La UB participa en la seqüenciació del genoma de totes les espècies dʼaus del món
El projecte internacional Bird 10,000 Genome (B10K), que té com a objectiu seqüenciar el genoma de totes les espècies dʼocells del món, ja ha seqüenciat el genoma dʼun total de 363 espècies dʼaus en la seva segona fase dʼexecució. Aquesta fita científica, publicada a la revista Nature, representa el major conjunt de dades de genomes complets dʼeucariotes seqüenciats en un grup biològic fins a lʼactualitat.
El projecte internacional Bird 10,000 Genome (B10K), que té com a objectiu seqüenciar el genoma de totes les espècies dʼocells del món, ja ha seqüenciat el genoma dʼun total de 363 espècies dʼaus en la seva segona fase dʼexecució. Aquesta fita científica, publicada a la revista Nature, representa el major conjunt de dades de genomes complets dʼeucariotes seqüenciats en un grup biològic fins a lʼactualitat.
En el treball hi participen més de 150 investigadors de 125 institucions i 24 països dʼarreu del món, entre els quals destaquen els investigadors Marta Riutort, Julio Rozas, Jacob González-Solís i Joan Ferrer Obiol, de la Facultat de Biologia i de lʼInstitut de Recerca de la Biodiversitat de la UB (IRBio).
Lʼestudi presenta 267 nous genomes dʼaus que amplien el material genètic seqüenciat durant la primera fase del projecte, iniciat el 2015, i obre noves perspectives sobre lʼevolució de la diversitat genòmica entre els diferents llinatges dʼocells. Està dirigit per la Universitat de Copenhaguen (Dinamarca), el China National GeneBank (Shenzhen, Xina), lʼAcadèmia Xinesa de Ciències (Xina), el Museu Nacional Smithsonian dʼHistòria Natural i la Universitat Rockefeller (Estats Units). Com a innovació, el treball ha emprat un mètode dʼalineament de genomes (Cactus) que no requereix un genoma de referència i que ha permès identificar més del doble de regions genòmiques homòlogues (ortòlogues, un 149 % més) respecte a estudis anteriors.
La història evolutiva de les aus al descobert
Segons les conclusions, les aus passeriformes —lʼordre amb un nombre més elevat dʼespècies dʼocells— presenten característiques genòmiques que difereixen dʼaltres grups dʼaus (per exemple, una còpia addicional del gen de lʼhormona del creixement). Els ocells cantaires —el grup amb més espècies dins dels passeriformes— també han perdut un gen anomenat cornulina, fet que podria haver contribuït a lʼevolució del seu ampli repertori vocal.
«En comparació amb la resta de grups dʼocells, els passeriformes —ordre que inclou espècies tan conegudes com els pardals o les caderneres— tenen un major contingut de nucleòtids guanina-citosina (GC) a les regions del genoma que codifiquen per proteïnes i utilitzen una menor proporció de codons sinònims», detalla lʼinvestigador Joan Ferrer-Obiol, del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística de la UB. «Dʼaltra banda —continua—, els piciformes —grup que inclou els picots— presenten un nombre de transposons molt superior a la resta dʼordres dʼocells. En posteriors estudis es podrà determinar la importància biològica i evolutiva dʼaquestes troballes».
Gràcies a lʼelevat nombre de genomes dʼocells seqüenciats, sʼhan identificat un 10 % més de nucleòtids de lʼADN altament conservats. «Aquests components genètics, fins ara desconeguts, estan localitzats sobretot en regions del genoma no codificants per proteïnes, i podrien tenir una gran importància funcional, especialment en la regulació dels gens (com ara els lncRNA, exons no traduïts o regions dʼunió de factors de transcripció)», subratlla el catedràtic Julio Rozas, membre del mateix Departament i de la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB).
Lʼestudi genètic també ha facilitat la detecció de canvis impulsats per la selecció natural fins al nivell de tan sols un nucleòtid de lʼADN. «Aquesta potència de detecció només és possible quan les espècies estan fortament representades en les anàlisis genòmiques comparatives», destaca Guojie Zhang, investigador principal del B10K i cap del Centre Villum per a la Biodiversitat Genòmica de la Universitat de Copenhaguen. «Aquests genomes ens permeten explorar les variacions genòmiques entre diferents grups dʼocells i ajuden a comprendre millor els seus processos de diversificació».
