UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD GENÉTICA EN LA RAZA BOVINA DE LIDIA UTILIZANDO INFORMACIÓN MOLECULAR

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE VETERINARIA Departamento de Producción Animal ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD GENÉTICA EN LA RAZA BOVINA D

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UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE VETERINARIA

Departamento de Producción Animal

ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD GENÉTICA EN LA RAZA BOVINA DE LIDIA UTILIZANDO INFORMACIÓN MOLECULAR MEMORIA PRESENTADA PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR POR:

Oscar Cortés Gardyn

Bajo la dirección del doctor: D. Javier Cañón Ferreras y Dña. Susana Dunner Boxberger Madrid 2008

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID Facultad de Veterinaria

ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD GENÉTICA EN LA RAZA BOVINA DE LIDIA UTILIZANDO INFORMACIÓN MOLECULAR

Tesis Doctoral

Oscar Cortés Gardyn Madrid 2008

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Facultad de Veterinaria

ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD GENÉTICA EN LA RAZA BOVINA DE LIDIA UTILIZANDO INFORMACIÓN MOLECULAR

Memoria  presentada  por  Oscar  Cortés  Gardyn  para  optar  al  grado  de  Doctor,  realizada  en  el  Departamento  de  Producción  Animal  de  la  Facultad  de  Veterinaria  de  la  Universidad  Complutense  de  Madrid  y  dirigida  por  los  Dres.  Javier Cañón Ferreras y Susana Dunner Boxberger. 

1.ÍNDICE DE CONTENIDOS

Índice

1. INDICE 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



2. INDICE DE FIGURAS Y TABLAS  

 

 

 

 

 



3. ABREVIATURAS   

 

 

 

 

 

 

 

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I. RESUMEN/ABSTRACT 

 

 

 

 

 

 

 

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II. INTRODUCCIÓN  

 

 

 

 

 

 

 

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II.1. Origen de los bovinos 

 

 

 

 

 

 

 

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II.2. El toro de lidia en la Península Ibérica   

 

 

 

 

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II.3. Biodiversidad                  38    II.3.1 Diversidad Genética                 41  II.3.1.1 Marcadores de Diversidad Genética           41  II.3.1.1.1 Caracteres Morfológicos               41  II.3.1.1.2 Polimorfismos de Naturaleza Proteica           43  II.3.1.1.3 Marcadores Moleculares de ADN            43  II.3.1.1.3.1 Polimorfismo de un solo nucleótido (Single Nucleotide Polymorphism o  SNPs).                     45  II.3.1.1.3.2. Elementos repetidos               57  II.3.1.1.3.2.1 ADN Satélite                 48  II.3.1.1.3.2.2 Minisatélites                 48  II.3.1.1.3.3.3. Microsatélites                 49  II.3.1.1.4 Diversidad Genética en el Cromosoma Y           54  II.3.1.1.5 ADN Mitocondrial                57  II.3.1.1.5.1 Organización del ADN mitocondrial           57  II.3.1.1.5.2 La Región de Control o D‐loop             58  II.3.1.1.5.3 Evolución en el género Bos a partir del estudio del ADN mitocondrial   60    II.3.2 Mecanismos evolutivos que actúan sobre la poblaciones       64  II.3.2.1 Procesos Sistemáticos               64  II.3.2.1.1 Migración o Flujo Genético             64  II.3.2.1.2 Mutación                   64  II.3.2.1.3 Selección                   66  II.3.2.2 Procesos Dispersivos                67  II.3.2.2.1 Deriva Genética Dentro de Razas o Subpoblaciones: Endogamia   67  II.3.2.2.2 Deriva genética entre razas o subpoblaciones: Estadísticos F de Wright 68    II.3.3 Distancias Genéticas                 69  II.3.3.1 Modelo Mutacional                 70  II.3.3.2. Modelo de Deriva Genética              70    II.3.4 Árboles de Distancias                 73 

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Índice

II.3.5 Representaciones Network               II.3.6 Análisis Factorial de Correspondencia           II.3.7 Análisis de la estructura de las poblaciones          III OBJETIVOS                  IV MATERIAL Y METODOS               IV.1. Recogida de muestras                IV.2. Metodología laboratorial            IV.2.1 Extracción de ADN              IV.2.2 Medida de la Concentración del ADN y Visualización     IV.2.3 Amplificación de los fragmentos de ADN         IV.2.3.1 Amplificación de los microsatélites autosómicos       IV.2.3.1.1 Electroforesis capilar             IV.2.3.1.2 Genotipado de las muestras           IV.2.3.2 Amplificación de microsatélites localizados en el cromosoma Y   IV.2.3.2.1. Electroforesis en gel de poliacrilamida         IV.2.3.2.2. Genotipado de las muestras           IV.2.3.3 Secuenciación del ADN mitocondrial        IV.2.3.3.1 PCR previa a la secuenciación           IV.2.3.3.2 PCR de secuenciación             IV.2.3.3.3 Alineamiento de secuencias             IV.3. Análisis de los datos generados            IV.3.1 Análisis de la secuencia de ADN mitocondrial       IV.3.1.1 Número de sitios polimórficos (s)          IV.3.1.2 Número de haplotipos             IV.3.1.3 Diversidad haplotípica             IV.3.1.4 Número de diferencias nucleotídicas         IV.3.1.5 Diversidad nucleotídica             IV.3.1.5.1 Diversidad media de la población (πT)        IV.3.1.5.2 Distancia media dentro de poblaciones (πi)      IV.3.1.5.3 Diversidad media entre poblaciones           IV.3.2 Análisis de Microsatélites            IV.3.2.1 Parámetros básicos de polimorfismo genético      IV.3.2.1.1 Número de alelos por locus          IV.3.2.1.2 Número efectivo de alelos           IV.3.2.1.3 Heterocigosis observada (Ho)          IV.3.2.1.4 Heterocigosis insesgada(Hj)          IV.3.2.2 Contenido en Información Polimórfica (PIC)      IV.3.2.3 Equilibrio Hardy‐Weinberg           

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75 

 

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85  85  88  89  89  91  92  94  95  97  97  97  98  100 

 

100 

                 

100  100  101  101  101  102  102  102  103 

               

103  103  103  103  104  104  105  105 

Índice

  IV.3.3 Análisis de la Estructura Genética de Poblaciones y sus relaciones    IV.3.3.1 Cálculo de los estadísticos F de Wright          IV.3.3.2 Análisis de la Varianza Molecular               IV.3.4 Distancia FST                     IV.3.5 Representaciones gráficas              IV.3.5.1 Representación mediante dendogramas           IV.3.5.2 Representaciones Network               IV.3.5.2.1 Median joining                   IV.3.7 Análisis Factorial de Correspondencia             IV.3.8 Análisis de la estructura de la población             V RESULTADOS                    V.1.‐ Microsatélites autosómicos              V.1.1. Parámetros indicativos de la variabilidad genética        V.1.1.1 Número de alelos y Número Efectivo de Alelos (NEA)      V.1.1.1.1 Microsatélites                V.1.1.1.1 Encastes                   V.1.1.2 Heterocigosis y Contenido en Información Polimórfica (PIC)    V.1.1.2.1 Microsatélites                 V.1.1.1.1 Encastes                     V.1.2 Equilibrio Hardy‐Weinberg                 V.1.3 Diferenciación genética entre encastes           V.1.3.1 Estadísticos F de Wright               V.1.3.2 Partición de la Variabilidad Genética           V.1.3.3 Distancias Genéticas                V.1.3.3.1 Distancias FST                V.1.3.3.2 Distancia Estándar de Nei              V.1.3.4 Árboles de Distancias                 V.1.4 Análisis Factorial de Correspondencia             V.1.5 Análisis de la Estructura de la Población          V.1.5.1 Análisis en la raza de lidia               V.1.5.2 Análisis en los encastes               V.1.5.2.1 Origen Vistahermosa               V.1.5.2.2 Cruces con Casta Vazqueña             V.1.5.3 Agrupación de las ganaderías              V.2. Microsatélites del cromosoma Y           

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106  106  107  108  109  109  110  110  111  112  115  117  117  117  117  118  120  120  121  122  123  123  125  126  126  129  130  131  135  135  139  139  145  146  148 

Índice

V.2.1 Parámetros indicativos de la variabilidad genética         148  V.2.1.1 Diversidad Haplotípica               149    V.2.2 Diferenciación Genética entre Encastes          153  V.2.2.1 Análisis de Varianza                153  V.2.2.2 Distancias FST                  153  V.2.2.3 Árbol de Distancias                 156    V.2.3 Análisis Factorial de Correspondencia           158    V.3. ADN mitocondrial                160  V.3.1 Parámetros indicativos de la varibilidad genética        160  V.3.1.1 Diversidad nucleotídica               160  V.3.1.2 Diversidad haplotípica               167    V.3.2 Diferenciación genética entre encastes           170  V.3.2.1 Partición de la Variabilidad Genética           170  V.3.2.2 Distancias FST                  177  V.3.2.3 Árbol de distancias                 170    V.3.3 Representaciones Network              174  V.3.3.1 Raza de Lidia                  174  V.3.3.2 Raza de Lidia y otras razas bovinas            176  V.3.3.3 Raza de Lidia y muestras arqueológicas del primitivo uro (Bos primigenius)  178    VI DISCUSIÓN                  181    VI.1. Análisis de la variabilidad genética utilizando marcadores autosómicos  185    VI.2.‐ Análisis de la variabilidad genética utilizando marcadores ligados al sexo 180  VI.2.1 Marcadores localizados en el Cromosoma Y          180  VI.2.2 Análisis de la variabilidad genética del ADN mitocondrial      189  VI.2.2.1Matrilineas en la raza de lidia            190  VI.2.2.2 El uro y la raza de lidia              193    VI.3.‐ Análisis de la estructura de la población          194  VI.3.1 Posición relativa relativa de la raza de lidia con otras razas bovinas europeas  199    VI.3.2 Agrupación de las ganaderías             200    VI.4.‐ Dendogramas de las distancias genéticas          203    VII CONCLUSIONES                207    IX BIBLIOGRAFÍA                  211    X ANEXOS                    229

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2. ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS

Índice de Figuras y Tablas

FIGURAS  INTRODUCCIÓN Figura 1: Representación del primitivo Uro (Bos primigenius). Figura 2: Localización geográfica de las castas fundacionales y su representación gráfica en tamaño proporcional. Figura 3: Ejemplar de origen Casta Morucha Castellana José Marzal con cruces con Vistahermosa. Figura 4: Historia genealógica de los principales encastes y ganaderías surgidos de la Casta Vistahermosa. Figura 5. Fiesta de toros. Siglo XVII. Figura 6: Ejemplar de la ganadería de Juan Pedro Domecq de origen Casta Vistahermosa. Figura 7: Ejemplar de la ganadería de Pablo Romero de origen Gallardo. Figura 8: Ejemplar de la ganadería Barcial de origen Vazqueño con cruces de Vistahermosa. Figura 9: Deslizamiento de la polimerasa durante la replicación generando una nueva repetición o su desaparición en la cadena de nueva síntesis (en cursiva). Figura 10: Imagen de un microsatélite obtenida en un secuenciador automático de un individuo heterocigoto. En rojo aparece el tamaño en pares de bases de los alelos y en negro las bandas sombra o stutter bands que corresponden a una, dos o tres repeticiones menos que el verdadero alelo. Figura 11: Representación del ADN mitocondrial bovino. Figura 12: Distribución de los principales halpotipos descritos en el ganado vacuno europeo (T1-T2-T3-T4). Las líneas continuas indican los movimientos de expansión humanos a partir de los orígenes de domesticación y las discontinuas señalan los límites de influencia del ganado africano. El tamaño de los círculos es proporcional a los animales muestreados en cada zona geográfica y la división de cada círculo es proporcional a la frecuencia de cada haplotipo. Imagen tomada del artículo Beja-Pereira y col. 2006.

MATERIAL Y MÉTODOS Figura 13: Imagen de las bandas sombra y adición de la adenina final. Los picios negros uniformes correspoden a los dos alelos que porta la muestra analizada y los no coloreados son las bandas sombra. El pico azul más alto corresponde al alelo que porta el individuo y el más bajo a la adición de las adenina final. Figura 14: Secuencia completa del d-loop de Bos taurus (15792..16338,1..363). Los nucleótidos subrayados identifican al fragmento secuenciado (16019-201). En azul se muestra el fragmento 1, en rojo el 2 y en verde la zona solapante de ambos fragmentos.

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Índice de Figuras y Tablas

RESULTADOS Figura 15: Rango alélico en pares de bases de los 24 microsatélites autosómicos analizados. Figura 16: Representación gráfica de la matriz de distancias FST y el modelo de agrupamiento NeighbourJoining. Los distintos colores representan las castas de procedencia de los encastes. Figura 17. Representación bidimensional del Análisis Factorial de Correspondencia, realizado sobre los ejes 1 y 2. Con colores se representan a los encastes. Figura 18. Representación bidimensional del Análisis Factorial de Correspondencia, realizado sobre los ejes 1 y 3. Con colores se representan a los encastes. Figura 19. Representación tridimensional del Análisis Factorial de Correspondencia considerando los tres ejes que presentan mayor contribución relativa. Figura 20: Valores de la probabilidad obtenida para cada número de grupos genéticos definidos. Figura 21: Dendograma de las ganaderías obtenida con la distancia Ds (Capuccio y col. 2006). Figura 22: Dendograma obtenido con la distancia Ds (Capuccio y col. 2006) sustituyendo el nombre de la ganaderías por el encaste al que pertenece. Cada color representa un encaste, excepto el color negro que representa aquellos encastes formados por una sola ganadería. Figura 23: Influencia de 2, 3 y 4 poblaciones ancestrales en los encastes definidos a priori. En la parte inferior de la imagen se muestra el árbol de distancias FST. Cada rectángulo corresponde a un encaste. Figura 24: Representación gráfica del Análisis Factorial de Correspondencia correspondiente a los factores 1 y 2. Figura 25: Representación gráfica del Análisis Factorial de Correspondencia correspondiente a los factores 1 y 3. Figura 27: Distribución de las mutaciones en el fragmento secuenciado, agrupando la secuencia en bloques de 20 nucleótidos. Figura 28: Número de haplotipos por encaste. Figura 29: Dendrograma obtenido a partir de la distancia FST entre los diferentes encastes utilizando el método de agrupamiento Neighbour-Joining. Los colores se corresponden con las distintas casta o vacadas fundacionales. Figura 30: Distribución de los haplotipos identificados en el toro de lidia. El color rojo corresponde a los haplotipos T3; amarillo T1; Azul T y verde oscuro T2. Los nuevos haplotipos identificados se representa con diferentes colores, marrón, azul claro, naranja, negro, verde y blanco. Figura 31: Representación network de los haplotipos de lidia (amarillo), razas criollas (gris), europeas (verde), africanas (negras) y españolas (rojo). El borde de la circunferencia indica a qué haplotipo corresponde, rojo T3, amarillo T1, azul T y verde T2.

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Índice de Figuras y Tablas

Figura 32: Representación tipo network de los haplotipos de lidia y de muestras arqueológicas localizados en el Reino Unido (marrón oscuro), Italia (negro), territorio peninsular y Alemania (gris). Los haplotipos de lidia presentan diferentes colores en función del haplotipo, rojo (T3), azul (T), verde (T2) y amarillo (T1).

DISCUSIÓN Figura 33: Distribución geográfica de los haplotipos T, T1, T2 y T3. (Anderung y col. 2005). Figura 34: Representación gráfica del análisis multivariante de correspondencia. Las flechas indican la posición de la raza de lidia y de las tres razas autóctonas españolas consideradas.

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Índice de Figuras y Tablas

TABLAS    INTRODUCCIÓN Tabla 1: Descripción de las castas fundacionales. Tabla 2: Número de razas domésticas de las principales especies animales. Tabla 3: Diferencias nucleotídicas de los principales haplotipos descritos en el ADN mitocondrial bovino.

MATERIAL Y MÉTODOS Tabla 4: Descripción del muestreo realizado y de las muestras analizadas para cada marcador molecular utilizado. Tabla 5 : Referencias de los microsatélites amplificados Tabla 6: Condiciones de las múltiplex realizadas para la amplificación de los microsatélites. Tabla 7: Condiciones de las múltiplex realizadas para la amplificación de los microsatélites. Tabla 8: Fluorocromos y rangos alélicos de los microsatélites en las dos múltiplex. Tabla 9: Referencias bibliográficas de los microsatélites del cromosoma Y. Tabla 10: Condiciones de amplificación de los microsatélites del cromosoma Y. Tabla 11: Secuencias de los cebadores utilizados en la amplificación del ADN mitocondrial, posición donde se sitúan tomando como referencia la secuencia del Genbank NC_006853 y tamaño del fragmento amplificado. Tabla 12: Condiciones de la PCR utilizada en la amplificación del ADN mitocondrial. Tabla 13: Estructura de la población utilizada en el análisis de varianza molecular.

RESULTADOS Tabla 14: Número efectivo de alelos (NEA) y Nº de alelos por microsatélite. En rojo aparecen los valores más altos y en azul los más bajos Tabla 15: Número efectivo de alelos (NEA) por encaste y número medio de alelos por encaste y en la raza de lidia en conjunto igualando el tamaño muestral en los encastes a 15. Tabla 16: Valores del contenido en información polimórfica (PIC), heterocigosis insesgada (He) y observada (Ho) por microsatélite. En rojo se resaltan los valores superiores y en azul los inferiores. Tabla 17: Valores del contenido en información polimórfica (PIC), Heterocigosis insesgada (He) y observada (Ho) por encaste, valores promedio y considerando la población en su conjunto. En azul se resaltan los valores inferiores y en rojo los superiores.

