Un equipo de genetistas moleculares en el Hospital de Toronto para Niños Enfermos ha secuenciado el genoma del castor canadiense – Castor canadensis – para marcar el sesquicentenario del país.
Al igual que los humanos, el castor es la única otra especie que modifica su medioambiente. Los castores, en cierto sentido, piensan mucho como los humanos. Tienen comportamientos parecidos, particularmente con los canadienses, que trabajan tan duro como los castores.
-Stephen Scherer, director del Centro McLaughlin de Medicina Molecular de la Universidad de Toronto.
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Los castores son animales diligentes, metódicos, meticulosos.
Superan obstáculos grandes y pequeños y aplican los recursos disponibles para intentar lograr un objetivo. Cuando necesitan ir más allá de los recursos existentes, empujan los límites y los modifican.
Al descubrir algunos de los rasgos más distintivos del símbolo canadiense por excelencia que estaba estudiando, un equipo de científicos canadienses deja una marca indeleble en la historia de este país -y más allá- justo a tiempo para dar inicio al 150 º aniversario del país, un regalo de cumpleaños, sin duda único.
El profesor Stephen Scherer de la Universidad de Toronto y su equipo de investigadores del Centro de Genómica Aplicada (TCAG) del Hospital para Niños Enfermos (SickKids) han secuenciado con éxito el genoma del Castor canadensis – el castor canadiense. El castor en cuestión es Ward, un residente de 10 años del zoológico de Toronto.
El animal semi-acuático está íntimamente ligado a la historia de Canadá, que se fundó sobre el comercio de pieles, principalmente del castor, cuyas pieles eran apreciadas por su espesor y calidez.
«Los colonos canadienses de la época, la Compañía de la Bahía de Hudson, cómo migraron por todo el país y por qué se quedaron en Canadá fue impulsado por el hecho de que el comercio de piel de castor era tan lucrativo», dijo Scherer.
A su conocimiento- el roedor indígena más expandido en América del Norte- es el único mamífero no humano con la capacidad de alterar el medio ambiente para su propio beneficio.
«Para hacer eso tienes que ser inteligente, ¿verdad?», dijo, refiriéndose a la propensión del castor a roer árboles y hacer presas en arroyos y ríos para poder construir una vivienda submarina.
Scherer y el alumno de la Universidad de Toronto, Dr. Si Lok, dicen que Ward podría ayudar a los científicos a avanzar en la investigación de algunas condiciones humanas como el autismo.
¿Por qué eligió estudiar al castor?
En una entrevista realizada por la Universidad de Toronto, Stephen Scherer señala que podrían haber hecho este proyecto de investigación del genoma usando ADN de cualquier humano. Pero sabía que al seguir la ruta del castor había potencial para un impacto más amplio, y que podría ayudar a entender el tema del autismo.
Él y su equipo se dieron cuenta de que el símbolo nacional, el castor, aún no había sido secuenciado. Al hacerlo permitiría comprender mejor cómo todo ocurrió: su historia, cómo se relaciona con su entorno. “El genoma es un punto de partida”.
¿Cuál es la conexión entre secuenciar el genoma de un castor y ayudar a las familias a entender por qué el autismo puede afectar a un niño en la familia pero no a otro?
Stephen Scherer dice que hay familias que tienen a miembros con autismo o algún otro trastorno del desarrollo debido a la genética, pero que aún no han podido encontrar la alteración genética. El nuevo enfoque genoma-ensamblaje que han desarrollado para el proyecto de castores proporcionará otro punto de vista.
“La secuenciación del genoma de Ward se hizo de la manera que nos gustaría hacerlo con todos y cada uno – se llama secuencia de novo. Es un proceso completamente original, que nos permitió construir el genoma único de Ward desde cero para que no usemos ningún preconcepto de otro genoma”.
¿Por qué es tan importante el método?
“Hemos sido capaces de tomar muestras del castor, encontrar el ADN y ponerlo en las últimas máquinas de secuenciación del genoma, lo que generó tres mil millones de cartas químicas de información que componen el genoma del castor. Lo que es único en el proyecto es que tuvimos que desarrollar algunos nuevos métodos para unir realmente todas esas tres mil millones de cartas químicas de información en un rompecabezas completo. Al final del día, pudimos generar la secuencia completa del genoma de lo que creemos es el animal más importante de Canadá”.
Ahora, dice el científico canadiense, con las nuevas tecnologías y conjuntos de experimentos analíticos que han desarrollado podrán aplicar lo que descubrieron en el proyecto de secuenciación de castores a los proyectos de enfermedades humanas.
¿Qué muestra el estudio sobre el castor?
El genoma del castor es aproximadamente del mismo tamaño que el genoma humano, tal vez un poco más pequeño. “Eso no es realmente sorprendente para nosotros. Si miras cualquier secuencia de genoma de mamíferos – ratón, rata, chimpancé – y la comparas con seres humanos, son aproximadamente del mismo tamaño”.
El equipo fue capaz de describir claramente los genes que son importantes para los roedores y lo más importante para el castor.
Se identificaron los genes involucrados en la dentición y la deposición del esmalte, una característica definitoria de los roedores y particularmente de los castores. Los roedores se clasifican por su estructura de dientes, y los castores parecen llevar esto al extremo porque sus dientes crecen continuamente para poder cortar los árboles. Incorporan un tipo especial de esmalte para fortalecer los dientes y el hierro para afilarlos. El mecanismo se asemeja a un patín de hielo auto-afilado, que se vuelve más afilado a medida que patina.
Esto es realmente el poder de la genética. Nunca hemos secuenciado genomas con la calidad que hemos tenido con el castor. Es emocionante porque nos permite ver algunas cosas por primera vez.
¿Por qué ahora?
Stephen Scherer dice que él y Lok hicieron un posgrado y los doctorados en SickKids de Toronto bajo la dirección del profesor Lap-Chee Tsui, el mundialmente famoso genetista canadiense que descubrió el gen de la fibrosis quística en 1989.
“Como canadienses, queríamos devolver lo que recibimos de alguna manera, y más allá de nuestra investigación típica».
Scherer es director del Centro McLaughlin y profesor en el departamento de genética molecular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Toronto. También es director de TCAG, científico senior de SickKids y es conocido por su trabajo sobre los fundamentos genéticos del trastorno del espectro autista.
Lok es gerente senior de proyectos y lider en desarrollo tecnológico en TCAG.
El estudio recibió el apoyo de Genoma Canadá, Ontario Genomics, Fundación Canadá para la Innovación, el Gobierno de Ontario, la Fundación Lau Family y la Fundación SickKids.
La investigación, publicada en la edición en línea de G3: Genes | Genomes | Genetics, es una asociación con la U de T, el Instituto de Ontario para la Investigación del Cáncer (OICR), el Museo Real de Ontario (ROM) y el Zoológico de Toronto.
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