Resumen de la tesis doctoral de Adrián López Catalina sobre epigenética en terneras Holstein

Revelando el impacto de efectos intergeneracionales maternos sobre el metiloma de terneras Holstein recién nacidas mediante secuenciación de lectura larga

Durante mucho tiempo se pensó que los genes lo eran todo: que lo que somos y cómo funcionamos estaba completamente escrito en el ADN. Pero hoy sabemos que hay algo más. Existen mecanismos, como la epigenética, que regulan la actividad de los genes sin alterar su secuencia. Son como interruptores que deciden qué genes se activan y cuáles permanecen en silencio, influyendo en la salud, el desarrollo y el rendimiento de un organismo.

En el mundo animal, y especialmente en la ganadería, comprender estos mecanismos puede marcar una gran diferencia. Una pregunta clave es si el entorno de la madre durante la gestación puede dejar una huella epigenética en su descendencia. En otras palabras: ¿puede, por ejemplo, el hecho de que una vaca esté produciendo leche mientras está preñada afectar a la ternera que lleva dentro?

Conocemos que el número de la lactación materno afecta al rendimiento de sus hijas durante su vida adulta. En 2012 publicamos un estudio en el que revelábamos que cuantas más lactaciones que la madre había pasado, peor era el rendimiento de sus hijas cuando se comparaban con las vacas que habían sido gestadas por madres no lactantes (Fig. 1)

Fig. 1. Comparación del rendimiento lechero de las vacas que habían sido gestadas por madres lactantes vs las que habían sido gestadas por madres no lactantes (eje X).

Tecnología de vanguardia para observar lo invisible

Para estudiar esta cuestión, se analizaron muestras de sangre de terneras y semen de toros Holstein utilizando tecnologías de secuenciación genómica de última generación. Se compararon dos métodos: una técnica clásica basada en el uso de bisulfito, y la secuenciación por nanoporos, que permite leer directamente el ADN y detectar modificaciones epigenéticas sin tratamientos químicos agresivos.

Ambas tecnologías resultaron ser complementarias. Mientras que la técnica clásica se centró en zonas del genoma especialmente relevantes, como las regiones promotoras, la secuenciación por nanoporos permitió una visión más amplia del conjunto del genoma.

Los resultados revelaron que las terneras nacidas de vacas lactantes presentaban más de 50.000 diferencias en la metilación del ADN respecto a las nacidas de vacas que no estaban produciendo leche. Muchas de estas modificaciones estaban asociadas a genes clave en funciones inmunitarias, metabólicas y productivas, como la eficiencia en la producción de leche.

Además, fuimos capaces de asociar el estado de lactación materno con el patrón de metilación de sus hijas en redes de asociación (Fig. 2). Estos gráficos nos ayudan a estudiar cómo la lactación materna puede afectar a la epigenética de sus hijas, y saber exactamente qué genes sufren un mayor impacto. Conociendo estos genes, podemos saber qué caracteres de interés de las hijas van a verse afectados durante su vida adulta.

Fig. 2. Red que relaciona el estado de lactación materno de sus hijas. En amarillo, los genes que están más metilados en las terneras gestadas por vacas no lactantes; en morado los genes que están más metilados en las hijas de vacas lactantes.

Nuevos modelos para una ganadería más precisa

Además de identificar estas diferencias epigenéticas, el estudio propuso modelos estadísticos que permiten integrar esta nueva información en las evaluaciones genéticas tradicionales. Incorporando los datos de metilación del ADN, estos modelos, denominados GOBLUP, mejoran la predicción del valor genético de cada animal. Es decir, permiten anticipar con mayor precisión qué cualidades transmitirán a su descendencia.

Como complemento práctico, también se colaboró en el desarrollo de un chip de metilación (Fig. 3) que permite analizar de forma rápida y rentable más de 48.000 posiciones epigenéticas del ADN, lo que facilita su uso a gran escala en programas de selección animal. Estas posiciones están relacionadas con resistencia a mastitis, a estrés térmico y con el estado de lactación materno entre otros caracteres.

Fig. 3. Chip de epigenotipado de Illumina desarrollado dentro del marco de trabajo del proyecto RUMIGEN, financiado por la Unión Europea.

Un paso más hacia una ganadería sostenible

Los hallazgos muestran que el entorno materno, como el estado de lactación durante la gestación, puede dejar una huella epigenética real y medible en la descendencia. Tener en cuenta estos efectos puede ayudar a criar animales más sanos, resilientes y productivos, adaptados a los retos del cambio climático y las exigencias actuales en sostenibilidad y bienestar animal.

Este tipo de investigaciones abre nuevas vías para la mejora genética, aportando herramientas innovadoras para una ganadería más eficiente y respetuosa con el entorno. Una prueba de que el futuro de la producción animal no solo pasa por los genes, sino también por cómo se expresan.

Una ampliación de este trabajo será publicada en forma de artículo técnico en un próximo número de la revista Frisona Española

Texto elaborado por Adrián López Catalina, Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)