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Índice de Figuras y Tablas

Tabla 18: Desviaciones respecto al equilibrio Hardy-Weinberg (indicados con un X) de los encastes por microsatélite y total calculado con el método de cadenas de Markov y con un nivel de significación de P0,05. Tabla 24: Distancias promedio por encaste obtenidas con las distancias de Nei y FST con los microsatélites autosómicos. Tabla 25: Valores de la correlación de Pearson entre las diferentes distancias calculadas a partir de las frecuencias alélicas. Tabla 26: Contribución a la inercia de los factores en el análisis de correspondencia respecto a los encastes e individuos. Tabla 27: Valores de los tres factores en los 29 encastes. Entre paréntesis se indica el número de referencia de cada encaste que aparece en las gráficas. Tabla 28: Agrupación de las ganaderías analizadas en los 31 grupos que mayor verosimilitud dan a los datos analizados. Cada ganadería se asigna al grupo que mayor influencia tiene, en promedio, sobre los individuos que la integran. La columna de los encastes hace referencia a la agrupación propuesta por los técnicos de la U.C.T.L. y los grupos en gris muestran las coincidencias entre ambas agrupaciones. Tabla 29: Distribución de los alelos de los microsatélites del cromosoma Y. Tabla 30: Valores de la heterocigosis esperada obtenida por encaste con los microsatélites del cromosoma Y y el valor global de la raza. Tabla 31: Descripción de los haplotipos identificados con los resultados de los microsatélites localizados en el cromosoma Y. El signo de interrogación indica alelo no genotipado.Tabla 32: Frecuencias alélicas de los microsatélites localizados en el cromosoma Y en los encastes. Tabla 32: Frecuencias alélicas de los microsatélites localizados en el cromosoma Y en los encastes. Tabla 33: Frecuencias de los haplotipos en los diferentes encastes expresados en porcentaje.

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Índice de Figuras y Tablas

Tabla 34: Análisis Molecular de Varianza realizado a partir frecuencias alélicas de microsatélites localizados en el cromosoma Y. Tabla 35: Distancias FST promedio entre encastes calculados a partir de las distancias FST del cromosoma Y. Tabla 36: Matriz de distancias FST entre encastes a partir de los microsatélites del cromosoma Y. Tabla37: Contribución a la inercia de los factores en el análisis de correspondencia respecto a las ganaderías e individuos de los microsatélites del cromosoma Y. Tabla 38: Valores de los tres factores en los 29 encastes. Entre paréntesis se indica el número de referencia de cada encaste que aparece en las gráficas. Tabla 39: Descripción de los polimorfismos identificados en las secuencias. Tabla 40: Descripción de las 73 mutaciones identificadas, posición refereida a la secuencia de referencia (Genbank Nº), entre paréntesis se aparece el número de mutación nombradas de manera consecutiva, tipo de mutación y nº de individuos que la presentan. Tabla 41: Número de individuos, de cada encaste, en donde se ha identificado cada una de las mutaciones. Tabla 42: Número de mutaciones identificadas por encaste, ajustando el tamaño muestral a 50. Tabla 43: Número de lugares polimórficos, diversidad nucleotídica y haplotípica, diferencias nucleotídicas entre y dentro de encastes. Los valores entre paréntesis indican la desviación típica. En rojo se resaltan los valores más altos y en azul los menores. Tabla 44: Matriz de las diferencias nucleotídicas entre encastes (por encima de la diagonal) y dentro de encastes (en la diagonal). En rojo se presentan los valores más bajos y en azul los más altos. Debajo de la diagonal se muestran los valores de diversidad nucleotídica entre encastes expresada en porcentaje. Tabla 45: Descripción de los nuevos haplotipos identificados en la raza de lidia (1 a 6) y los ya descritos. T, T1, T2, T3, T4 y el T1* (haplotipo criollo). Tabla 46: Distribución de los haplotipos en los diferentes encastes. Tabla 47: Distribución y frecuencias de los nuevos haplotipos identificados, encaste en el que se han identificado y entre paréntesis el número de individuos que lo muestran. Tabla48: Análisis de la varianza molecular basadas en las secuencias de ADN mitocondrial. Tabla 49: Distancias FST entre encastes expresadas en porcentaje. La distancia en azul corresponde a la más alta. Tabla 50: Distancias FST promedio entre encastes calculados a partir del ADN mitocondrial. Tabla 51: Número de secuencias de las razas analizadas conjuntamente con el toro de lidia en el análisis network. Tabla 52: Descripción de las muestras arqueológicas incluidas en el análisis Network.

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Índice de Figuras y Tablas

DISCUSIÓN Tabla 53: Descripción de las posiciones nucleotídicas que identifican los diferentes haplotipos. Tabla 54: Distancia FST promedio de cada encaste con el resto de encaste considerando tres fuentes de información, micro satélites autosómicos, localizados en el cromosoma y ADN mitocondrial.

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3. ABREVIATURAS

Abreviaturas

A – Adenina

PCR – Polymerase Chain ReactionPIC –

ATP – Adenina Tri Fosfato

Contenido en información Polimórfica

a de C. – Antes de Cristo

POP – Performance Optimized Polymer

ADN – Ácido Dexosirribonucleico

RAPDs – Random Amplified Polimorphic DNA

AFLPs – Amplified Fragment Length

RFLPs – Restriction Fragment Length

Polymorphism

Polymorphism

ARN – Ácido Ribonucleico

RPM – Revoluciones Por Minuto

ARNm – Ácido Ribonucleico Mensajero

SINEs – Short Interpersed Nuclear Elements

BOE – Boletín Oficial del Estado

SNPs – Single Nucleotide Polymorphism

C – Citosina

T – Timina

d. de C. – Después de Cristo

TPM – Two Phase Model

ESTs – Expressed Séquense Tags

UCTL – Unión de Criadores del Toro de Lidia

FAO – Organización para la Agricultura y la

µl – Microlitro

Alimentación

µg – Microgramo

G – Guanina

UPGMA – Unweighted Pair Group Method

G – ges

Arithmetic

He – Heterocigosis esperada Hj – Heterocigosis Insesgada ALB ANT ARA ATA BAL BRA CAR COL CON COR CRM CUA DOM FEL GAM HID MAN MIU MON MUR PAB PED SAL SIE TOR URC VEG VER VIL

HMC – Complejo Mayor de Histocompatibilidad Ho – Heterocigosis observada IAM – Infinite Allele Model IBISS – Interactive Bovine In Silico SNP Database Kb – Kilobase kV - Kilovoltios LINEs – Long Interpersed Nuclear Elements M – Molar ME – Minimum Evolution ml – Mililitro mM – Milimolar NCBI – National Center for Biotechnology Information NEA – Número Efectivo de Alelos ng - Nanogramos NJ – Neighbour Joining OTUs – Operative Taxonomic Unit pb – Pares de Bases

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Abreviaturas de los encastes Marqués de Albaserrada Antonio Pérez Araúz de Robles Atanasio Fernández Baltasr Ibán Braganza Carlos Núñez Santa Coloma Contreras Conde de la Corte José Marzal Cuadri Juan Pedro Domecq Félix Gómez Gamero Cívico Hidalgo Barquero Manuel Arranz Miura María Montalvo Murube Pablo Romero Pedrajas Saltillo Concha y Sierra Torrestrella Urcola Vega Villar Veragua Marqués de Villamarta

I RESUMEN/ABSTRACT

Resumen/Abstract

La raza de lidia (Bos taurus hispanicus) presenta una serie de particularidades que  la  alejan  de  la  mayoría  de  las  actuales  razas  bovinas.  Se  explota  en  un  régimen  extensivo  de  casi  absoluta  libertad  en  las  dehesas  de  Salamanca,  Extremadura  y  en  Andalucía  Oriental  fundamentalmente.  Es  la  única  raza  bovina  doméstica  cuyo  objetivo  de  selección  se  basa  en  caracteres  de  comportamiento.  Además,  debido  a  los  distintos tipos de festejos taurinos y las diferentes maneras de entender la agresividad  en la lidia, se ha dividido en líneas llamadas encastes que en su conjunto otorgan una  elevada  variabilidad  fenotípica  a  la  raza  de  lidia.  Su  origen  se  sitúa  alrededor  de  las  grandes  cuencas  fluviales  donde  se  localizaban  las  vacadas  o  castas  fundacionales  (Siglos XVI‐XVIII), a partir de las cuales se originaron los actuales encastes.     Con  el  objetivo  de  estudiar  las  características  genéticas  de  la  raza  de  lidia,  se  han  analizado  74  ganaderías  que,  de  acuerdo  con  el  criterio  de  los  técnicos  de  la  U.C.T.L. podrían agruparse en 29 encastes. Para el estudio se han utilizado marcadores  de  tipo  microsatélite  unos  localizados  en  cromosomas  autosómicos  y  otros  en  el  cromosoma  Y,  además  de  un  fragmento  del  origen  de  replicación  del  ADN  mitocondrial.    Los  parámetros  de  diversidad  genética  obtenidos  con  los  microsatélites  autosómicos mostraron valores bajos dentro de los encastes, mientras que al considerar  la raza en su conjunto aumentaron significativamente hasta situarse dentro del rango  de  la  mayoría  de  las  razas  bovinas.  El  análisis  de  la  variabilidad  genética  evidenció  marcadas diferencias entre encastes, el valor medio del estadístico FST  fue de 0,18,  así  como  entre  las  ganaderías  que  los  integran,  el  valor  medio  del  estadístico  FIS  fue  de  0,11. indicando una clara falta de aleatoriedad en el apareamiento de los individuos de  cada encaste y /o ganadería.    Un análisis que agrupó a los animales en función de su genotipo, estimó en 31 el  número  de  grupos  genéticos,  valor  muy  próximo  al  de  la  hipótesis  de  partida  propuesto por los técnicos de la Unión de Criadores del Toro de Lidia (U.C.T.L.). En la 

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Resumen/Abstract

mayoría de las ganaderías un porcentaje importante del genoma de sus íntegrantes se  asignó a un único grupo genético.  La  variabilidad  genética  detectada  mediante  el  ADN  mitocondrial  resultó  elevada. La distribución de los principales haplotipos descritos en la raza de lidia fue  similar  a  la  encontrada  en  otras  razas  bovinas  Mediterráneas,  con  dos  matrilíneas  fundamentales,  la  europea  y  africana,  lo  que  corrobora  la  información  histórica  que  mencionaban  la    posible  influencia  del  ganado  africano  en  la  raza  de  lidia.  Existen  marcadas  diferencias  entre  los  encastes  en  la  frecuencia  del  haplotipo  africano.  Así,   mientras  que  en  algunos  no  se  ha  detectado,  en  otros  como  es  el  caso  de  Miura,  el  haplotipo de origen africano es mayoritario.    La  diversidad  genética  mostrada  por  los  microsatélites  localizados  en  el  cromosoma  Y  fue  escasa,  similar  en  todo  caso  a  la  obtenida  en  otras  razas  bovinas,  como se desprende del hecho de que el porcentaje de uno de los haplotipos descritos es  superior al 75%.    Los  resultados  obtenidos  muestran  una  clara  división  de  la  raza  en  diferentes  grupos  genéticos,  que  en  gran  medida  coinciden  con  los  tradicionalmente  denominados encastes, aislados reproductivamente entre sí, hecho que puede hacerse  extensible en algunos encastes a las ganaderías que lo integran. 

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Resumen/Abstract

The  Lidia  breed  has  a  number  of  peculiarities  that  make  it  one  of  the  most  successful of domestic breeds in Spain. It geographic distribution in Spain correspond  to  the  Mediterranean  forest  ecosystem,  traditionally  called  La  Dehesa,  mainly  in  Salamanca, Extremadura  and  Andalucía.  It  is  the  only  bovine  population  selected for  behavioural  traits,  like  aggressiveness,  and  due  to  the  different  types  of  traditional  spectacles  that’s  demand  different  types  of  behaviour  and  to  the  different  ways  to  understand  the  aggressiveness  the  fighting  bull  breed  has  fragmented  into  small  lineages,  traditionally  called  encastes,  and  has  a  high  level  of  phenotypic  variability.  The actual encastes were originated from the Vacadas or Fundationals Castas located  in areas surrounding main rivers.    A total of 79 farms corresponding to 29 encastes, defined by the U.C.T.L. (Unión  de  Criadores  del  Toro  de  Lidia)    have  been  analysed  aiming  to  asses  the  genetic  variability  of  the  fighting  bull  breed.  Three  different  information  sources  have  been  taken into account, autosomic and Y chromosome microsatellites and a fragment of the  mitochondrial DNA d‐loop.    The  genetic  diversity  parameters  showed  low  values  per  encaste  but  they  increase significatively when the lidia breed is considered as a whole and it is similar to  the  majority  of  the  bovine  breeds.  The  analysis  of  the  genetic  variability  distribution  found  high  genetic  differences  between  encastes,  with  a  mean  FST  of  18,  and  among  herds  within  encastes  as  showed  the  high  FIS  value  obtained  (FIS=0,11).  These  results  evidence a loss of aleatority in the matings of the animals.    An  analysis  cluster  gauged  31  genetics  groups.  This  value  was  similar  to  the  U.C.T.L.  hypothesis.  In  the  majority  of  the  herds,  an  important  percentage  of  the  genome of its animals was assigned to one group.    The  mitochondrial  DNA  diversity  was  high.  The  haplotype  distribution  was  similar  to  that  seen  for  other  Mediterranean  breeds.  Two  main  matrilinegaes  was  achieved  the  European  and  the  African  ones,  corroborated  the  african  bovine  influenced  in  the  lidia  breed,  as  mentioned  historical  information.  The  African 

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Resumen/Abstract

haplotype  frequencies  was  different  between  encastes,  form  0  to  more  than  50%  in  Miura.    The  Y  chromosome  microsatellites  showed  low  genetic  variability  values,  as  evidenced that the frequency of one haplotype was 75%, and similar to the majority of  the bovine breeds.    The results evidence a clear fragmentation of the lidia breed in different genetics  groups, that mostly match with the units traditionally known as encastes, characterized  by a high level of reproductive isolation. The same situation can be achieve to the herds  of some encastes. 

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II. INTRODUCCIÓN

Introducción

II.1. ORIGEN DE LOS BOVINOS  La clasificación taxonómica del toro de lidia es la siguiente:  Tipo: Chordata  Subtipo: Vertebrata  Clase: Mammalia  Subclase: Buteria‐Euteria  Orden: Ungulata  Suborden: Artiodactilae  Familia: Bovidae  Subfamilia: Bovinae  Género: Bos  Especie: Bos taurus  Subespecie: Bos taurus hispanicus    El  antecesor  del  toro  de  lidia,  raza  que  pertenece  a  la  especie  Bos  taurus,  es  el  primitivo  Uro  (Bos  primigenius)  (Zeuner,  1963;    Grigson,  1978;  1980;  Epstein  y  Mason,  1984;  Payne,  1991).  En  la  actualidad  se  reconocen  tres  subespecies  de  Bos  primigenius  según su localización geográfica, Bos primigenius primigenius en el noroeste de Eurasia,  Bos primigenius namadicus en el sureste de Asia y Bos primigenius opisthonomus en África  (Payne,  1970;  Epstein  y  Mason,  1984),  que  son  los  antecesores  de  las  razas  bovinas  actuales.  Aunque  algunos  autores  postularon  que  el  Bos  taurus  es  una  forma  modificada  del  Bos  primigenius  namadicus,  actualmente  se  reconoce  que  del  Bos  primigenius  primigenius  se  originaron  los  actuales  taurinos  (Epstein,  1971;  Epstein  y  Mason, 1984), pertenecientes a la especie  Bos taurus y del Bos primigenius namadicus los  cebuinos, Bos indicus, esta bifurcación se produjo hace unos 100.000 años, mucho antes  de que se produjera la domesticación (Bradley y col., 1996; Ronan, 1994).     Las primeras evidencias de la domesticación de los bovinos datan de hace 8.400  años y fueron encontradas en un yacimiento del Neolítico en Anatolia (Turquía). Otros  autores sitúan el origen de la domesticación hace 8000‐10000 años en el sudeste de los 

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Introducción

Balcanes,  basándose  en  las  representaciones  artísticas  encontradas  en  restos  de  cerámica  (Reed,  1977;  Loftus  y  col.,  1994).  El  estudio  de  restos  arqueológicos  y  posteriores análisis de información molecular fechan la bifurcación del Bos indicus y del  Bos  taurus  hace  unos  100.000  años  (Manwell  y  Baker,  1980;  Baker  y  Manwell,  1991;  Bradley y col., 1994; 1996; Loftus y col., 1994), además de evidenciar un doble origen de  domesticación de las dos ramas bovinas, los actuales taurinos en Oriente Próximo y los  cebuinos  en  el  Sureste  de  Pakistán.  Posteriores  análisis  en  razas  bovinas  de  África,  Europa  y  Asia  evidenciaron  una  clara  separación  entre  los  taurinos  y  cebuinos,  proporcionando  mayor  veracidad  a  la  teoría  del  doble  origen  de  la  domesticación (MacHugh y col., 1997). A partir de la domesticación los movimientos humanos fueron  acompañados  de  movimientos  de  los  animales  influyendo  estos  procesos  migratorios  en la actual distribución de las razas bovinas.     Los  cebúes  se  extendieron  rápidamente  por  la  India  favorecidos  por  su  adaptación  fisiológica  a  terrenos  áridos  (Payne,  1991;  Payne,  1970;  Epstein  y  Mason,  1984),  además  se  introdujeron  en  África  por  el  Istmo  de  Suez,  procedentes  de  Arabia  hacia  Somalia  y  Etiopía.  En  África  ya  existía  una  especie  de  Uro  indígena  (Bos  primigenius opisthonomus), del que se ha discutido si era una forma africana o se originó  a  raíz  de  las  primeras  poblaciones  que  llegaron  al  continente  (Epstein,  1971;  Epstein,  1984; Payne, 1991), incluso se plantea un tercer origen de domesticación independiente  del ganado africano que explicaría las diferencias genéticas entre los taurinos africanos  y europeos.  (Bradley y col., 1996; Troy y col., 2001).     Los  taurinos  a  partir  del  origen  de  domesticación  rápidamente  se  extienden  a  zonas cercanas existiendo evidencias en Chipre alrededor del 8200 a de C. La llegada al  continente europeo se produce por las planicies de Tesalia al sur de la Península de los  Balcanes en el 7800 a. de C. A partir de aquí los movimientos siguen dos grandes rutas,  por  un  lado  la  ruta  del  Danubio  que  se  dirige  al  norte,  a  lo  largo  de  los  ríos  de  los  Balcanes,  llegando  a  Europa  Central  y  continuando  hacia  el  norte,  aprovechando  las  zonas  más  apropiadas  para  la  agricultura  y  ganadería.  Y  la  segunda  ruta,  llamada  la  ruta  del  Mediterráneo,  que  sigue  la  costa  mediterránea,  atravesando  el  mar  hacia  las 

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islas, los primeros asentamientos se sitúan en los Balcanes y el sur de Italia, llegando  hasta Córcega alrededor del año 7900 A.C. y al sureste de Francia (Languedoc) en torno  al 7800 a. de C. (Bogucki, 1996; Gkliasta y col., 2003).   

