Descifran el código genético del koala para saber por qué puede comer hojas venenosas y tú no

Un grupo de 54 científicos han logrado un importante avance en la secuenciación del genoma completo del koala, tras cinco años de investigación, es el más completo hasta la fecha, a la par del genoma humano en términos de calidad.

Según los investigadores --liderados por Rebecca Johnson, directora del Australian Museum Research Institute, y la profesora Katherine Belov, de la Universidad de Sydney-- los datos genómicos altamente precisos proporcionarán a los científicos nueva información que aportará datos a los esfuerzos de conservación y supervivencia de la especie.

La coautora principal en la Universidad de Sydney, la profesora de Genómica Comparativa Katherine Belov, apunta: "El genoma proporciona un trampolín para la conservación de esta especie biológicamente única".

"El Consorcio del Genoma de Koala ha sido un viaje ambicioso que nos brinda una gran comprensión de los componentes genéticos que conforman un koala, uno de los mamíferos más carismáticos e icónicos de Australia, así como del mundo", ha explicado el profesor Johnson, cuyo trabajo se publica en Nature Genetics.

"Este hito ha venido de nuestra visión de utilizar la genómica para conservar esta especie. El anteproyecto genético no solo ha desenterrado una gran cantidad de datos sobre la dieta inusual y altamente especializada de los koalas de las hojas de eucalipto, sino que también proporciona información importante sobre su sistema inmune, la diversidad de la población y la evolución de los koalas", explica.

El consorcio liderado por científicos de Australia estaba formado por 54 científicos de 29 instituciones diferentes en siete países. Han secuenciado más de 3.400 millones de pares de bases y más de 26.000 genes en el genoma de koala, lo que lo hace que sea un poco más grande que el genoma humano.

El profesor Johnson dice que la respuesta desigual de las poblaciones de koalas en todo su rango fue uno de los mayores desafíos a los que se enfrenta la gestión a gran escala de la especie. "Australia tiene el récord más alto de extinción de mamíferos de cualquier país durante el Antropoceno. Los números de koala se han desplomado en partes del norte de su rango desde la colonización europea, pero han aumentado en algunas partes del sur, especialmente en Victoria y Australia del Sur", ha comentado.

El director del Museo Australiano, Kim McKay, ha celebrado la finalización de la secuenciación del genoma marsupial de más alta calidad realizada hasta la fecha. "Marcará el comienzo de una nueva era en nuestra comprensión y conservación del icónico koala", afirma.

La profesora Jennifer Graves, profesora de Genética de la Universidad La Trobe, en Melbourne, Australia, y ganadora del Premio del PM de Ciencias 2017, dice: "Nunca hubiéramos podido imaginar, cuando fuimos pioneros de la genética koala en la década de 1980, que algún día tendríamos toda la secuencia del genoma del koala. Esto abre todo tipo de formas en que podemos monitorizar la salud genética de las poblaciones de koalas".

Una secuencia de 26.000 genes

Desde que comenzó la investigación, hace cinco años, los investigadores han trabajado para ensamblar este genoma en el genoma marsupial más completo y preciso hasta la fecha y anotar sus 26.000 genes para su análisis. El genoma del koala se ha secuenciado con una precisión del 95,1 por ciento, que es comparable al del genoma humano. Los 3.400 millones de pares de bases del genoma de koala publicado se secuenciaron en el Centro Ramaciotti para Genómica, en la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW, por sus siglas en inglés), utilizando una nueva tecnología de secuenciación.

"Luego, ensamblamos el genoma con superordenadores, lo que permitió al Consorcio estudiar los > 20.000 genes de esta especie única", detalla el profesor Marc Wilkins, director del Centro Ramaciotti para Genómica de la UNSW.

Los miembros del consorcio del Instituto Earlham (EI), en Norwich, Reino Unido, identificaron que los koalas tienen dos grandes expansiones en una familia de genes conocida por ser parte integral de la desintoxicación, la familia de enzimas metabólicas del gen del citocromo P450. Estos genes se expresan en muchos tejidos de koala, particularmente en el hígado; indicando que tienen una función muy importante en la desintoxicación y probablemente permitieron que los koalas se conviertan en especialistas dietéticos.

El doctor Will Nash, en el Grupo Haerty en el Instituto Earlham, añade: "La duplicación de genes puede llevar a copias de genes asociados con funciones específicas que se conservan en el genoma. En el koala, el grupo más grande de copias retenidas forman una enzima que descompone las toxinas. Esto significa que el koala ha desarrollado una excelente caja de herramientas para tratar el consumo de eucaliptos altamente tóxicos, uno compuesto por muchas copias de las mismas herramientas".

Composición de la leche materna

Según el profesor Belov, otro descubrimiento importante fue la caracterización de la composición de la leche de koala. Como todos los marsupiales, los koalas hacen la mayor parte de su desarrollo en la bolsa. Nacen sin un sistema inmune después de 34-36 días de gestación y pasan alrededor de seis meses desarrollándose en la bolsa.

"Gracias al genoma de alta calidad, el equipo pudo analizar y descubrir las proteínas lácteas específicas de koala que son críticas para las diversas etapas de desarrollo. También parece que estas proteínas pueden tener un rol antimicrobiano, mostrando actividad contra una variedad de especies bacterianas y fúngicas, incluyendo 'Chlamydia pecorum', la cepa conocida por causar enfermedad ocular y reproductiva en los koalas", apunta.

La clamidia causa infertilidad y ceguera y ha afectado severamente a las poblaciones de koalas en Nueva Gales del Sur y Queensland. Usando información obtenida del genoma del koala, los científicos esperan desarrollar una vacuna para combatir enfermedades como la clamidia. El profesor Peter Timms, de la Universidad de Sunshine Coast, señala: "Además de la 'Chlamydia', la otra gran infección que amenaza a la especie es el retrovirus del koala ( KoRV), sin embargo, se sabe muy poco actualmente al respecto. El genoma completo del koala ha sido instrumental para mostrar que un koala individual puede tener muchas (más de cien) inserciones de KoRV en su genoma, incluidas muchas versiones de KoRV. Esta información permitirá determinar qué cepas de KoRV son más peligrosas y ayudar con el desarrollo de una vacuna KoRV", dice.

Uno de los procesos más amenazantes para la supervivencia de los koalas es la pérdida de hábitat a través de la urbanización, entre otras acciones humanas, lo que resulta en una reducción de la conectividad del hábitat, menor diversidad genética y pone a los koalas en alto riesgo de endogamia. Los resultados de la endogamia pueden ser altamente perjudiciales para la supervivencia de las poblaciones de koalas.

El profesor Johnson subraya que "asegurar que esta diversidad genética se conserva junto con otras medidas de conservación para proteger el hábitat, reducir los ataques de vehículos, ataques de perros y enfermedades, son claves para la supervivencia a largo plazo del koala".