencia en Valdivia y en el programa de magíster”.

Actualmente, Macarena se encuentra trabajando en Puerto Varas, en Aqua BC, empresa vinculada a la biotecnología y a la prestación de servicios para el sector acuícola. Si bien su trabajo actual no está directamente relacionado con la mastitis bovina, reconoce que la experiencia desarrollada durante el proyecto FIC amplió su perspectiva sobre las posibilidades profesionales que existen para quienes se forman en ciencias. “Me hizo comprender que nuestro desarrollo profesional no necesariamente tiene que estar ligado exclusivamente a la academia o la investigación, sino que también podemos incorporarnos directamente a la industria”, afirma.

Para Macarena, esta experiencia demuestra el valor de conectar las capacidades científicas que se desarrollan en las universidades con las necesidades concretas de los territorios y sus sectores productivos. “Considero que esta conexión entre el conocimiento científico y las necesidades de la industria es fundamental para que la investigación pueda tener un impacto concreto en la sociedad y en los distintos sectores productivos”, concluye.

La profesional termina esta entrevista agradeciendo especialmente a la Dra. Leyla Cárdenas, directora del proyecto FIC, a Francisca Sepúlveda y Pedro Matus, encargados de su seguimiento.

Proyecto financiado por el Fondo de Innovación y Competitividad (FIC) del Gobierno Regional de Los Ríos y aprobado por el Consejo Regional.

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Estudio detecta anticuerpos contra la paratuberculosis bovina en terneros neonatos

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Un estudio del Royal Veterinary College demuestra que los anticuerpos contra Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis pueden identificarse en la sangre de los terneros tras la ingesta de calostro. El hallazgo abre una nueva vía para estudiar la exposición temprana a la enfermedad de Johne y fortalecer las estrategias de vigilancia y control en los rodeos.

Una investigación realizada por científicos del Royal Veterinary College (RVC) identificó que los terneros recién nacidos pueden presentar anticuerpos contra la enfermedad de Johne en su sangre luego de consumir el calostro materno. El descubrimiento podría aportar una nueva herramienta para determinar en qué momento los animales se exponen por primera vez al agente causal de esta enfermedad, favoreciendo el desarrollo de estrategias más eficaces de prevención y control.

La enfermedad de Johne, también conocida como paratuberculosis bovina, es una enfermedad infecciosa, crónica e incurable causada por Mycobacterium avium subespecie paratuberculosis (MAP). La infección suele producirse durante las primeras semanas o meses de vida, aunque los signos clínicos generalmente aparecen años más tarde.

En los animales afectados, la bacteria provoca un deterioro progresivo de la mucosa del intestino delgado, generando inflamación crónica, pérdida de peso, disminución de la producción de leche, diarrea persistente y, en los casos más graves, la muerte. Además de comprometer el bienestar animal, representa un importante problema económico para la producción lechera a nivel mundial.

Hasta el momento, los programas de vigilancia se enfocan principalmente en detectar la enfermedad en bovinos adultos, mientras que existe escasa información sobre lo que ocurre durante las primeras etapas de vida.

Un nuevo enfoque para estudiar la exposición temprana

Con el objetivo de profundizar el conocimiento sobre la infección en los primeros días de vida, investigadores del RVC analizaron muestras de sangre de 38 terneros recién nacidos y sus respectivas madres provenientes de un establecimiento lechero comercial del suroeste de Inglaterra.

Las muestras habían sido obtenidas originalmente como parte de los controles rutinarios destinados a verificar la correcta absorción de anticuerpos provenientes del calostro. Posteriormente, los científicos aprovecharon los sueros residuales para medir anticuerpos específicos contra MAP y evaluar su relación con el estado sanitario de las madres y con la eficiencia de la transferencia de inmunidad pasiva.

Los resultados mostraron que los terneros nacidos de vacas con anticuerpos frente a MAP presentaban concentraciones significativamente más altas de esos mismos anticuerpos que aquellos cuyas madres no evidenciaban seropositividad. Asimismo, la relación entre los niveles de anticuerpos detectados y la absorción del calostro fue diferente según el estado sanitario de la madre.

En conjunto, los hallazgos respaldan la hipótesis de que los anticuerpos específicos contra MAP son transferidos desde la vaca al ternero a través del calostro.

Potencial para mejorar la vigilancia sanitaria

Los investigadores aclaran que la detección de estos anticuerpos no constituye una prueba diagnóstica de infección en terneros recién nacidos, ya que refleja la inmunidad pasiva transferida por la madre y no necesariamente la presencia de la bacteria en el animal.

Sin embargo, consideran que esta información podría incorporarse como una herramienta complementaria dentro de los programas de vigilancia de rodeos y de evaluación del riesgo sanitario, contribuyendo a comprender mejor la dinámica de transmisión de la enfermedad durante las primeras etapas de vida.