  Figura 1: Representación del primitivo Uro (Bos primigenius).

La  llegada  de  los  bóvidos  a  la  Península,  fechada  en  el  año  7700  a.  de  C.  en  la  costa  oriental,  se  produce  por  dos  vías,  la  primera  desde  Europa  atravesando  los  Pirineos y la segunda a partir de las poblaciones originarias de Asia que atraviesan el  istmo  de  Suez  entrando  en  Egipto  y  expandiéndose  hacia  el  norte,  este  y  oeste  de  África hasta fusionarse con los cebuinos y por otro lado entran en la Península Ibérica a  través  del  estrecho  de  Gibraltar,  encontrándose  con  los  taurinos  que  entraron  por  lo  Pirineos (Cymbron y col., 1999; Beja‐Pereira y col., 2003). En un principio la influencia  africana en las razas bovinas peninsulares se asociaba a la llegada de los bereberes y la  cultura musulmana, no obstante recientemente se han encontrado restos arqueológicos  bovinos de origen africano fechados en la edad de bronce (1780 a de C.) lo que fecha  dicha influencia en un etapa muy anterior (Anderung y col., 2005).    Se  han  encontrado  diferentes  formas  fósiles  derivadas  del  primitivo  Uro  que  ha  originado  las  actuales  razas  europeas,  en  el  caso  del  toro  de  lidia  las  más  influyentes  fueron  Bos  taurus  braquicero,  en  sus  variantes  europea  y  africana,  y  Bos  taurus  estrepsiceros (Aparicio, 1944; Sánchez, 1978; Sotillo y col., 1985.)     

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Introducción

II.2. EL TORO DE LIDIA EN LA PENÍNSULA  La  presencia  del  toro  en  la  Península  se  documenta  desde  el  Paleolítico  inferior  mediante una rica representación de pinturas como las de Altamira en Cantabria, Peña  Cándamo en Asturias, Albarracín en la provincia de Teruel o el Barranco de la Gasulla  en Castellón.    

Es a partir de la Edad Media cuando mejor se documenta nuestra relación con lo  que  ya  podemos  denominar  el  toro  de  lidia,  seleccionándose  aquellos  animales  más  rebeldes  y  agresivos  al  manejo  para  la  lidia.  Esa  tendencia  del  hombre  peninsular  a  enfrentarse  con  el  toro  es  lo  que  nos  ha  diferenciado  de  otras  culturas  también  muy  relacionadas  con  el  ganado  bovino.  Este  tipo  de  ganado  se  localizaba  fundamentalmente  en  las  grandes  extensiones  adehesadas  de  las  dos  Castillas,  Navarra,  Aragón  y  Andalucía  donde  pastaban  numerosas  toradas,  de  las  cuales  se  extraían entre 5 y 30 toros para seleccionar los más bravos y que dieran mayor juego en  la lidia.    En  el  siglo  XVIII  surgen  las  ganaderías  bravas  propiamente  dichas  aunque  existen  pruebas  documentales  anteriores  de  su  existencia,  como  la  Real  Vacada  de  Aranjuez. Los ganaderos se empiezan a dar cuenta del interés que despierta la bravura  en  el  ganado  y  al  interés  comercial,  por  su  lidia,  se  une  el  renombre  que  obtenían  aquellos cuyas reses daban mejor juego en la lidia, por lo que a partir de este momento  dedican  mayor  esfuerzo  al  fomento  y  la  selección  de  caracteres  relacionados  con  la  bravura  del  toro  y  sus  caracteres  externos  es  decir  ejemplares  de  hermosa  estampa,  bravos y poderosos.     Las  vacadas  de  estas  ganaderías  especializadas  en  la  cría  del  ganado  de  lidia  posteriormente se clasificaron en las castas fundacionales en función de sus diferencias  de  origen  geográfico,  morfológico  y  de  comportamiento.  Las  comarcas  con  mayor  número de ganado destinado a la lidia estaban en Navarra, Castilla y Andalucía y en  menor  proporción  en  Extremadura,  Aragón  y  Portugal,  existiendo  una  relación  absoluta  entre  las  zonas  de  cría  y  las  primitivas  castas  fundacionales  originadas 

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alrededor de las grandes cuencas fluviales (Figura 2), siendo estas de origen Navarro,  Castellano y Andaluz.   

  Figura 2: Localización geográfica de las castas fundacionales y su representación gráfica en tamaño proporcional. 

  En  el  origen  de  las  castas  andaluzas,  Cabrera,  Gallardo,  Vazqueña  y  Vistahermosa influyó considerablemente el ganado frailero (procedente de los diezmos  con  que  los  ganaderos  pagaban  a  las  congregaciones  religiosas),  siendo  éste  de  muy  diversa  procedencia.  En  el  siglo  XVIII  los  conventos  y  las  familias  principales  realizaban la cría del ganado bravo hasta la desamortización donde el ganado frailero  pasa a particulares.    Con  la  casta  Navarra  existe  una  marcada  influencia  del  ganado  traído  por  los  celtas que se desarrolló en manadas salvajes adquiriendo su condición de bravo. Esta  casta  constituye  una  unidad  independiente  respecto  al  resto  de  castas  dotándole  de  una idiosincrasia especial.    De  la  casta  morucha  castellana  no  existen  muchos  datos  de  interés  a  pesar  de  asentarse en una de las zonas con mayor tradición ganadera como es Salamanca.         

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Introducción

         

Figura 3: Ejemplar de origen Casta Morucha Castellana José Marzal con cruces con Vistahermosa.

  Finalmente la casta Jijona, influida por la Real Vacada de Aranjuez en su origen, y  Toros de la Tierra que no constituye una casta propia pero tiene un origen común a la  casta Jijona situándose en las dehesas del Jarama al pasar por la comarca madrileña.    Las  actuales  ganaderías  de  lidia  proceden  de  estas  siete  castas  fundacionales:  Morucha  Castellana,  Navarra,  Jijona  y  Toros  de  la  Tierra,  Cabrera,  Vazqueña,  Vistahermosa  y  Gallardo,  cuyas  diferencias  además  de  geográficas  también  hacen  referencia a aspectos morfológicos y de comportamiento (Tabla 1).    A partir de estas castas fundacionales ya es posible establecer un seguimiento de  sucesión  de  hierros  y  vacadas  algunas  de  las  cuales  se  han  perdido  en  pureza.  La  acción  de  diferentes  fuerzas  genéticas  y  de  sistemas  de  manejo  basados  en  el  aislamiento  reproductivo  entre  poblaciones  de  origen  común  permite  agrupar  las  ganaderías  en    encastes.  Para  que  una  población  se  considere  un  encaste,  la/s  ganaderías que lo formen deben tener un origen genético conocido y aislado del resto  de  encastes  por  un  período  mínimo  de  30  años  además  de  caracteres  de  comportamiento  o  morfológicos  propios  (B.O.E.  13  de  Febrero  del  2001).  En  el  B.O.E.  del 13 de febrero del 2001 queda definido el prototipo racial del toro de lidia como el  de los diferentes encastes reconocidos.  

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Figura 4: Historia genealógica de los principales encastes y ganaderías surgidos de la Casta Vistahermosa.

  El  proceso  de  cría  y  selección  del  ganado  vacuno  con  el  fin  de  la  lidia  ha  ido  conformando  a  la  raza  con  el  paso  del  tiempo,  en  el  cual  también  ha  influido  el  desarrollo  del  toreo  y  los  cambios  que  ha  ido  sufriendo  a  lo  largo  de  los  años.  Los  primeros testimonios de festejos taurinos son de la época de Alfonso X El Sabio (siglo  XIII), donde la lidia se realizaba a pié, por los llamados “matatoros” de una manera un  tanto anárquica y los festejos se organizaban fundamentalmente en Navarra, Aragón y  Pirineos.     El toreo a caballo se desarrolla durante lo siglos XVI y XVII destacando el papel  de  las  maestranzas,  que  lo  realizaban  como  un  ejercicio  práctico  para  mejorar  las  habilidades del jinete y acostumbrarlo a él y al caballo a situaciones de peligro. Aunque  durante un tiempo coexisten ambos toreos, a pie y caballo, es en el siglo XVII donde se  regulariza todo este proceso finalizando en una lidia metódica dominada por el toreo a 

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pié  dejando  al  caballo  como  una  ayuda  y  apareciendo  los  banderilleros,  picadores  y  matadores.    

  Figura 5: Fiesta de toros. Siglo XVII.

Actualmente    la  cuadrilla  está  formada  por  el  matador,  tres  banderilleros  y  dos  picadores,  donde  destaca  el  peón  de  confianza  o  primer  banderillero  y  la  corrida  de  toros se estructura de la siguiente manera:  1.‐  Paseíllo:  Encabezada  por  los  alguacilillos  y  seguidos  por  los  tres  matadores  en  hilera, los banderilleros, picadores, monosabios y por último el tiro de mulas.  2.‐ Tercio de varas: Se recibe al toro con el capote y se empieza a probar sus cualidades.  Posteriormente recibe el castigo de varas.   3.‐ Tercio de Banderillas: Su objetivo es enardecer al toro tras la suerte de varas y deben  colocarse por ambos pitones .  4.‐ Tercio de muleta: Aquí se determina el triunfo o el fracaso del torero. Finaliza con la  llamada suerte suprema del toreo que es la entrada a matar.         

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Introducción

CASTA 

TAMAÑO 

FORMATO 

CAPAS 

ASTAS 

NAVARRA 

Pequeño 

Sin trapío 

Colorada la más común,  castaña o retinta 

MORUCHA 

Grandullón 

Feo. Rústico. Resistente al frío y  a los cambios de temperatura. 

Negro, listón, bragada  clara. 

Cornicortos,  veletos  Cornivuelto.  Cabeza descarnada  y estrecha 

JIJONA 

Gran alzada y  peso 

Bastos de gran poder y fuerza  en los remos 

Colorado encendido,  castaño y retinto 

Buena cornamenta 

Ágiles, duros, bravos y codiciosos en el primer  tercio, se crecen al castigo, inciertos, reservones  y de sentido en el último tercio. 

Gran Alzada 

Cuello largo, fuerte de patas,  poca papada 

Negros, bermejos,  berrendos, listones,  carinegros y coliblancos 

Gruesos y  desarrollados 

Arreciaban su bravura y dureza ante el castigo. 

TOROS DE LA  TIERRA 

COMPORTAMIENTO EN LA LIDIA  Bravo, ágil, nervioso, resabiado y de sentido  Bravo y con pies de salida, pero blandos 

Negros, cárdenos,  Bravo, fuerte, poderoso, con facultades, receloso  colorados. Ojo de  CABRERA  Buena alzada  Largo, galgueño  Bien encornados  perdiz, berredo, sardos  y de sentido si se lidia mal.  y menos jaboneros  Negros, cárdenos,  Tamaño medio  Duros, querenciosos de poder y resistentes; de  berrendos en negro  VAZQUEÑA  Medio  Gran trapío  entre Cabrera y  sentido si se lidiaban mal. Aplomados. De salida  castaños. Sardos y  Vistahermosa  espectaculares  jaboneros.  Alzada  Proporciones correctas, fino en  Negros, cárdenos, algún  Cornicorto, cabeza  Bravura y nobleza en toda  la lidia. Es el  VISTAHERMOSA moderada, media  todo, fuerte  colorado en melocotón  pequeña  prototipo actual  Negros, berrendos y  GALLARDO  Gran alzada  Buen trapío  castaños. Cárdenos los  Bien encornados  Bravura y poder hasta el final de la lida  de Pablo‐Romero  Tabla 1: Descripción de las castas fundacionales.

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II.3. BIODIVERSIDAD  En  los  últimos  años  se  ha  producido  un  interés  cada  vez  mayor  en  la  conservación de la biodiversidad, entendida como la variabilidad de organismos vivos  de  cualquier  fuente.  De  manera  genérica  se  estima  en  10  millones  el  número  de  especies de organismos vivos, aunque el rango varía de 2 a 100 millones, de estas un  0,5%  son  aves  y  mamíferos  de  los  cuales  una  cuarentena  aproximadamente  corresponden a especies de animales domésticos (F.A.O., 1995). En la Península Ibérica,  según  datos  de  la  F.A.O.  (Organización  para  la  Agricultura  y  la  Alimentación)  se  detallan 198 razas de 12 especies domésticas (Tabla 2) (http://dad.fao.org/)    ESPECIES 

Nº de Razas 

Asno 



Caballo 

14 

Cabra 

24 

Cerdo 

20 

Conejo 



Gallina 

22 

Ganso (doméstico) 



Oveja 

49 

Paloma 

10 

Pato (doméstico) 



Pavo 



Vaca 

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Tabla 2: Número de razas domésticas de las principales especies animales.

  Algunas de estas razas autóctonas se encuentran en peligro de extinción a pesar  de que existen importantes razones para su protección y desarrollo:  1.‐  Razones  económicas  al  ser  animales  rústicos  muy  adaptados  al  medio  e  idóneos para una ganadería sostenible que aproveche los recursos naturales. 

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2.‐ Razones genéticas al ser reservorios de genes que pueden ser de gran utilidad  en un futuro.  3.‐  Razones  ecológicas  y  culturales  al  favorecer  el  desarrollo  demográfico  de  zonas desfavorecidas.    La  F.A.O.  es  el  principal  organismo  internacional  encargado  de  la  conservación  de los recursos genéticos animales que a su vez es uno de los principales componentes  en  los  programas  de  conservación  de  la  biodiversidad  cuyos  objetivos  son  la  conservación  de  la  diversidad  biológica,  el  uso  sostenible  de  sus  componentes  y  el  reparto  justo  y  equitativo  de  los  beneficios  que  genere.  Una  de  las  herramientas  utilizadas  en  la  consecución  de  estos  objetivos  y  del  mantenimiento  de  los  recursos  genéticos  es  la  clasificación  de  las  diferentes  razas  en  categorías  para  establecer  prioridades  en  función  de  su  estado:  Desaparecida,  crítica,  en  peligro,  crítica‐ mantenida,  en  peligro‐mantenida,  no  en  peligro  y  desconocido.  La  clasificación  está  basada en el tamaño de la población en el tamaño total de la población, el número de  hembras  reproductoras  y  la  tendencia  del  tamaño  de  la  población  (estable,  creciente,  decreciente).    La raza bovina de lidia se encuentra en la categoría de “no en peligro” y presenta  una serie de particularidades únicas comparada con el resto de las razas bovinas. En su  actual  distribución  y  características  han  influido  los  procesos  de  domesticación  y  los  posteriores movimientos humanos, la situación geográfica de la Península Ibérica al ser  el  nexo  entre  el  continente  europeo  y  africano,  el  objetivo  de  selección  basado  fundamentalmente  en  caracteres  de  comportamiento,  el  sistema  de  cría...  por  citar  algunos  de  los  más  destacados  que  han  hecho  que  la  raza  de  lidia  presente  unas  características particulares respecto a otras razas bovinas domésticas.     El  sistema  de  explotación  es  extensivo  convirtiéndola  en  una  raza  de  gran  rusticidad  capaz  de  adaptarse  a  diferentes  ambientes,  desde  provincias  frías  como  Segovia  a  zonas  más  templadas  como  Sevilla  y  Córdoba.  En  la  actualidad  es  en  Salamanca,  dehesas  extremeñas  y  la  zona  centro  oriental  de  Andalucía  donde  mayor 

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número de ganaderías se ubican, mientras que fuera de la Península Ibérica es en el sur  de Francia y Sudamérica.                    Figura 6: Ejemplar de la ganadería de Juan Pedro Domecq de origen Casta Vistahermosa.

  La selección del ganado de lidia además de tener en cuenta aspectos genealógicos  y  morfológicos,  se  realiza  valorando    caracteres  de  comportamiento  como  la  agresividad,  lo  que  ha  marcado  su  especificidad  respecto  a  otras  razas  donde  dicho  comportamiento  es  un  carácter  no  deseado.  Los  distintos  tipos  de  festejos  que  requieren  diferentes  comportamientos  unido  a  las  diferentes  maneras  de  entender  la  agresividad  en  la  lidia,  han  favorecido  la  formación  de  encastes  en  la  raza  de  lidia,  originados  a  partir  de  las  castas  o  “vacadas  fundacionales”,  que  se  han  mantenido  aislados  reproductivamente  en  las  diferentes  ganaderías  o  por  lo  menos  en  las  más  destacadas (Sagredo, 1991; http://www.toroslidia.com/)    En  la  actualidad  se  tienen  datos  de  compra  venta  de  ganado  entre  ganaderías  desde el siglo XIX, lo que permite establecer su “genealogía” y las influencias que han  tenido  en  su  formación  y  evolución.  No  obstante,  de  algunas  de  las  vacadas  fundacionales  se  han  perdido  los  descendientes  en  pureza  y  algunos  de  los  encastes  están  representados  por  una  ganadería,  como  es  el  caso  de  Miura  o  Pablo  Romero,  o  pocas (http://www.toroslidia.com/).      