La base genètica del comportament migratori de la baldriga cendrosa
Lʼequip investigador UB-IRBio sʼha centrat en la seqüenciació del genoma de la baldriga cendrosa atlàntica (Calonectris borealis), una espècie migradora de llarga distància que té colònies de cria a les illes Canàries i passa lʼhivern a indrets com les costes de Sud-àfrica i Namíbia. Des de fa més de quinze anys, el grup dirigit pel catedràtic Jacob González-Solís estudia el comportament migratori dʼaquesta espècie mitjançant lʼús de dispositius de seguiment remot del moviment (geolocalitzadors GPS, etc.).
A més, lʼequip col·labora activament en un altre dels projectes de genòmica comparada que sʼestan realitzant a partir dels nous genomes i que té com a objectiu identificar les regions específiques del genoma associades al comportament migratori de les aus. «En particular —explica el catedràtic Jacob González-Solís, del Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals de la UB—, es buscarà lʼempremta molecular de la convergència evolutiva comparant els genomes de diversos grups dʼaus on ha aparegut aquest comportament de manera independent».
«El projecte B10K encara no està finalitzat —subratlla la catedràtica Marta Riutort, membre del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística de la UB—; encara sʼestan fent moltes anàlisis filogenòmiques i de genòmica comparativa que aportaran nova informació sobre la història evolutiva dels ocells». Disposar de tota aquesta informació genòmica i dʼuna filogènia ben resolta permetrà dur a terme un gran nombre dʼestudis, com ara la cerca de la base genètica de la migració. «Aquest coneixement permetrà entendre millor com han evolucionat no només els caràcters morfològics o els mateixos genomes dels ocells, sinó també altres trets més complexos com la migració o els comportaments socials», remarca la investigadora.
Treball de camp i museus per preservar una biodiversitat en perill
Bona part de la seqüenciació dels genomes sʼha basat en lʼanàlisi de mostres de teixit conservades en museus de tot el món, la qual cosa ha permès seqüenciar genomes dʼocells rars i en perill dʼextinció. Així, hi han col·laborat centres com el Museu Nacional Smithsonian dʼHistòria Natural, el Museu dʼHistòria Natural de Dinamarca, el Museu de Ciències Naturals de la Universitat Estatal de Lousiana i el Museu Nacional de Ciències Naturals (MNCN-CSIC).
Per a Carsten Rahbek, coorganitzador del projecte B10K i antic conservador dʼocells al Museu dʼHistòria Natural de Dinamarca, «aquest document també és testimoni de com avança la ciència de manera imprevisible en el temps. En opinió de Peter Hosner, actual conservador dʼocells del Museu dʼHistòria Natural de Dinamarca, «lʼestudi demostra com les inversions en treballs bàsics de camp proporcionen valor a la recerca durant dècades, una lliçó important en una època en què la natura està desapareixent dʼuna manera accelerada».
Encara hi ha grans preguntes obertes sobre les relacions evolutives dels ocells. «Els nous genomes tenen un paper clau en la comprensió de la diversificació dʼocells», assenyala Josefin Stiller, experta de la Universitat de Copenhaguen, que lidera els esforços per construir un nou arbre evolutiu de totes les famílies dʼocells. Per això, ja està en marxa la nova fase del projecte, un altre repte científic per seqüenciar genomes dʼespècies que representin els 2.250 gèneres dʼaus. En paraules de lʼexpert Erich Jarvis, coinvestigador principal del projecte B10K i professor de la Universitat Rockefeller i de lʼInstitut Mèdic Howard Hughes, «poder accedir a tota la diversitat genètica dʼaus ens ajudarà a desxifrar la genètica dels seus diversos trets complexos, com ara el vol, lʼaprenentatge vocal i les altes densitats de neurones cerebrals».
Imatges: Jon Fjeldså