De confirmarse los resultados de esta investigación en estudios con un mayor número de animales, este enfoque podría aportar información valiosa para optimizar las estrategias de control de la enfermedad de Johne, mejorar el bienestar animal y reducir las pérdidas productivas asociadas a esta importante enfermedad de los bovinos.

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Un enfermedad de los rumiantes es descubierta en el material de manuscritos antiguos

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Los manuscritos se confeccionaban con pergaminos fabricados con pieles de ovejas, cabras o vacas. Una nueva investigación ha empleado la genética para reconstruir 3 500 años de historia de la viruela ovina, una enfermedad que ha afectado a los rebaños durante siglos.

Algunos de los manuscritos más conocidos de Europa, entre ellos los Evangelios de York, se han convertido en auténticas ‘cápsulas del tiempo’ que permiten reconstruir 3 500 años de historia del virus de la viruela ovina.

Mediante el análisis genético de las pieles utilizadas para fabricar sus pergaminos, un equipo internacional dirigido por el University College de Dublín ha aportado nuevas evidencias sobre cómo esta enfermedad afectó a los rebaños europeos mucho antes de la era moderna.

Un virus antiguo

La viruela ovina es una enfermedad muy contagiosa que se propaga rápido y puede infectar a gran parte de un rebaño en poco tiempo. Es peligrosa porque puede provocar tasas de mortalidad muy elevadas, sobre todo en animales jóvenes, y reduce de forma drástica la producción al mermar la obtención de lana, carne y leche.

La enfermedad de la viruela ovina es peligrosa porque puede provocar tasas de mortalidad muy elevadas, sobre todo en animales jóvenes

“El estudio del ADN de los patógenos ha cambiado por completo nuestra comprensión de las enfermedades infecciosas del pasado, y aquí hemos demostrado que los pergaminos también pueden conservar ADN de patógenos”, afirma el autor principal del estudio e investigador de la universidad irlandesa, Louis L’Hôte. “Puede que los archivos y bibliotecas de todo el mundo también contengan rastros genéticos de brotes víricos ocurridos en animales de pasto de la antigüedad”.

“En concreto, estos genomas nos ayudan a comprender cómo evolucionaron estas infecciones y cómo afectaron a las sociedades del pasado, como es el caso del virus de la viruela ovina, del que demostramos que lleva mermando los rebaños de ovejas de Eurasia desde hace al menos tres milenios y medio”.

Cápsulas del tiempo

En el trabajo, publicado en Science Advances, los investigadores identificaron rastros génicos de la infección en manuscritos medievales, entre ellos varios de gran importancia histórica.

En especial, analizaron los Evangelios de York, de unos mil años de antigüedad y una de las mejores piezas conservadas del primer periodo anglosajón. También estudiaron textos más antiguos, como el Corpus Glossary del Corpus Christi College de Cambridge uno de los primeros diccionarios ingleses, además de otros códices procedentes de Gran Bretaña y Europa continental del mismo periodo.

Los expertos detectaron el virus en pergaminos elaborados con piel de ternero y de cabra, en muchos de ellos descubrieron que algunas páginas contenían ADN del virus, lo que les indicó que en su elaboración se utilizaron animales infectados.

Dado que el pergamino se fabricaba a partir de pieles de ganado, como ovejas, cabras y vacas, los investigadores lo consideran una especie de ‘bioarchivo’ que conserva el estado de salud del animal en el momento de su muerte hace siglos.

Asimismo, los expertos detectaron el virus de la viruela ovina en pergaminos elaborados con piel de ternero y de cabra, lo que indica que se dieron casos excepcionales de infecciones entre especies o que se produjo cierta contaminación durante el proceso de fabricación de los pergaminos.

Un virus que persiste

Al combinar el estudio de los manuscritos con muestras aún más antiguas de dientes de oveja de la Edad del Bronce, el estudio reveló que la viruela ovina había amenazado al ganado durante más de 3 700 años.

Los principales linajes de los capripoxvirus se diversificaron hace 11 500 y 3 700 años. El equipo identificó las primeras detecciones conocidas del virus de la viruela ovina a partir de registros dentales recuperados en antiguos asentamientos pastorales de la estepa euroasiática, ya que, diferencia de otros restos, los dientes conservan el material genético de las infecciones durante miles de años.

Al comparar estas secuencias con las modernas, los investigadores estiman que los principales linajes de los capripoxvirus se diversificaron hace 11 500 y 3 700 años. Esta cronología coincide con el auge de la domesticación de animales y el gran traslado de ovejas desde la estepa hacia Europa.

“La gente de todo el mundo sigue luchando contra este patógeno”, cuenta L’Hôte. “Los genomas antiguos pueden ayudarnos a comprender cómo evolucionaron los patógenos que nos afectan en la actualidad”, concluye.

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