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Figura 7: Ejemplar de la ganadería de Pablo Romero de origen Gallardo.

   

II.3.1 Diversidad Genética  En  el  estudio  de  la  biodiversidad  se  pueden  considerar  tres  componentes,  diversidad  taxonómica,  ecológica  y  genética.  La  F.A.O.  define  la  diversidad  genética  como la variedad genética en los distintos recursos génicos animales, por ejemplo, las  razas de una especie (Henson, 1992), que a nivel molecular se define como la relación  existente  entre  la  diversidad  y  la  cantidad  de  alelos  conservados  (Crossa  y  col.,  1993;  Smith, 1984). Los análisis de la variación génica pueden proporcionar información de la  estructura génica y de la historia evolutiva de las poblaciones.  

    II.3.1.1 Marcadores de Diversidad Genética II.3.1.1.1 Caracteres Morfológicos  El  estudio  de  las  diferencias  morfológicas  en  una  población  se  ha  utilizado  tradicionalmente para  la clasificación de las especies, considerando especies distintas a  aquellas  que  mostraban  caracteres  morfológicos  diferenciables  entre  otras  particularidades. 

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Los caracteres morfológicos pueden ser agrupados (Sánchez Belda, 1984):  1.‐ Caracteres étnicos generales: Hacen referencia al perfil, tamaño, proporciones, masa  y  hueso,  y  las  medidas  corporales  basadas  en  características  del  tamaño  y  proporciones.  2.‐ Caracteres étnicos regionales: Estudia las particularidades regionales del individuo,  como son : Cabeza, cuello, tronco y extremidades.                    Figura 8: Ejemplar de la ganadería Barcial de origen Vazqueño con cruces de Vistahermosa. 

  En el caso del toro de lidia resulta de especial interés el estudio de determinadas  características  morfológicas  que  en  otras  especies  son  secundarias,  como  las  astas,  además de la coloración de las capas dada la gran variedad de coloraciones aceptadas  en el prototipo racial, mientras que en la mayoría de las razas bovinas son restringidas.  La  combinación  de  estos  caracteres  regionales  y  generales  establece  el  morfotipo  y  prototipo racial.    La problemática principal en el uso de estos caracteres radica en que el morfotipo  expresa  dos  tipos  de  rasgos,  unos  más  definidos,  claros  y  constantes,  que  son  los  étnicos,  y  otros  convencionales,  comunes  y  colectivos  a  todos  los  individuos,  y  por  tanto,  compartidos  con  otras  razas.  Estas  descripciones  están  sometidas  a  una  carga  subjetiva  importante,  que  puede  llegar  a  hacer  asociaciones  filéticas  erróneas  y  en  su  manifestación además del componente genético existe uno ambiental.  

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II.3.1.1.2 Polimorfismos de Naturaleza Proteica  A mediados del siglo XX se produjo un gran avance en el desarrollo de técnicas  laboratoriales  moleculares  que  facilitaban  la  identificación  de  las  diferencias  bioquímicas de las especies animales. Estas se dividen en dos grupos:  a) Grupos Sanguíneos  Los grupos sanguíneos son una manifestación directa del genotipo, no están sujetos  a influencias ambientales, se heredan de manera mendeliana, son codominantes y  se expresan durante todo la vida del animal.     b) Polimorfismo bioquímicos  Comprenden  principalmente  las  proteínas  del  plasma  sanguíneo,  eritrocitos  y  leucocitos. Las diferentes formas alélicas de la proteínas se evidenciaban mediante  técnicas electroforéticas (Harris, 1966; Lewontin y Hubby, 1966).  

Aunque en su momento fueron ampliamente utilizados, su declive se inició con  la  llegada  de  los  marcadores  moleculares  de  ADN  debido  a  las  desventajas  que  presentaban frente a estos, como mayores necesidades de infraestructura laboratorial,  complejidad de las técnicas o el escaso polimorfismo que son capaces de identificar.      

II.3.1.1.3 Marcadores Moleculares de ADN  El  desarrollo  de  la  biotecnología  durante  los  30  últimos  años  y  su  aplicación  al  estudio del ADN ha permitido un gran avance en la identificación de polimorfismos en  los genomas de las principales especies domésticas y concretamente en la identificación  de marcadores moleculares.     Un marcador molecular de ADN es un fragmento de ADN cuya transmisión de  una generación a otra es posible seguir (Griffiths, 2007). Se caracterizan por tener una  localización  cromosómica  fija    y  poder  presentar  diferentes  variantes  o  alelos  que 

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determina  su  elevado  polimorfismo,  además  se  deben  identificar  de  una  manera  sencilla,  rápida  y  económica.  Se  han  convertido  en  la  herramienta  más  utilizada  para  estudios filogenéticos, análisis de variabilidad genética en poblaciones, establecimiento  de  mapas  genómicos,  así  como  para  el  diagnóstico  de  determinadas  enfermedades  hereditarias (William Klug, 2005).    En  mamíferos,  aproximadamente  el  30%  de  su  ADN  corresponde  a  genes  o  secuencias  relacionadas  con  ellos,  siendo  la  parte  codificante  la  que  se  encuentra  en  menor  proporción  frente  a  la  no  codificante  (promotores,  intensificadores,  pseudogenes,...)  (William  Klug,  2005).  A  partir  de  estimaciones  realizadas  de  los  resultados  obtenidos  con  el  proyecto  genoma  humano,  el  número  de  genes  en  mamíferos  variaría  entre  35.000‐40.000  (Roest  y  col.,  2000;  Genome  International  Sequencing  Consortium,  2001;  Venter  y  col.,  2001).  El  70%  restante  del  ADN  es  extragénico  o  no  codificante  y  está  representado  por  secuencias  repetidas  de  manera  moderada  o  alta  y  por  ADN  de  copia  única.  Es  en  este  ADN  donde  se  acumula  la  mayor parte de la variabilidad genética ya que el hecho de presentar un alelo u otro no  beneficia  ni  perjudica  al  individuo  y  por  tanto  no  están  sometidas  a  ningún  tipo  de  presión de selección.    Son  numerosos  los  marcadores  moleculares  descritos  como  los  RFLPs  (Restriction  Fragment  Lenght  Polymorphisms  o  Fragmentos  de  Restricción  de  Longitud  Variable)  (Quinn  y  White,  1987),  RAPDs  (Random  Amplified  Polymorphic  DNA o Polimorfismos de ADN amplificados de forma aleatoria) (Welsh y McClelland,  1990;  Williams  y  col.,  1990)  o  AFLPs  (Amplified  Fragment  Length  Polymorphisms)  (Vos y col., 1995), todos ellos caracterizados por no precisar conocimientos previos del  genoma  a  analizar.  En  estudios  poblacionales  los  marcadores  más  utilizados  son  los  microsatélites, por sus características, y de más reciente aparición los polimorfismos de  un solo nucleótido (Single Nucleotide Polymorphism o SNPs) (Vignal y col., 2002).    Los marcadores moleculares se pueden clasificar de diferentes formas en función  del criterio que se utilice (Vignal y col., 2002): 

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  a) Según su localización:  TIPO I: Se localizan en zonas codificantes. Muy utilizados para conectar mapas  homólogos de diferentes especies o regiones de elevada homología.  TIPO II: Localizados en zonas no codificantes    b) Según el tipo de variación de la secuencia de ADN:  Polimorfismos de un solo nucleótido o SNPs (Single Nucleotide Polymorphism)  Inserciones o deleciones que pueden afectar a una o varias bases.  Elementos repetidos: Son motivos de ADN que se repiten y varían el número de  repeticiones o el motivo de la repetición.     c) Según el tipo de acción génica:  Dominantes:  No  son  capaces  de  diferenciar  al  homocigoto  del  heterocigoto  (RAPD´s).   Generalmente son bialélicos  Codominates: Diferencian al homocigoto del heterocigoto (microsatélites).    d) Según el número de variantes  Bialélicos: Presenta dos alelos (RFLP´s y SNPs)  Multialélicos:  Presentan  un  número  variable  de  alelos:  Microsatélites,  minisatélites.    

II.3.1.1.3.1  Polimorfismo  de  un  solo  nucleótido  (Single  Nucleotide  Polymorphism o SNPs).  El polimorfismo de un solo nucleótido se define como el cambio de una base en  una  posición  concreta  de  un  fragmento  de  ADN.  Las  diferentes  posibilidades  determinarán  los  distintos  alelos  siempre  y  cuando  la  frecuencia  del    alelo  menos  frecuente  sea  igual  o  superior    al  1%  (Benjamín  Lewin,  2003).  Aunque  a  nivel  teórico  podemos encontrar cuatro alelos por SNP, correspondientes a los cuatro nucleótidos, la 

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baja tasa de sustitución nucleotídica por nucleótido y año en una posición neutra (1 x  10‐9 – 5 x 10‐9) hace que la gran mayoría de los marcadores tipo SNPs sean bialélicos.  Representan la variación más común, en el genoma humano se estima que existen  1,42  millones  de  SNPs  (Sachidanandam  y  col.,  2001),  con  una  distribución  no  homogénea  a  lo  largo  del  genoma,  siendo  mayor  la  frecuencia  en  aquellas  zonas  que  contienen genes, donde se ha estimado que es de un SNP cada 0,5‐1,2 Kb. (Kruglyak,  1997;  Nickerson  y  col.,  1998;  Cargill  y  col.,  1999;  Halushka  y  col.,  1999;  The  International SNP Map Working Group, 2001).     La  mayor  parte  de  los  SNPs  descritos  en  bovino  provienen  del  estudio  de  las  secuencias  de  determinados  genes  aislados  cuyo  número  está  aumentando  considerablemente gracias a la secuenciación del genoma de la especie bovina (Taylor  y col 2006; Morsci y col. 2006; Liu y col., 2007; Moon y col., 2007; Allan y col 2007;)    En  un  reciente  trabajo  de  identificación  de  SNPs  bovinos  a  partir  de  secuencias  ESTs  (Expressed  Sequence  Tags)  y  ARNm  (328.550  secuencias)  presentes  en  base  de  datos  públicas  (NCBI) se  identificaron  un  total de  523.448  SNPs  de  los cuales  285.408  los consideran de baja calidad al localizarse dentro de una ventana de 10 pares de bases  donde  aparecen  3  o  más  SNPs  y  por  tanto  pueden  deberse  a  una  baja  calidad  de  la  secuencia (Rachel y col. 2004). De los 238.040 restantes un total de 58.747 producían un  cambio aminoacídico. Excluyendo los de baja calidad y aquellos que solo aparecían en  una ocasión, la frecuencia de transiciones fue de 0,670 y la de transversiones de 0,330 lo  que  está  en  concordancia  con  los  datos  obtenidos  en  genes  humanos  en  ese  mismo  artículo.    Los SNPs han sido propuestos en lugar de los microsatélites para la identificación  genética y/o controles de paternidad (Fries y col., 2001; Heaton y col., 2002; Werner y  col.,  2004).  Werner  y  col.  a  partir  de  un  de  screening  de  91,13  kb.  Encontraron    531  SNPs  sobre  los  que  se  realizó  una  selección,    junto  con  43  previamente  identificados,  utilizando el siguiente criterio:   a) El alelo más raro debía tener una frecuencia superior a 0,1. 

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b) Los SNPs no debían de estar ligados.      Como resultado se obtuvieron un total de 37 SNPs, uno específico de género, con  una probabilidad de compartir el mismo genotipo entre dos individuos de 10‐13 y una  potencia de exclusión en controles de paternidad superior al 99,99 %.    Su utilidad para realizar mapas genéticos ha quedado reflejado en el cálculo de  que 1.000 SNPs bien espaciados con la menor frecuencia alélica superior a 0,2 pueden  producir  el  mismo  poder  de  ligamiento  que  un  mapa  de  300  marcadores  de  tipo  microsatélite  (Kruglyak,  1999;  Brookes  y  col.,  2001),  con  la  ventaja,  frente  a  otros  marcadores, de que cubren todo el genoma.    Una de las grandes ventajas de los SNPs radica en la posibilidad de automatizar  su  identificación  mediante  técnicas  de  elevado  rendimiento  y  bajo  coste,  destacando  entre  otras  técnicas  los  microarrays  (Lindroos  y  col.,  2003),  la  pirosecuenciación  (Ronaghi  y  col.,  1996;  Wasson  y  col.,  2002),  las  sondas  marcadas  con  fluorocromos  (Tyagi y Kramer, 1996; Marras y col., 2003), sondas Taqman (Livak, 1999; Ranade y col.,  2001) o la técnica Primer‐extension o minisecuenciación (Ronaghi 2001). La tendencia  es que en un futuro próximo sustituyan a los microsatélites en el análisis de diversidad  genética de poblaciones,  de compatibilidad genealógica, etc., y un ejemplo es que ya se  han  propuesto  conjuntos  estandarizados  de  SNPs  como  huellas  genéticas  para  la  identificación animal (Fries y col., 2001).   

  II.3.1.1.3.2. Elementos repetidos  La mayor parte del ADN genómico es no codificante y está compuesto por copias  únicas  o  repetidas.  Dentro  de  estas  últimas  podemos  encontrar  distintos  tipos  en  función del tipo de repetición, así tenemos aquellas que se repiten de manera dispersa,  como los elementos nucleares cortos o largos dispersos (LINES y SINES) o aquellas que  se  repiten  en  tándem  a  partir  de  un  bloque  de  secuencia  simple  o  moderadamente  compleja  pudiendo  alcanzar  grandes  longitudes  como  en  el  caso  del  ADN  satélite  o 

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más  cortas  como  los  minisatélites  y  microsatélites.  Dada  la  variedad  que  se  puede  identificar  en  el  número  de  repeticiones  entre  los  diferentes  individuos,  los  elemento  repetidos se han utilizado como marcadores moleculares, siendo los microsatélites los  más utilizados.     

II.3.1.1.3.2.1 ADN Satélite Se denomina así porque tras una centrifugación en gradientes de cloruro de cesio  forma  una  banda  “satélite”  separada  del  resto  de  ADN.  Se  localiza  en  el  centrómero  formando parte de la heterocromatina y en los telómeros (Griffiths, 2002).    En  el  genoma  bovino  se  han  descrito  varios  ADN  satélites  que  en  su  totalidad  comprenden el 12% del genoma bovino. Jobse y col. (1995) describen 7, algunos de los  cuales comparten subestructuras como una subunidad de repetición de 31 nucleótidos  que  se  cree  fue  originada  a  partir  de  otra  subunidad  de  23  nucleótidos.  Su  configuración actual se origina a través de procesos de recombinación que ha afectado  a  subunidades  de  repetición,  a  SINES  (Short  Interpersed  Nuclear  Elements)  e  incluso  microsatélites.  El  estudio  de  la  evolución  de  estos  elemento  ha  sido  utilizado  en  trabajos de filogenia en especies próximas de bovinos. 

  II.3.1.1.3.2.2 Minisatélites Los  minisatélites  son  secuencias  de  entre  10  y  250  pares  de  bases  repetidas  en  tándem,    que  alcanzan  una  longitud  de  hasta  20  kb.,  presentan  una  elevada  tasa  de  mutación (10‐2 por generación) que depende del número de repeticiones y se localizan  en las regiones teloméricas y subteloméricas (Griffiths, 2007).     El  primer  minisatélite  descrito  fue  un  monómero  repetido  de  33  nucleótidos  localizado  en  un  intrón  del  gen  de  la  mioglobina  humana  (Weller  y  col.,  1984),  que  permitió la detección de múltiples loci polimórficos cuando fue utilizado como sonda  (Jeffreys y col., 1985).    

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Se  han  utilizado  para  crear  el  “DNA  fingerprinting”  o  “la  huella  de  ADN”,  aunque actualmente se emplean otros marcadores para dicho fin. Su análisis se realiza  por  técnicas  de  transferencia,  Southern  blotting  (Southern,  1975),  permitiendo  el  análisis  de  varios  loci  simultáneamente.  Presenta  una  serie  de  dificultades  técnicas  al  ser  laboriosa,  precisar  de  una  gran  cantidad  de  ADN  y  ser  costosa,  lo  que  unido  a  la  alta tasa de mutación que dificulta la interpretación, standarización y  la repetibilidad  de  los  resultados,  no  favorece  la  transferencia  de  información  entre  laboratorios  y  plantea  problemas  en  las  evaluaciones  estadísticas  cuando  se  realiza  el  estudio  de  poblaciones (Lewontin y Hartl, 1991). 

II.3.1.1.3.3.3. Microsatélites Son  repeticiones  en  tándem  de  bloques  de  secuencia  de  1  a  6  nucleótidos,  la  variación en el número de repeticiones da lugar a los diferentes alelos. Se encuentran  ampliamente distribuidos por todo el cromosoma excepto en las regiones teloméricas,  constituyendo un 0,3% del genoma nuclear. (Tautz, 1989)  En función de la secuencia de repetición se diferencian tres tipos:    1.‐ Perfecta:  La secuencia repetida no sufre ninguna interrupción, constituyen la  mayor  parte  de  los  microsatélites  (70‐80%)  (Weber,  1990;  Winterö  y  col.,  1992;  Fredholm y Winterö, 1995).    2.‐  Imperfectas:  Presentan  una  interrupción  que  puede  variar  de  uno  a  tres  nucleótidos, constituyendo el 20 ‐ 30% de los microsatélites.    3.‐ Compuestas: La secuencia repetida en tándem se encuentra interrumpida por  otras  secuencias  repetidas  de  distinto  tamaño,  subdividiéndose  a  su  vez  esta  clase en  perfectas e imperfectas. Su porcentaje es minoritario respecto a las otras dos.    Las  repeticiones  de  tipo  (dC‐dA)n  o  (dG‐dT)n  constituyen  la  mayoría  de  las  repeticiones  dinucleotídicas  del  genoma  de  los  mamíferos,  estimándose  que  hay  de  35.000 a 50.000 distribuidas uniformemente cada 100 Kb. (Hamada y col., 1982; Tautz y 

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Renz,  1984;  Tautz,  1989;  Weber,  1990;  Weissenbach  y  col.,  1992).  Existe  un  elevado  grado de conservación de microsatélites entre especies próximas, por lo que se pueden  utilizar  cebadores  heterólogos  para  su  amplificación  en  grupos  taxonómicos  cercanos  (Moore y col., 1991; Stallings y col., 1991). Entre vacuno y ovino pueden utilizarse más  de  un  60%  de  cebadores  heterólogos  (Moore  y  col.,  1991), mientras  que  en  el  caso  de  rata y ratón sólo un 12 ‐ 16% (Kondo y col., 1993).     a) Origen del polimorfismo de los microsatélites  Existen dos teorías que explican los cambios en el número de repeticiones y por  tanto la aparición de nuevos alelos:    ‐  Sobrecruzamiento  desigual  entre  cromátidas  hermanas  en  la  meiosis.  Afecta  sobre  todo  a  individuos  heterocigotos  con  tamaños  alélicos  muy  diferentes  (Valdes  y  col., 1993). Provoca  una mayor homogeneidad del tamaño entre ambos alelos (Smith,  1976;  Harding  y  col.,  1992;  Jeffreys  y  col.,  1994)  sin  cambiar  el  tamaño  medio  de  los  alelos.    ‐ Deslizamiento de la polimerasa durante la replicación (Figura 9). Es la teoría  más  aceptada  y  se  debe  al  apareamiento  incorrecto  de  las  hebras  de  ADN  durante  la  replicación  provocando  el  deslizamiento  o  “slippage”  de  la  polimerasa  (Levinson  y  Gutman,  1987a;  Levinson  y  Gutman,  1987b;  Henderson  y  Petes,  1992).  En  más  de  un  85%  de  los  deslizamientos  se  produce  la  ganancia  o  pérdida  de  una  unidad  de  repetición (Weber y Wong, 1993), y en menor proporción afectan a más de un unidad  de repetición.     

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  Figura 9: Deslizamiento de la polimerasa durante la replicación generando una nueva  repetición o su desaparición en la cadena de nueva síntesis (en cursiva). 

  b) Propiedades de los microsatélites  Presentan una serie de características que les  confieren un  grado de preferencia  frente a otros marcadores:   ‐ Se encuentran ampliamente distribuidas por todo el genoma y de manera más o  menos homogénea, uno cada 10 ó 20 Kb. (Edwards y col., 1992; Bowcock y col., 1994;  Forbes y Johnson, 1995)   ‐  La  mayoría  tienen  un  efecto  neutro  frente  a  la  selección,  es  decir  el  hecho  de  poseer un alelo u otro ni beneficia ni perjudica al individuo.   ‐ Su identificación se puede automatizar de manera relativamente sencilla, lo que  permite  procesar  un  gran  número  de  muestras  en  poco  tiempo  y  con  bajo  coste.  Además  los  resultados  se  pueden  estandarizar  y  así  comparar  o  intercambiar  entre  diferentes laboratorios .     ‐  Poseen  un  elevado  polimorfismo  como  consecuencia  de  una  alta  tasa  de  mutación,  10‐3  a  10‐5  (Edwards  y  col.,  1992;  Bowcock  y  col.,  1994;  Forbes  y  Johnson,  1995).  Esta  característica  les  hace  especialmente  deseables  en  el  caso  de  poblaciones  donde  el  nivel  de  endogamia  es  alto,  o  para  diferenciar  poblaciones  estrechamente  relacionadas.  

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  ‐  Son marcadores codominantes, de manera que un alelo no enmascara al otro y  se pueden identificar simultáneamente en el caso de los individuos heterocigotos.    Todas  estas  ventajas  han  determinado  que  actualmente  sea  el  marcador  de  elección para numerosos estudios genéticos, mapeo genético (Weissenbach y col., 1992,  Holmberg  y  col.,  2007;  Guziewicz  y  col.,  2007),  análisis  de  ligamiento  (Bailey  y  col.,  1997;  Sherman    y  col.,  2004;  Leonard    y  col.,  2005;  Thévenon  y  col.,  2007),  análisis  de  filiación  (Edwards  y  col.,  1992;  Bicalho  y  col.,  2006),  análisis  genético  de  poblaciones  (Bruford  y  Wayne,  1993;  Cañón  y  col.,  2001;  Beja  Pereira  y  col.  2003;  Marletta  y  col.  2006), etc.  

c) Problemática del análisis de los microsatélites  En el trabajo laboratorial con los microsatélites es necesario tener en cuenta una  serie de aspectos con el fin de evitar errores .     

C.1. Presencia de alelos nulos   La zona de hibridación de los cebadores puede sufrir variaciones provocando la  pérdida  de  homología  con  los  cebadores  impidiendo  su  unión  (Callen  y  col.,  1993;  Koorey  y  col.,  1993).  Esto  produce  errores  en  el  genotipado  de  los  individuos  al  considerar  individuos  heterocigotos  como  homocigotos,  lo  que  altera  los  análisis  posteriores que se realicen (Callen y col., 1993; Paetkau y Strobeck 1995; Pemberton y  col.,  1995).  El  diseño  de  una  nueva  pareja  de  cebadores  evitando  la  zona  alterada  soluciona el inconveniente.   

 C.2. Adición de Adenina a las cadenas amplificadas durante la PCR   La  polimerasa  añade  una  adenina  terminal  al  final  de  cada  fragmento  amplificado durante la PCR, este proceso es imperfecto ya que no se produce en todos  los fragmentos por lo que un mismo alelo puede presentarse de dos maneras, es decir  con un nucleótido más o menos, lo que complica el análisis (Ginot y col., 1996; Gill y  col., 1997). Esta situación se puede solventar aumentado el tiempo final de extensión de  la PCR con el fin de que en todos los fragmentos se adicione la adenina final. 

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  C.3. Productos fantasma o ʹstutterʹ  Durante la extensión del motivo repetido del microsatélite en la PCR se producen  deslizamientos  de  la  polimerasa  generando  fragmentos  de  diferentes  tamaños  al  amplificar distinto número repeticiones, generalmente de 1 a 4 veces más cortos.  La imagen que genera este deslizamiento es una escalera de bandas fantasmas o  tartamudas o ʹstutterʹ (Murray y col., 1993; Walsh y col., 1996), que puede complicar la  determinación de alelos de tamaños parecidos (figura 10).     En general la presencia de bandas fantasmas sigue ciertas reglas genéricas como  ser  más  comunes  en  microsatélites  cuya  repetición  es  un  dinucleótido,  aunque  esto  puede variar si las repeticiones no son perfectas (Walsh y col., 1996) o ser más intensas  al  aumentar  el  número  de  repeticiones,  es  decir  según  se  incrementa  la  longitud  del  alelo (Murray y col., 1993).   

  Figura 10: Imagen de un microsatélite obtenida en un secuenciador automático  de un individuo heterocigoto. En rojo aparece el tamaño en pares de bases de  los  alelos  y  en  negro  las  bandas  sombra  o  stutter  bands  que  corresponden  a  una, dos o tres repeticiones menos que el verdadero alelo. 

 

C.4. Mutaciones  Son la fuente principal de variación y provocan la aparición de nuevos alelos de  diferente  longitud.  Hay  una  gran  variación  en  las  estimas  de  la  tasa  de  mutación  de  microsatélites,  de  10‐2  eventos  por  locus  y  por  replicación  en  sistemas  in  vivo  de  Escherichia coli (Levinson y Gutman, 1987b), 10‐4 ‐ 10‐5 en levaduras (Henderson y Petes, 

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1992; Strand y col., 1993), a 6 x 10‐6 en Drosophila (Schug y col., 1997), de 10‐3 a 10‐5 en  humanos  (Dallas,  1992;  Edwars,  1992;  Hearne  y  col.,  1992;  Mahtani  y  Willard,  1993;  Weber y Wong, 1993; Krugliak y col., 1998; Xu y col., 2000; Zhivotovsky y col., 2003), en  cualquier  caso  muy  elevada  si  se  compara  con  la  tasa  de  mutaciones  puntuales  en  genes codificantes.    

II.3.1.1.4 Diversidad Genética en el Cromosoma Y En los mamíferos el sexo masculino es heterogamético (XY) respecto al femenino  que  es  homogamético  (XX).  El  cromosoma  Y  se  considera  haploide  y  en  él  reside  la  información para la diferenciación testicular y determina la masculinidad mediante un  efecto dominante, a través de la acción de un  único gen, el SRY  (Cai  y col., 2006). En  ambos  cromosomas  sexuales,  a  pesar  de  sus  diferencias,  se  identifica  una  región  homóloga  denominada  pesudoautosómica  que  posibilita  el  alineamiento  de  los  cromosomas  sexuales  durante  la  meiosis  (Ellis  y  Goodfellow,  1989;  Rappold,  1993)  y  por tanto los procesos de recombinación, el resto del cromosoma constituye la región  no recombinante. Esta región que en los bovinos representa aproximadamente un 95%  del  cromosoma  (Liu  y  col.  2003)  es  de  herencia  paterna  y  se  transmite  en  bloque  formando un haplotipo que no varía excepto por la acumulación de mutaciones (Cai y  col.,  2006).  Se  estima  que  un  40%  del  cromosoma  Y  bovino  está  compuesto  por  secuencias repetidas (Mathews y col. 1992).     Desde la descripción de los primeros polimorfismos en el cromosoma Y humano  (Casanova y col., 1985; Seielstad y col., 1994) se ha producido un enorme incremento de  su número, clasificándose en función de sus características de mecanismo mutacional  y/o del número de alelos que presentan (Jobling y Tyler‐Smith, 1997; Hurles y Jobling,  2001):     1.‐ Marcadores de evento único de mutación o marcadores bialélicos o polimorfismos  binarios:  Son  los  polimorfismos  de  un  solo  nucleótido  o  SNPs  y  los  eventos  de  inserción/deleción, como los elementos Alu (YAP) (Hammer, 1994). Presentan baja tasa 

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de mutación, de 5 × 10‐7 a 2 x 10‐8 por sitio y por generación (Hammer, 1994; Thomson y  col., 2000), por lo que se considera que son debidos a eventos únicos o casi únicos en la  evolución.  Las  combinaciones  de  marcadores  bialélicos  se  llaman  haplogrupos  y  definen líneas estables monofiléticas de cromosomas Y.     En el ganado bovino están descritos diversos SNPs en el cromosoma Y. En la base  de  datos  IBISS  (Interactive  Bovine  In  Silico  SNP  Database),  se  clasifican  según  su  frecuencia de aparición en un total de 23 secuencias analizadas. Incluso se han descrito  SNPs específicos de género (Werner y col., 2004) y un polimorfismo en la secuencia del  gen SRY que diferencia Bos taurus de Bos indicus (Tanaka y col., 2000)    2.‐  Marcadores  multialélicos  (Jobling  y  Tyler‐Smith,  1997):  Presentan  una  tasa  de  mutación más alta y un mayor número de alelos que los marcadores binarios, y entre  estos  están  los  minisatélites  y  microsatélites.  La  combinación  de  la  información  de  marcadores  polimórficos  a  lo  largo  de  una  hebra  no  recombinante  constituye  un  haplotipo.    En el ganado bovino se han descrito diferentes microsatélites con distintos grados  de  polimorfismo  (Liu  y  col.  2003),  destacando  que  aquellos  situados  en  la  región  pseudoautosómica  son  más  polimórficos  (35,3%)  que  los  situados  en  la  región  específica del cromosoma Y (19,6%) (Liu y col., 2002; Liu y col., 2003).    Desde la década de los 90 en que se iniciaron los estudios del cromosoma Y hasta  la  actualidad,  han  sido  numerosos  los  trabajos  realizados  en  poblaciones  vacunas  (Bradley  y  col.,  1994;  Kemp  y  col.,  1994;  Hanotte  y  col.,  2000;  Verkaar  y  col.,  2004a;   Anderung y col., 2007). Muchos de ellos se han desarrollado con el fin de esclarecer la  filogenia  de  los  bovinos  (Verkaar  y  col.,  2004a,  Verkaar  y  col.,  2004b,  Nijman  y  col.,  2003,).  Estos  trabajos  están  basados  principalmente  en  la  identificación  de  SNPs  en  secuencias del cromosoma Y, ya que los microsatélites nos pueden ayudar en el estudio  del origen de las especies si existen alelos especie‐específicos fijados y esto no siempre  sucede. (Edwards y col., 2000., Vila y col., 2003; Verkaar, 2003). 

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  También  se  han  utilizado  para  detectar  mezcla  entre  poblaciones,  ya  que  diferentes poblaciones tienden a presentar distribuciones de haplotipos o haplogrupos  muy diferentes (Hanotte y col. 2000, Verkaar y col. 2003, ). El análisis de marcadores de  tipo  microsatélite  localizados  en  el  cromosoma  Y  permite  obtener  una  perspectiva  diferente del uso de marcadores autosómicos o del ADN mitocondrial. El estudio de su  polimorfismo revela las influencias paternas que ha tenido una raza o población y las  frecuencias  de  los  diferentes  haplotipos  permite  analizar  las  diferencias  con  otras  poblaciones o entre las subpoblaciones que pueden subyacer en una raza.     En  el  estudio  del  proceso  de  difusión  de  los  bovinos  a  través  del  continente  europeo a partir de las poblaciones domesticadas originalmente, se han identificado a  través del análisis de secuencias no codificantes del cromosoma Y dos haplotipos que  muestran  una  clara  distribución  racial  y  geográfica  (Gotherstrom  y  col.,  2005).  En  las  razas del norte del continente se identifica uno de los haplotipos, denominado Y1, y en  las  del  sur  el  haplotipo  Y2.  Entre  las  diversas  hipótesis  que  podrían  explicar  esta  distribución, la más pausible señala que el haplotipo Y1 era el predominante entre los  bovinos europeos mientras que los bovinos que llegan al continente desde los orígenes  de domesticación portaban el haplotipo Y2. En el norte se produce una introgresión del  haplotipo Y1 al cruzarse machos locales con las hembras domésticas, mientras que en  el  sur  no  se  da  esa  impronta  permaneciendo  como  mayoriatrio  el  haplotipo  Y2.  El  estudio  de  restos  arqueológicos  han  confirmado  la  presencia  del  haplotipo  Y1  en  el  continente  europeo  de  manera  mayoritaria  aunque,  para  confirmar  la  hipótesis,  sería  necesario  comprobar  su  ausencia  o  baja  frecuencia  en  los  orígenes  de  domesticación  (Oriente Próximo) pero el pobre estado de conservación de las muestras arqueológicas  allí encontradas no lo ha permitido hasta el momento.     

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II.3.1.1.5 ADN Mitocondrial II.3.1.1.5.1 Organización del ADN mitocondrial Las  mitocondrias  son  organelas  intracelulares  presentes  en el  citoplasma  celular  en  número  variable  en  cuyo    interior  presentan  una  doble  hélice  circular  de  ADN.  Según  la  teoría  endosimbionte  se  originaron  a  partir  de  bacterias  aerobias  que  se  adaptaron  a  vivir  en  simbiosis  en  el  citoplasma  de  un  primitivo  fagocito,  hace  1500  años  millones  de  años,  integrándose  por  tanto  en  la  célula  hospedadora  y  produciéndose una transferencia de genes hacia el genoma nuclear (Strachan y Read,  1996).     

  Figura 11: Representación del ADN mitocondrial bovino.

  El  ADN  circular  de  doble  cadena  de  las  mitocondrias  presenta  una  serie  de  particularidades  respecto  al  ADN  nuclear,  sus  genes  no  poseen  intrones,  las  dos  cadenas de ADN se denominan Ligera (L) y pesada (H) siendo una rica en purinas y la  otra en pirimidinas y su herencia es exclusivamente vía materna. En los bovinos, como  en  el  resto  de  mamíferos,  contiene  32  genes  que  codifican  para  los  22  ARN  transferentes, dos para los ARN ribosómicos 12 y 16S, y 13 para enzimas implicadas en  la  cadena  de  transporte  de  electrones,  fosforilación  oxidativa  y  producción  de  ATP  (Anderson y col., 1982). 

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La  secuencia  primaria  del  genoma  mitocondrial  presenta  un  bajo  número  de  nucleótidos, lo que se piensa que es el resultado de una fuerte presión para la economía  del  tamaño  del  genoma,  en  el  caso  del  ganado  vacuno  es  de  ∼16.338  nucleótidos  (Anderson y col. 1982).   

II.3.1.1.5.2 La Región de Control o D-loop Es la única región no codificante del ADN mitocondrial y su nombre lo recibe de  la  estructura  que  forma  durante  la  replicación  el  ADN  mitocondrial.  De  los  distintos  elementos que lo componen destacan dos promotores principales de la transcripción, el  origen  de  replicación  de  la  cadena  pesada  (OH),  dos  estructuras  en  forma  de  trébol  termodinámicamente  estables,  cajas  de  secuencias  conservadas  (CSB)  y  secuencias  conservadas  de  terminación  (TAS)  (Chang  y  Clayton,  1985;  Chang  y  col.,  1985;  Mignotte y col., 1990).    La tasa de evolución de esta región es constante y se estima que en en vacuno es  de  1,5  x  10‐7  por  posición  nucleotídica  y  año  (Bradley  y  col.  1996;  Kim  y  col,  2003),  mientras que en otras especies como en los lobos es de 5 x 10‐8 ‐ 7,1 x 10‐8 (Vilà y col.,  1999; Savolainen y col., 2002) y en humanos las estimas la han cifrado entre 1,7 x 10‐8 a  33 x 10‐8 por sitio y por año (Stoneking y col., 1992; Tamura y Nei, 1993; Ingman y col.,  2000).     Según  la  secuencia  bovina  de  referencia,  la  región  de  control  o  d‐loop  mide  aproximadamente  ∼909  pb  de  longitud  y  se  extiende  entre  las  posiciones  15.792  a  16.338  y  1  a  363  (Anderson  y  col.,  1982).  Presenta  zonas  altamente  variables  entre  individuos,  presumiblemente  debido  a  la  existencia  de  una  menor  fuerza  selectiva  sobre esta región.     Se pueden distinguir tres regiones en la región de control  o d‐loop (Steinborn y  col., 1998):    1. El dominio izquierdo que abarca del nucleótido 15792 al 16158. 

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Contiene la región 3´ de la estructura en forma de trébol (15958 a 16086), la secuencia  asociada  a  terminación  TAS‐A  (16094‐16108)  y  las  zonas  de  unión  de  proteínas  llamadas  mt  5  (16023‐16043)  y  mt  6  (15996‐16013).  Es  en  el  último  tercio  del  dominio  izquierdo,  iniciándose  en  el  final  del  motivo  mt5,  donde  reside  la  mayor  parte  de  la  variabilidad observada en este dominio.    2.  La  región  central  comprende  del  nucleótido16159  al  59.  Dentro  de  sus  269  bases  podemos  identificar  de  la  caja  B  a  la  F  con  un  nivel  de  polimorfismo  medio  excepto  en  las  cajas  B  y  D.  Destaca  la  presencia  de  un  bloque  de  secuencias  conservadas que comprende del nucleótido 9 al 36, idéntica a la encontrada en cerdos.    3. El dominio derecho se inicia en el nucleótido 60 y finaliza en el 363. Podemos  encontrar la zona donde se sitúan los promotores de la cadena pesada y ligera (HSP y  LSP), el origen de replicación de la cadena pesada OH que se sitúa dentro de la región  5´ de la estructura en forma de hoja de trébol. Además se identifica una nueva región  de  unión  de  proteínas  llamada  mt4  y  dos  secuencias  diana  para  el  factor  A  de  transcripción mitocondrial.    Cabe  destacar  la  presencia  del  Bloque  1  y  del  Bloque  2+3  que  corresponden  a  bloques  de  secuencias  conservadas.  El  bloque  1  corresponde  a  una  zona  de  unión  de  proteínas  bastante  conservado.  El  boque  2+3,  el  cual  en  determinados  mamíferos  aparece separado y en los artiodáctilos aparece unido, está implicado en la formación  de híbridos ADN‐ARN y en el procesamiento del ARN mitocondrial.    Los  primeros  estudios  del  ADN  mitocondrial  se  realizaron  mediante  RFLP´s  (Avise  y  col.,  1979;  Avise  y  col.,  1979a;  Brown  y  Wright,  1979),  sentando  la  base  de  posteriores  estudios  que  utilizaron  el  ADN  mitocondrial  como  una  herramienta  molecular. El paso al análisis de las secuencias del ADN mitocondrial se realizó cuando  Kocher  y  col.  en  1989  diseñaron  una  pareja  de  cebadores  muy  conservados  en  diferentes taxones. La ausencia de recombinación, la herencia exclusivamente materna  y  la  facilidad  que  ya  existía  para  amplificar  el  ADN  mitocondrial  mediante  una  PCR 

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(Reacción en Cadena de la Polimerasa), provocó el desarrollo de una gran número de  trabajos como demuestra las gran cantidad de secuencias remitidas a GenBank durante  la década de los 90. Debido al hecho de poseer múltiples copias de ADN mitocondrial  en  la  célula  su  uso  se  extendió  a  casos  forenses  al  tratarse  de  situaciones  donde  las  muestras  están  muy  degradas  y  en  pequeñas  cantidades.  Se  emplea  de  manera  rutinaria tanto en humanos como en animales (Bär y col., 2000; Savolainen y col., 1997;  Schneider y col., 1999; Savolainen y col., 2000). 

  II.3.1.1.5.3 Evolución en el género Bos a partir del estudio del ADN mitocondrial El  ADN  mitocondrial  ha  permitido  confirmar  las  evidencias  mostradas  por  los  restos arqueológicos en el origen y evolución del género Bos y particularmente de dos  de sus ramas, los cebuinos (Bos indicus) y taurinos (Bos taurus) fechando su bifurcación  hace unos 100.000 años y su domesticación independiente hace 10.000 años, en Oriente  Próximo  los  taurinos  y  en  el  sureste  de  Pakistán  los  cebuinos  (Loftus  y  col.  1994;  Bradely  y  col.  1996;  Troy  y  col.2001).  En  ambos  casos  un  reducido  número  de  haplotipos  identificados  en  los  orígenes  de  domesticación  nos  permite  clarificar  las  influencias maternas de las actuales razas vacunas (Figura 12). En las razas europeas se  han identificado cuatro haplotipos principales (Tabla 3) siendo uno el mayoritario (T3)  y otros dos minoritarios (T y T2). Un cuarto haplotipo (T1) se describió por primera vez  en razas africanas y aparece con una frecuencia muy baja en las europeas, hecho que ha  sido utilizado para plantear un tercer origen de domesticación que se situaría en África  (Cymbron  y  col.  1999;  Troy  y  col.  2001).  En  las  razas  de  la  Península  Ibérica  dicho  haplotipo  aparece  con  una  frecuencia  mayor,  explicado  por  la  proximidad  geográfica  entre  la  Península  y  África  y  la  expansión  de  los  musulmanes  por  la  Península  en  el  siglo  VIII,  no  obstante  estudios  recientes  han  identificado  dicho  haplotipo  en  restos  arqueológicos encontrados en Atapuerca y fechados en el año 1880 antes de Cristo, por  lo que se cree que la influencia africana en las razas bovinas peninsulares fue anterior a  la expansión musulmana (Anderung y col., 2005; Beja‐Pereira y col., 2006).     Recientemente  a  este  grupo  de  4  haplotipos  se  ha  unido  otros  dos,  uno  correspondería  al  aparecido  mayoritariamente  en  las  razas  criollas  (T1‐16053C‐16122C‐

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16139T‐16196  o T1*) (Miretti y col., 2002, 2004; Carvajal‐Carmona y col., 2003; Lirón y col., 

2006)  originado a partir del africano y que también ha sido descrito en razas españolas  y el denominado T4 descrito en razas del Noreste de Asia ( Mongolia, Norte de China,  Corea y Japón) (Mannen y col. 2004).    

  Figura 12: Distribución de los principales halpotipos descritos en el ganado vacuno europeo (T1-T2-T3-T4). Las líneas continuas indican los movimientos de expansión humanos a partir de los orígenes de domesticación y las discontinuas señalan los límites de influencia del ganado africano. El tamaño de los círculos es proporcional a los animales muestreados en cada zona geográfica y la división de cada círculo es proporcional a la frecuencia de cada haplotipo. Imagen tomada del artículo de Beja-Pereira y col. 2006.

  El  escaso  número  de  líneas  maternas  observadas  al  agruparse  en  6  haplotipos  principales es congruente con el hecho de que el proceso de domesticación ocurriera en  un limitado número de regiones. No obstante recientes trabajos utilizando el complejo  mayor  de  histocompatibilidad,  de  herencia  no  exclusivamente  vía  materna  como  sucede  en  el  caso  del  ADN  mitocondrial,  concluyen  mediante  simulaciones  que  si  la  domesticación fue un hecho aislado en pocas regiones, la única manera de justificar la  elevada variabilidad del Complejo Mayor de Histocompatibilidad en las razas vacunas  (HMC) sería que en los procesos de domesticación estuvieran involucrados un elevado  número  de  animales,  lo  que  resultaría  imposible  de  manejar  para  la  época.  Mientras  que si la domesticación surgió de manera simultánea en diversos orígenes el número  de  animales  involucrados  sería  menor  y    además  el  hecho  de  cohabitar  con  animales 

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salvajes  facilitaría  los  cruces  entre  ambos,  domésticos‐salvajes,  incrementando  la  diversidad y explicando de una manera más lógica la elevada variabilidad encontrada  en el HMC (Vilá y col. 2005).        

POSICIÓN NUCLEOTÍDICA 

 

16042  16050 16053  16057 16093 16113 16122 16139 16185  16196  16255 16302

T3 



























 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

T1 

 



 

 

 



 

 

 

 



 

T2 

 

 

 



 

 

 

 



 



 

T4 



 

 

 



 

 

 

 

 

 



T1* 

 





 

 







 





 

Tabla 3: Diferencias nucleotídicas de los principales haplotipos descritos en el ADN mitocondrial bovino. 

  El estudio del ADN de muestras fósiles pertenecientes al Uro conjuntamente con  razas  bovinas  actuales  de  toda  Europa,  África  y  Oriente  Próximo  ha  mostrado  resultados contradictorios respecto al proceso de domesticación. Los primeros análisis  con  4  muestras  de  uro  (≅13.000  A.  de  C.)  localizadas  en  Reino  Unido  mostraron  una  nítida separación respecto a las razas bovinas europeas indicando una escasa influencia  del Uro, que sería congruente con la idea de que las actuales razas bovinas proceden de  la  expansión  de  los  bovinos  domésticos  a  partir  de  un  único  origen  y  que  en  este  proceso  no  se  produjo  una  introgresión  con  el  Uro  de  la  zona.  Posteriormente  los  haplotipos  identificados  en  muestras  de  la  Península  Ibérica  fechadas  en  la  Edad  de  Bronce mostraron un mayor parecido con la distribución de los haplotipos de las razas  bovinas actuales excepto una, que mostró un gran parecido con las del Uro británico,  mostrando  una  más  que  posible  influencia  del  Uro  local  en  el  ganado  doméstico.  No  obstante  los  restos  arqueológicos  no  han  permitido  clasificar  de  una  manera  fiable  a  dicha  muestra  como  animal  doméstico  o  salvaje  (Troy  y  col.,  2001;  Anderung  y  col.,  2005).   

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Recientemente  nuevas muestras  de  Uro  localizadas  en  Italia  (Beja‐Pereira  y  col.,  2006), 5 en total, han mostrado una nítida diferencia respecto a las de Uro británico y  un mayor parecido a la distribución de los haplotipos de las razas bovinas actuales, lo  que  haría  más  pausible  la  hipótesis  de  que  el  proceso  de  domesticación  se  produjo  simultáneamente en diversos puntos además de producirse la introgresión del uro de  la  zona  con  los  rebaños  domésticos.  Además  se  plantea  la  posibilidad  de  que  las  muestras de Uro británicas no son representativas del primitivo Uro. No obstante cabe  destacar que si la influencia del Uro se produjo a través de los machos, al cruzarse con  hembras domésticas el macho no dejaría huella genética mitocondrial y su análisis no  sería  válido  para  estudiar  la  introgresión  de  estas  poblaciones  (Beja‐Pereira  y  col.,  2006).      

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II.3.2 Mecanismos evolutivos que actúan sobre la poblaciones  El  estudio  de  un  conjunto  de  marcadores  moleculares  nos  permite,  a  partir  del  cálculo de las frecuencias alélicas, caracterizar genéticamente a una población, estudiar  su diversidad genética y su parecido a otras poblaciones. Estas características pueden  variar con el tiempo por la acción de diferentes procesos que pueden actuar de forma  sistemática permitiendo predecir el cambio de las frecuencias en dirección y cantidad,  o de forma aletaoria predecibles en cantidad pero no en dirección.     

II.3.2.1 Procesos Sistemáticos  II.3.2.1.1 Migración o Flujo Genético La  migración  consiste  en  el  movimiento  de  individuos  de  una  población  a  otra  distinta  provocando  una  alteración  de  las  frecuencias  alélicas  que  tiende  a  homogeneizar a las poblaciones afectadas (Eding y Laval, 1999). El grado de variación  dependerá de la proporción de migrantes en la población receptora y de las diferencias  de las frecuencias alélicas entre ambas poblaciones. El efecto sobre la frecuencia de un  alelo (q1) se calcula a partir de la frecuencia de inmigrantes por generación (m) y de los  nativos (1‐m), y las frecuencias alélicas de los individuos inmigrantes (qm) y nativos (q0)  mediante la siguiente fórmula (Falconer y Mackay, 1996):   

q1 = mqm + (1 − m)q 0    

II.3.2.1.2 Mutación Las mutaciones se definen como cambios heredables en el material genético. De  una manera muy general podemos definir dos tipos de mutación (Griffiths, 2007):    a) Cromosómicas:  Afectan  al  número  de  cromosomas,  a  su  estructura  o  configuración.  b) Génicas:  Consiste  en  la  alteración  de  la  secuencia  de  nucleótidos.  Existen  diversos tipos como sustituciones, deleciones, inserciones y traslocaciones. Las 

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mutaciones  nuevas  tienen  mayor  probabilidad  de  ser  perjudiciales  que  beneficiosas  para  los  organismos,  y  esto  se  debe  a  que  son  eventos  aleatorios  con  respecto  a  la  adaptación,  es  decir,  el  que  ocurra  o  no  una  mutación  particular  es  independiente  de  las  consecuencias  que  puedan  tener  en  sus  portadores.    El efecto de la mutación sobre las propiedades genéticas de una población difiere  en  función  de  que  el  evento  mutacional  sea  único  o  recurrente.  En  el  primer  caso  la  probabilidad  de  supervivencia  en  una  población  grande  es  muy  baja  y  por  tanto  no  producirá  un  cambio  permanente  en  las  frecuencias  de  la  población.  En  el  segundo  caso  el  fenómeno  causante  de  la  mutación  es  repetitivo  (mutación  recurrente)  y  por  tanto  los  cambios  producidos  no  desaparecerán  modificando  las  frecuencias  génicas  (Falconer y Mackay, 1996), por lo que la mutación puede constituir una fuerza causante  de  diferenciación  génica  entre  poblaciones  (Eding  y  Laval,  1999).  La  tasa  normal  de  mutación  en  los  microsatelites  y  la  región  de  control  del  ADN  mitocondrial  se  encuentra entre 10‐2 y 10‐5  por lo que el efecto de las mutaciones sólo será apreciable  tras grandes periodos de tiempo (Falconer y Mackay, 1996).    El  cambio  que  produce  en  las  frecuencias  alélicas  en  una  generación  se  calcula  mediante la fórmula (Falconer y Mackay, 1996):  

Δq = μp 0 − νq 0   Siendo  μ  la  frecuencia  de  mutación  de  un  alelo,  ν  la  frecuencia  de  mutación  contraria y p0 y q0 las frecuencias respectivas de ambos alelos.    Se han propuesto varios modelos para explicar las mutaciones neutras:     1. El modelo de alelos infinitos (IAM, Infinite Allele Model), propuesto por Kimura  y  Crow  (1964)  y  desarrollado  posteriormente  por  Kimura  (1968)  y  Ewens  (1972).  Un  alelo puede mutar a un número infinito de posibles alelos no existentes previamente,  con  la  misma  probabilidad,  por  lo  que  cada  alelo  originado  por  una  mutación  será 

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único.  Basándose  en  este  marco  Kimura  desarrolló  la  teoría  neutral  de  la  Evolución  Molecular (Kimura, 1983).    2. El modelo de mutación por pasos (SMM, Stepwise Mutation Model) desarrollado  por Ohta y Kimura (1973) y Wehrhahn (1975) y redefinido por Kimura y Ohta (1978).  Las mutaciones se producen paso a paso y por tanto un alelo sólo puede mutar a dos  estados  adyacentes.  Cuanta  mayor  divergencia  encontremos  entre  los  alelos  mayor  número de mutaciones habrán sucedido.    3.  El  Modelo  de  dos  fases  (TPM,  Two  Phases  Model)  se  basa  en  la  teoría  de  coalescencia,  el  cual  estudia  la  varianza  en  el  número  de  repeticiones  debido  a  diferentes modelos mutacionales e historias demográficas (Di Rienzo y col., 1994), por  tanto permite ambos modelos mutacionales, de un solo paso (IAM) o de varios pasos  (SMM).     4. Modelo de K alelos: Este modelo define K posible alelos, cada alelo tiene una  probabilidad de mutar a otro alelo dependiente de la tasa de mutación y del número de  posibles alelos según la fórmula μ/(K‐1) (Crow y Kimura, 1970).      

II.3.2.1.3 Selección Sobre las poblaciones pueden actuar dos tipos de selección: la natural que ocurre  sin intervención del hombre y favorece a los individuos mejor adaptados al medio y la  artificial  en  la  que  el  hombre  selecciona  a  los  individuos  que  serán  los  futuros  reproductores (Falconer y Mackay, 1996). En cualquiera de las dos situaciones no todos  los individuos van a dejar descendencia a la siguiente generación y de los que lo hacen  no todos los dejan en la misma proporción, ya que existen diferencias en la viabilidad y  fertilidad de los individuos.  La selección provoca un cambio en las frecuencias génicas  que  dependerá  de  la  intensidad  de  selección  y  de  la  frecuencia  génica  inicial  de  las  poblaciones.   

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II.3.2.2 Procesos Dispersivos  En  poblaciones  finitas  estructuradas  en  subpoblaciones,  donde  no  actúan  los  procesos  sistemáticos  las  frecuencias  génicas  fluctúan  erráticamente  de  generación  en  generación, en un proceso denominado deriva genética (Falconer y Mackay, 1996). Las  consecuencias  de  este  proceso  dispersivo  son  el  aumento  de  los  homocigotos  y  por  tanto  una  homogeneidad  cada  vez  mayor  de  los  individuos  pertenecientes  a  la  subpoblación,  además  de  una  diferenciación  paulatina  de  las  subpoblaciones.  Con  el  paso  del  tiempo  y  debido  al  aumento  de  la  endogamia  la  frecuencia  de  los  alelos  deletéreos  cada  vez  es  mayor  provocando  una  menor  adaptación  al  medio  de  sus  portadores y una disminución de la fertilidad y viabilidad.  

    II.3.2.2.1 Deriva Genética Dentro de Razas o Subpoblaciones: Endogamia El  proceso  de  deriva  genética  dentro  de  las  poblaciones  tras  largos  períodos  de  tiempo provoca un aumento de la endogamia, de tal manera que los individuos de una  misma raza o subpoblación cada vez se parecerán más al aumentar los homocigotos y  disminuir los heterocigotos. Considerando el mismo número de machos y hembras en  la población el aumento de la endogamia dependerá del tamaño de la población y del  número de generaciones (Eding, 1996), su cálculo se realiza mediante la fórmula: 

1 ⎞ ⎛ Ft = 1 − ⎜1 − ⎟ ⎝ 2N ⎠

t

  donde Ft es la endogamia de una raza en la generación t, siendo t el número de  generaciones y N el tamaño de la población (Falconer y Mackay, 1996).    En  genética  poblacional  resulta  de  mayor  interés  estudiar  el  aumento  de  endogamia de generación en generación, que viene determinado por la fórmula:    

ΔF = 1   2N  

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Siendo N el tamaño de la población.     En  las  poblaciones  el  número  de  machos  y  hembras  no  siempre  es  igual  y  no  todos contribuyen de la misma manera a la siguiente generación. En esa situación en  vez  de  utilizar  el  término  tamaño  de  una  población,  que  no  tiene  en  cuenta  dicha  diferencia,  se  utiliza  tamaño  efectivo  de  una  población  que  depende  del  número  de  machos y hembras y los descendientes que dejan a la siguiente generación (Kimura y  Crow, 1964; Wright, 1969): 

1 1⎛ 1 1 ⎞ ⎟ = ⎜⎜ + Ne 4⎝ Nmachos Nhembras⎟⎠     Por  tanto  el  aumento  de  la  endogamia  de  generación  en  generación  calculado  a  partir del tamaño efectivo de una población viene dada por la expresión :   

1 1   ΔF = 1 = + 2 Ne 8 Nmachos 8 Nhembras   Como consecuencia de este aumento de la endogamia se produce una depresión  consanguínea,  definida  como  la  disminución  en  la  media  fenotípica  de  un  carácter  debido a la endogamia, siendo aquellos caracteres relacionados con la eficacia biológica   (viabilidad, fertilidad) los primeros en verse afectados.     

II.3.2.2.2 Deriva genética entre razas o subpoblaciones: Estadísticos F de Wright Las  fluctuaciones  de  las  frecuencias  génicas  conllevan  la  pérdida  o  fijación  de  alelos  diferentes  en  cada  una  de  las  razas  o  subpoblaciones,  provocando  una  disminución de la diversidad genética entre razas y un aumento entre ellas. Wright en  1965 desarrolló la teoría de los índices de fijación o estadísticos F de Wright, que mide  mediante  el  cálculo  de  tres  parámetros  FIS,  FIT  y  FST  la  pérdida  de  heterocigosis  como  consecuencia  de  la  estructura  de  la  población  en  subpoblaciones  y  por  tanto  es  una 

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medida  de  la  diversidad  genética  entre  subpoblaciones,  utilizando  la  siguiente  expresión: 

 

 

(1 − FIT ) = (1 − FIS ) − (1 − FST )   Donde FIT es la variabilidad genética total, FST es la variabilidad genética debida a  diferencias  entre  subpoblaciones  y  FIT  representa  la  variabilidad  genética  debida  a  diferencias dentro de las subpoblaciones (Wright, 1969).      

II.3.3 Distancias Genéticas La  caracterización  genética  de  las  poblaciones  o  de  los  individuos  o  de  manera  genérica  de  los  OTUs  o  Unidades  Taxonómicas  Operativas  (OTUs,  Sokal  y  Sneath,  1963)  nos  permite  calcular  la  distancia  genética  entre  ellos  y  representarla  espacialmente mediante métodos de agrupamiento.    Según  Eding  y  Laval,  (1999),  es  deseable  que  una  distancia  matemática  cumpla  alguna de las siguientes propiedades:   a) La distancia entre una población y ella misma es necesariamente cero: d(X,X) =  0  b) La distancia entre dos poblaciones X e Y debe ser simétrica: d(X,Y) = d(Y,X).  Si una distancia satisface ambas condiciones se denomina distancia semi‐métrica.   c) Desigualdad triangular: la distancia entre dos poblaciones X, Y debe ser menor  o igual a la distancia de la población X a Z más la distancia de la población Y a  Z: d(X,Y)≤ ⎨d(X.Z)+d(Y,Z)⎬.   Si una distancia cumple las tres propiedades se denomina distancia métrica (Katz,  1986).     En  los  marcadores  neutros,  como  son  los  microsatélites  donde  los  diferentes  alelos  no  benefician  ni  perjudican  al  individuo  que  los  porta,  los  cambios  en  las 

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frecuencias alélicas son debidos fundamentalmente a la deriva genética y la mutación,  siendo las causas que diferencian las poblaciones o Unidades Taxonómicas Operativas  (OTUs, Sokal y Sneath, 1963). En el estudio de las razas los tiempos de divergencia son  relativamente  cortos  por  lo  que  las  variaciones  de  las  frecuencias  alélicas  en  las  poblaciones se deben fundamentalmente a la deriva genética ya que a las mutaciones  necesitan que pasen un mayor número de generaciones para alterarlas. Estos aspectos  es necesario considerarlos en la elección de la distancia, utilizando la más apropiada en  cada estudio en función de la fuente de variación que consideren.     

II.3.3.1 Modelo Mutacional  Asumiendo  que  las  razas  se  encuentran  en  equilibrio,  después  de  un  elevado  número de generaciones, el coeficiente de endogamia tendrá la siguiente expresión:   

F∞ =

1 1 + 4 Nμ

  donde N es el tamaño efectivo de la raza y μ la tasa de mutación, expresado como el  número  de  mutaciones  por  individuo  y  por  locus  en  cada  generación.  De  esta  expresión  se  deduce  que  para  que  la  mutación  produzca  divergencias  entre  poblaciones debe transcurrir un gran número de generaciones.     

II.3.3.2. Modelo de Deriva Genética  El  modelo  de  deriva  genética,  contrario  al  anteriormente  expuesto  de  mutación,  no  tiene  un  coeficiente  de  endogamia  fijo,  siendo  su  valor  después  de  t  generaciones  desde la coalescencia de: 

1 ⎞ ⎛ Ft = 1 − ⎜1 − ⎟ ⎝ 2N ⎠

t

  donde N es el tamaño efectivo de la raza y t el número de generaciones. 

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Introducción

Algunas  de  las  distancias  o  índices  de  similitud  que  asumen  que  la  deriva  es  la  principal causa de diferenciación entre subpoblaciones, son las siguientes:     ‐  La  distancia  mínima  de  Nei  (DM)  (Nei,  1973),  cuya  importancia  radica  en  que  la  distancia  genética  esperada  entre  2  poblaciones  es  una  función  de  los  respectivos  coeficientes de endogamia (F1+F2) en estas.    ‐  La  distancia  de  Reynolds  (DR)  (Reynolds  y  col,  1983)  es  una  medida  basada  en  la  distancia mínima de Nei (1973) normalizada por la estimación de la heterocigosis en la  población fundadora, donde el valor de la distancia genética es función de (F1+F2)/2.    ‐ La distancia FST (Wright, 1965), basada en el estadístico FST de Wright (Wright, 1951), 

F = 1 − H = 1 − ∑ pi p j i≠ j

es  una  de  las  más  utilizadas  a  la  hora  de  estimar  la  diversidad  genética.  Nagylaki,  (1998)  expresó  esta  medida  de  variabilidad  genética  en  términos  de  heterocigosis,  según la expresión:    donde pi y pj son las frecuencias alélicas de un locus en la raza estudiada.    Este mismo autor comprobó que si cada una de las poblaciones era separada del  resto,  aumentaba  la  endogamia  en  cada  una  de  ellas,  así  como  la  fijación  de  alelos.  Estos  alelos  eran  diferentes  entre  cada  población,  motivo  por  el  cual  aumentaba  la  diversidad genética entre poblaciones. En estos casos, propuso el cálculo del estadístico  FST para el conjunto de las subpoblaciones  mediante la expresión: 

H ST = 1 − FST =

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HS HT

Introducción

donde  Hs   es  la  media  de  heterocigotos  esperados  en  una  población  y  HT  es  la  heterocigosis  esperada  en  el  total  de  las  poblaciones,  calculada  a  partir  de  todas  las  frecuencias poblacionales (Nagylaki, 1998).    Eding  y  Laval  (1999),  tras  analizar  los  parámetros  en  los  que  se  basan  las  distancias  más  importantes  para  el  análisis  de  poblaciones,  propusieron  una  serie  de  opciones para elegir la medida de distancia genética más apropiada en cada caso:    1.‐  Cuando  el  análisis  se  realiza  entre  especies,  cuyo  tiempo  de  divergencia  es  largo  (especiación),  las  principales  causas  de  cambios  genéticos  son  la  deriva  y  la  mutación,  siendo  más  apropiado  utilizar  aquellas  distancias  que  contemplen  estos  fenómenos,  como  ocurre  con  las  distancias  de  Cavalli‐Sforza,  distancia  de  Nei,  distancia estándar de Nei y distancia de Goldstein.    2.‐  Si  el  material  de  trabajo  son  razas  de  distribución  mundial,  los  tiempos  de  divergencia  serán  medios,  siendo  la  mutación  y  la  deriva  las  fuerzas  genéticas  causantes  de  la  diversidad  encontrada.  En  estos  casos  las  distancias  más  apropiadas  serán  aquellas  que  ponderen  estos  fenómenos,  coincidiendo  con  las  indicadas  en  el  apartado anterior.    En  el  caso  de  poblaciones  de  un  mismo  tronco  originario  (objeto  de  nuestro  estudio)  o  de  ámbito  de  distribución  geográfica  próximo,  los  tiempos  de  divergencia  son  muy  cortos,  por  lo  que  los  fenómenos  mutacionales  no  deberían  ser  tenidos  en  cuenta  al  no  ser  detectados.  Las  distancias  más  adecuadas  para  el  estudio  de  estas  razas  serán  aquellas  que,  ignorando  los  fenómenos  mutacionales,  consideren  que  la  causa de la diferenciación genética es la deriva genética.    La  matriz  de  distancias  y  los  algoritmos  utilizados  en  la  representación  racial  además  del  programa  informático  que  los  implementan,  tiene  una  gran  influencia  en 

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Introducción

las topologías que se obtengan (Behara y col., 1998), por tanto es necesario seleccionar  aquellas que mejor se adapten a las características de la población a analizar.     

II.3.4 Árboles de Distancias  Los  árboles  de  distancia  o  dendrogramas  son  representaciones  gráficas  de  la  matriz  de  distancias  entre  OTUs  que  permiten  realizar  inferencias  a  cerca  de  las  relaciones genéticas.     Existen diferentes métodos de agrupamiento:    1.‐ Unweighted Pair Group Method Arithmetic (UPGMA) (Sneath y Sokal, 1973)   Este  método  define  la  distancia  entre  grupos  como  la  medida  de  todas  las  distancias  por  parejas  para  los  miembros  de  los  dos  grupos    asumiendo  una  tasa  de  evolución  constante  para  las  diferentes  líneas  comparadas  y  así  genera  unas  representaciones  gráficas  que  muestran  la  evaluación  de  la  diversidad  de  una  forma  más  clara.  El  proceder  de  este  método  es  el  siguiente:  a  partir  de  una  matriz  de  distancias  entre  OTUs  se  eligen  los  dos  entre  los  que  existe  menor  distancia  (A‐B)  y  se  calcula  la  distancia  que  existe  entre  cada  uno  de  estos  dos  con  un  tercero  (en  función  de  los  valores  de  la  matriz  de  distancias  inicial).  Este  proceso  se  repite  hasta  completar  los  cálculos con la totalidad de los OTUs. La longitud de las ramas del árbol resultante es  la suma de la distancia entre cada dos OTUs.    2.‐ Neighbour‐Joining (NJ) o método del vecino más próximo (Saitou y Nei, 1987).   Este  método  asume  que  la  evolución  depende  de  diferentes  factores,  entre  los  que  se  encuentra el tamaño efectivo de cada OTU, puesto que cabe esperar que las fuerzas que  actúan  en  una  generación  afecten  a  las  generaciones  siguientes  (Nei,  1991).  Las  agrupaciones  proporcionadas  pueden  ser  aditivas  cuando  la  distancia  entre  cada  par  de taxones sea la suma de la longitud de los brazos cercanos en los que se encuentran  representados,  siendo  por  tanto  un  método  apto  para  la  estimación  de  relaciones  filogenéticas entre OTU´s.  

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Introducción

II.3.5 Representaciones Network  El  proceso  evolutivo  mediante  la  recombinación  entre  genes,  hibridación  entre  líneas  y  homoplasia,  genera  relaciones  entre  las  poblaciones  que  no  representan  los  métodos  tradicionales  de  filogenia  basados  en  árboles  bifurcados  ya  que,  frecuentemente,  las  genealogías  de  poblaciones  están  multifurcadas,  donde  coexisten  los  genes  descendientes  con  sus  ancestros  y  los  eventos  de  recombinación  pueden  producir  relaciones  reticuladas  (Posada  y  Crandall,  2001).  Para  su  representación  gráfica se han desarrollado diversos análisis de redes o Network, que tienen en cuenta  estos  fenómenos  a  nivel  de  población  y  permiten  estimar  la  filogenia  y  evolución  intraespecífica.  El  método  Network  es  una  representación  donde  se  conectan  nodos  que muestran la información de cada estado genético presente en la población, siendo  el  principal  interés  de  sus  aplicaciones.  Así,  se  han  empleado  para  determinar  recombinaciones,  delimitar  especies,  inferir  modos  de  especiación,  partición  de  la  historia  y  estructura  de  la  población  y  estudiar  las  asociaciones  entre  fenotipos  y  genotipos (Posada y Crandall, 2001).     Estas  representaciones  pueden  detectar  la  persistencia  de  haplotipos  ancestrales  en la población, ya que cuando un haplotipo muta no es probable que lo hagan todas  las  copias  del  haplotipo  o  se  extingan  rápidamente,  por  tanto  un  solo  haplotipo  ancestral da lugar a múltiples descendientes, lo que queda representado como un árbol  de haplotipos con multifurcaciones. Así, la teoría de la genética de poblaciones predice  que  el  haplotipo  más  antiguo  está  asociado  con  el  mayor  número  de  haplotipos  descendientes. Además representan mucha de la información genealógica presente ya  que  se  muestran  nodos  ancestrales  persistentes,  multifurcaciones  y  reticulaciones,  teniendo en cuenta el fenómeno de poblaciones. Por ejemplo, la presencia de bucles en  el  gráfico  puede  indicar  un  fenómeno  de  recombinación,  homoplasia  y  de  forma  precisa, la ocurrencia de mutaciones reversas o paralelas.   En el ganado vacuno esta metodología se ha aplicado en numerosos trabajos cuyo  objetivo  se  ha  centrado  en  esclarecer  la  filogenia  del  género  Bos  y  analizar  la  distribución  de  haplotipos  de  una  raza  o  de  un  conjunto  de  razas  de  uno  o  varios  continentes (Troy y col., 2001; Beja‐Pereira y col., 2006; Anderung y col., 2007). 

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Introducción

II.3.6 Análisis Factorial de Correspondencia  Otro procedimiento alternativo para cuantificar la diversidad genética entre razas  es  la  utilización  de  un  análisis  clásico  multivariante  como  el  Análisis  de  Factorial  de  Correspondencia (Lebart y col., 1984), que permite estudiar una variable cualitativa a  explicar (raza) en función de otras variables explicativas (alelos), donde los diferentes  loci  se  consideran  no  ligados  (Lebart  y  col.,  1995)  y  en  el  que  el  término  de  inercia  puede ser asimilado al de diversidad.    En  este  análisis,  la  distancia  entre  dos  razas  es  la  media  cuadrática  de  las  distancias  obtenidas  dentro  del  análisis  de  correspondencia  efectuado  para  cada  sistema  alélico.  Este  método,  también  se  denomina  dentro  de  un  contexto  de  discriminación, análisis discriminante baricéntrico (Lebart y col. 1995). La medida de la  inercia  de  la  variable  (raza)  puede  ser  equiparable  a  la  diversidad  que  aporta  al  conjunto de razas analizadas (Lalöe y col., 1999).    Como resultado se obtiene la relación entre razas y alelos, permitiendo localizar  rápidamente  aquellos  más  representativos  dentro  de  una  o  varias  razas,  así  como  clasificar  los  sistemas  genéticos  en  función  de  la  importancia  de  su  inercia.  Su  representación da lugar a la unión de las poblaciones mediante un sistema de puntos  situados en un espacio euclidiano. 

II.3.7 Análisis de la estructura de las poblaciones  En el análisis de la diversidad genética de un conjunto de animales, generalmente  se  parte  de  una  estructura  predefinida  formada  por  una  o  varias  poblaciones  integrada/s por un conjunto de individuos. La estima de las frecuencias alélicas de una  muestra  de  la  población  nos  permite  analizar  el  grado  de  relación  entre  diferentes  poblaciones  y  con  las  herramientas  adecuadas,  asignar  individuos  de  origen  desconocido  a  una  u  otra  población.  Los  resultados  obtenidos  dependen  de  la 

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Introducción

estructura de las poblaciones inicialmente definida, lo que en ocasiones plantea ciertas  dificultades  ya  que  un  individuo  se  incluye  en  una  u  otra  población  basándose  en  criterios  geográficos,  morfológicos,...que  no  tienen  porque  coincidir  con  criterios  genéticos,  pudiendo  separar  en  poblaciones  distintas  individuos  que  en  términos  genéticos se incluirían en una misma población o viceversa. Utilizando la información  molecular  (microsatélites,  RFLP´s  o  SNPs)  Pritchard  y  col.  (2000)  desarrollaron  un  método  no  supervisado  que  estima  el  número  de  orígenes  genéticos  diferentes  que  mayor  verosimilitud  daría  a  los  resultados  obtenidos.  Además  permite  calcular  qué  porcentaje  de  genoma  de  los  individuos  proviene  de  cada  uno  de  los  orígenes  genéticos lo que permite agrupar a los animales en función de un origen común. Los  resultados obtenidos se pueden representar gráficamente, de manera que cada animal  corresponde a una barra vertical en la que el porcentaje de genoma que tiene de cada  grupo ancestral aparece con un color distinto. Al representar a todos los individuos de  la  población  se  puede  observar,  cuántos  grupos  ancestrales  han  influido  en  la  formación  de  la  población  y  en  qué  proporción  (Pritchard  y  col.  2000;  http://www.cmb.usc.edu/~noahr/distruct.html).  El  porcentaje  de  genoma  que  cada  población  tiene  de  los  grupos  ancestrales  es  posible  transformarlo  en  distancias  que  pueden ser representadas gráficamente con las metodologías antes descritas.    Esta metodología ha sido ampliamente utilizada tanto para el análisis de mixtura  de poblaciones, para el análisis de la diversidad genética de las poblaciones como en la  asignación de individuos a poblaciones (Cañón y col., 2006; Handley y col. 2007, Peter  y col., 2007). 

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                                III. OBJETIVOS

Objetivos

1.‐ Analizar la distribución de la variabilidad genética de la raza de lidia utilizando tres  fuentes  de  información,  microsatélites  autosómicos,  microsatélites  localizados  en  el  cromosoma Y y ADN mitocondrial.    2.‐ Establecer las relaciones genéticas entre las ganaderías y agruparlas en encastes.    3.‐  Análisis  de  las  líneas  maternas    y  paternas  que  han  influido  en  el  proceso  de  formación  de  la  raza  de  lidia  y  sus  frecuencias  en  las  ganaderías  analizadas.

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IV. MATERIAL Y METODOS

Material y Métodos

IV.1. RECOGIDA DE MUESTRAS La  recogida  de  muestras  fue  realizada  por  la  Unión  de  Criadores  del  Toro  de  Lidia (U.C.T.L.) a través de sus veterinarios. La estructura de la población fue definida  por  los  técnicos  de  la  U.C.T.L.  agrupando  a  las  ganaderías en  función  de  su  origen  y  evolución  en  diferentes  encastes  que  no  coinciden  estrictamente  con  la  estructura  publicada en el B.O.E. (Tabla4). En el diagrama de la siguiente página se representa el  trabajo desarrollado.   

IV.2. METODOLOGÍA LABORATORIAL IV.2.1 Extracción de ADN La extracción de ADN se realizó a partir de las muestras de sangre remitidas por  los veterinarios de las diferentes ganaderías incluidas en el muestreo:    a) Preparación del pellet:  1.‐ En un eppendorf añadir 1 mililitro (ml.) de sangre y 1 ml. de T10E10 (Tris‐HCl  pH=7,5 10 mM; EDTA 10 mM).  2.‐ Centrifugar 5 minutos a 10.000 R.P.M. y descartar el sobrenadante.  3.‐ Realizar un nuevo lavado con T10E10.  4.‐  Añadir  1  ml.  de  T10E1  (Tris‐HCl  pH=7,5  10mM;  EDTA  1  mM)  y  agitar  hasta  disolver el pellet.  5.‐ Centrifugar 5 minutos a 10000 g. y descartar el sobrenadante.    b) Digestión con proteinasa K:  6.‐  Añadir  250  microlitros  (μl)  de  NDB  (NaCl  3M;  EDTA  0,1  M).  Agitar  hasta  disolver el pellet.  7.‐ Añadir 12, 5 μl. de SDS al 10% y 10 μl. de proteinasa K (10 mg/ml)  8.‐ Mezclar suavemente por inversión e incubar a 37ºC dos horas.  9.‐ Añadir 10 μl. de proteinasa K e incubar a 37ºC toda la noche.    c) Extracción orgánica  10.‐ Añadir 250 μl. de fenol y 250 de cloroformo‐ácido alcohol isoamílico (24:1).  11.‐ Agitar 30 segundos y centrifugar a 10000 r.p.m. durante 5 minutos.  13.‐ Recuperar la fase superior. 

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Material y Métodos

RECEPCIÓN DE LAS MUESTRAS 29 encastes – 76 Ganaderías 2580 animales

EXTRACCIÓN DE ADN

AMPLIFICACIÓN POR

ADN MITOCONDRIAL SECUENCIACIÓN 2 FRAGMENTOS (521 nt.)

517 animales

ENSAMBLADO DE LAS SECUENCIAS

P. C. R.

24 MICROSATÉLITES AUTOSÓMICOS 1683 animales

GENOTIPADO DE LAS MUESTRAS

ANÁLISIS DE LOS DATOS

RESULTADOS

DISCUSIÓN 84

5 MICROSATÉLITES CROMOSOMA Y 832 animales

GENOTIPADO DE LAS MUESTRAS

CASTA

ENCASTE

GANADERÍA/S

MUESTRAS

SECUENCIACIÓN

AUTOSÓMICOS

CROMOSOMA Y

CABRERA GALLARDO

Miura Pablo-Romero Línea Concha y Sierra Línea Veragua Braganza

51 67 50 32 25 30 30 30 30 30 30 30 12 26 30 27 27 30 30 33 30 22 42 38 32 31 32 23 30 30 23 31 30 32 30 30 50 30 30 30 30 30 30 51 30 29 51 35 33 38 30 30 30 30 30 31 63 21 29 31 30 30 61 52

14 10 16 14 7 4 6 4 5 4 4 4 3 4 4 8 4 7 4 4 4 3 4 3 4 5 5 2 4 4 10 11 9 4 8 8 14 4 4 4 4 7 8 13 8 8 16 4 4 4 4 4 3 3 4 2 15 7 8 7 7 8 15 15

47 50 49 32 25 15 19 6 15 18 16 16 11 8 16 15 16 30 30 12 12 12 16 16 15 20 20 16 16 16 23 26 16 15 25 24 31 15 15 15 15 26 13 51 26 25 50 12

Cuadri Araúz de Robles

UFT UGU UJJ UHQ UGW UHD UCM UGF UIO UHB UIM UAS UNQ UFY UFZ UFB UKA UFD ULX UDK UKP-UJV UET UHH UBB UNA ULB ULS UES UNN UEI UAC UIJ-UDA UBF UEM UBD UCK UBQ-UGL UJK UCC UEH UDB UCD ULI UGT-UKI UJQ UGD UAD-UGE UAE UHT UKD UCF UGI UEA UDI UDJ UBU-UCU UHG UED UFH UCN-UBG UAL UNG UCJ UFO

12 12 10 20 10 10 12 50 26 26 20 20 20 50 52

23 27 23 16 15 7 9 4 7 8 8 8 5 4 8 9 7 15 8 6 6 6 8 8 8 10 10 8 8 10 8 8 8 8 13 13 5 8 8 7 7 13 13 26 13 12 25 6 6 6 6 5 10 5 5 7 25 13 13 10 10 10 25 27

Línea José Marzal

UHP

50

15

50

25

UIT UAT UFP ULQ UGG UFC UIL UJM UFW UIP UIV

54 30 50 40 34 31 29 50 13 34 34

3 4 4 3 5 4 4 15 9 14 15

15 15 16 16 18 18 18 50 11 32 46

8 8 8 7 9 11 9 25 7 7 25

VAZQUEÑA

Murube

Contreras

Saltillo

Santa Coloma

Marqués de Albaserrada Urcola Gamero-Cívico VISTAHERMOSA

Pedrajas Conde de la Corte

Juan Pedro Domecq

Atanasio Fernández

Carlos Nuñez

Antonio Pérez Baltasar Iban Marqués de Villamarta

CRUCES CON CASTA MORUCHA CASTELLANA

Hidalgo Barquero CRUCES DE CASTA VAZQUEÑA Vega-Villar

CRUCES CON CASTA JIJONA

Torrestrella Línea María Montalvo Línea Manuel Arranz Línea Félix Gómez

Tabla 4: Descripción del muestreo realizado y de las muestras analizadas para cada marcador molecular analizado.

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Material y Métodos

14.‐ Repetir el lavado con fenol‐cloroformo/ácido alcohol isoamílico.  15.‐  Recuperar  la  fase  superior  y  añadir  500  μl.  de  cloroformo/ácido  alcohol  isoamílico.  16.‐ Centrifugar 5 minutos a 10000 R.P.M.  17.‐ Recuperar la fase superior.    c) Precipitación del ADN   18.‐ Añadir 40 μl. de NaCl 3M. (pH=5,2).  19.‐ Añadir etanol 100% (‐20ºC) .  20.‐ Mezclar suavemente por inversión.  21.‐ Incubar a –20ºC durante 1 hora.  22.‐ Recoger el ovillo de ADN y hacer un lavado con etanol 70%.  23.‐  Disolver  el  ovillo  de  ADN  en  500  μl.  de  TE  0,1X  (Tris‐HCl  pH=7,5  10mM;  EDTA 1 mM).

IV.2.2 Medida de la Concentración del ADN y Visualización  Una vez resuspendido el ADN se realizó una medición de la densidad óptica de  una  alícuota  de  la  extracción  a  una  longitud  de  onda  de  260  nm.  en  un  espectrofotómetro.  Una  unidad  de  densidad  óptica  corresponde  a  una  concentración  de  ADN  de  50  μg/ml.  La  concentración  del  ADN  extraído  se  calculó  mediante  la  siguiente fórmula:   

[ADN]= A260 x 50/d  A260 = Absorbancia a 260 nm.  d = Dilución    Una alícuota de la extracción se visualizó mediante una electroforesis horizontal  en un gel de agarosa (MB Agarosa, Biotools, España) al 1%, sumergido en TBE (Tris‐ HCl 90mM; Ac. Bórico 90 mM; EDTA 2mM pH=8). Previamente a la carga en el gel se  añadió tampón de carga a las diferentes muestras (40% de sacarosa; 0,25% de azul de  bromofenol)  (Sambrook  y  col.,  1989).  La  electroforesis  se  realizó  a  una  corriente  constante  de  80  V.  Para  la  visualización  del  ADN  se  añadió  bromuro  de  etidio  (0,4  μg/ml) al gel y tras la electroforesis se expuso a la luz ultravioleta. 

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Material y Métodos

Una  vez  realizado  todo  el  proceso  de  extracción  y  visualización  del  ADN,  se  preparó una alícuota de 100 μl. a una concentración de 10 ng/μl y el resto se conservó a  –20ºC. 

  IV.2.3 Amplificación de los fragmentos de ADN  La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR; Polymerase Chain Reaction) (Saiki  y col. 1985; Mullis y Faloona, 1985) permite la amplificación in vitro un fragmento de  ADN diana a partir de una muestra de ADN genómico.    Las  condiciones  de  la  reacción  variaron  en  la  amplififcación  del  ADN  mitocondrial, de los microsatélites autosómicos y del cromosoma Y.   

IV.2.3.1 Amplificación de los microsatélites autosómicos La elección de los microsatélites autosómicos se realizó entre los disponibles en el  laboratorio y los seleccionados por la bibliografía según su localización cromosómica y  polimorfismo (Tabla 5).  LOCUS BM1824 BM2113 INRA23 RM188 ETH10 BM143 ILSTS006 HEL9 ETH225 INRA37

CROMOSOMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

BMS2057

12

REFERENCIA Bishop y col., 1994 Beever y col., 1994 Vaiman y col.,1994 Barendese y col., 1994 Solinas y col., 1993 Bishop y col., 1994 Bishop y col., 1994 Bishop y col., 1994 Steffen y col., 1993 Vaiman y col.,1994 Stone y col., 1997

AGLA32 13 Georges y col., 1993 CSSM066 14 Barendese y col., 1994 HEL1 15 Bishop y col., 1994 INRA35 16 Vaiman y col.,1994 TGLA53 16 Georges y col., 1993 ETH185 17 Barendese y col., 1994 TGLA227 18 Georges y col., 1993 ETH3 19 Solinas y col., 1993 TGLA126 20 Georges y col., 1993 HEL5 21 Barendese y col., 1994 TGLA122 21 Barendese y col., 1994 HAUT24 22 Barendese y col., 1994 DRB 23 Andersson y col., 1988 Tabla 5 : Referencias de los microsatélites amplificados.

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Material y Métodos

En  total  se  seleccionaron  24  microsatélites  repartidos  por  los  diferentes  cromosomas.  En  el  caso  de  que  en  un  mismo  cromosoma  coincidieran  2  ó  más  marcadores se intentó que estuviesen lo más alejados posible. La  amplificación  por  PCR  de  los  microsatélites  se  realizó  mediante  una  multiplex  que  permite  amplificar  en  una  PCR  más  de  un  fragmento,  en  este  caso  microsatélite. Previamente es necesario optimizar la combinación de los microsatélites  en cada reacción. Los 24 microsatélites se combinaron en 7 múltiplex (Tabla 6 y 7).       

Múltiplex 1 

ADN  ADN Polimerasa 

Cebadores 

dNTPs  MgCl2  Buffer 

Múltiplex 2 

10 ng  0,4 U  3,5 pMol CSSM066  8 pMol ILSTS006  7 pMol HEL9  3 pMol BM143  4 pMol INRA35  200 μM  2 mM  1 x 

10 ng  0,4 U  2,5 pMol BM1824  2 pMol ETH185  3 pMol TGLA122  4 pMol INRA37 

Múltiplex 3 

Múltipex 4 

10 ng  0,4 U 

10 ng  0,4 U 

4 pMol TGLA53  4 pMol BMS2057  4 pMol HAUT24  4 pMol RM188  2 pMol TGLA126  2 pMol BM2113 

200 μM  2 mM  1 x 

200 μM  2 mM  1 x 

200 μM  2 mM  1 x 

Volumen final  10 μl  10 μl  10 μl  Tabla 6: Condiciones de las múltiplex realizadas para la amplificación de los microsatélites.

  ADN  ADN Polimerasa 

Cebadores(1) 

dNTPs  MgCl2  Buffer 

Múltiplex 5  10 ng  0,4 U  5 pMol HEL1  2 pMol AGLA232  1 pMol HEL5  200 μM  2 mM  1 x 

Múltiplex 6  10 ng  0,4 U  3 pMol DRB  3 pMol TGLA227  2 pMol INRA23  2 pMol ETH10  2 pMol ETH225  200 μM  2 mM  1 x 

10 μl 

PCR 7  10 ng  0,4 U 

5 pMol ETH3 

200 μM  2 mM  1 x 

Volumen final  10 μl  10 μl  10 μl  Tabla 7: Condiciones de las múltiplex realizadas para la amplificación de los microsatélites.

     

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Material y Métodos

El programa de la PCR para las diferentes multiplex fue el siguiente:    94ºC 5 minutos 94ºC 40 segundos Tª hibridación 40 segundos 72ºC 40 segundos

Tª Hibridación

30 ciclos

72ºC 20 minutos 15ºC indefinido

Múltiplex 1 58ºC Múltiplex 2 58ºC Múltiplex 3 55ºC Múltiplex 4 55ºC Múltiplex 5 55ºC Múltiplex 6 58ºC PCR 7 65ºC

IV.2.3.1.1 Electroforesis capilar Una  vez  finalizadas  las  PCRs  se  realizó  una  electroforesis  capilar  en  un  secuenciador  automático  ABI  Prism®  3100  Genetic  Analyzer  (Applied  Biosystem,  Estados Unidos). Para ello es necesario marcar con fluorocromos los productos PCR, en  función  del  tamaño  del  fragmento  amplificar  de  tal  manera  que  la  combinación  de  colores  y  tamaños  permita  en  el  menor  número  de  carreras  la  electroforesis  de  todos  los  fragmentos.  Dos  carreras  por  individuo  fueron  suficientes  para  visualizar  los  24  microsatélites amplificados.    De  cada  PCR  se  alicuotaron  para  su  electroforesis  2  μl.  en  20  μl.  de  formamida  doblemente  desionizada  (Hi‐Di)  y  0,4  μl.  del  standard  de  tamaño  GeneScanTM‐ Liz500TM  Size  Standard  (Applied  Biosystems,  Estados  Unidos).  Las  muestras  preparadas se desnaturalizaron a 94ºC durante 5 minutos.. La electroforesis se realizó  en un capilar de 36 centímetros a 15 kV durante 20 minutos.     El medio de electroforesis fue el polímero Performance Optimized Polymer 4 (POP‐ 4) (Applied Biosystems, Estados Unidos) compuesto por dimetilacrilamida, urea 8 M,  2‐pirrolidinona  al  5%  y  EDTA  1  mM,  que  establece  un  entorno  altamente  desnaturalizante  para  las  muestras  de  ADN  a  la  temperatura  de  60°C  a  la  que  se  realizó  la  electroforesis.  Estas  condiciones  son  importantes  para  mantener  los  frgamentos  de  ADN  desnaturalizados  uniformemente  y  obtener  tamaños  de  alelos  reproducibles de una inyección a otra. Permite detectar alelos que difieran en una sola 

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Material y Métodos

base, con una precisión de tamaños entre alelos de la misma longitud de menos de 0,15  nucleótidos  de  desviación  estándar  (Lazaruk  y  col.,  1998;  Wenz  y  col.,  1998).  Al  final  del  capilar  la  exposición  de  los  fragmentos  a  un  láser  provoca  la  emisión  de  fluorescencia que es captada por una cámara digital transformando la imagen en picos  de fluorescencia.     Se realizaron dos electroforesis por individuo: 

Electroforesis 

Marcador 

Fluorocromo 

Rango  Alélico 

1  1  1  1  1  1  1  1  1  1  1  1  2  2  2  2  2  2  2  2  2  2  2  2 

AGLA232  INRA023  RM188  TGLA227  BM211  DRB  HEL1  BMS2057  ETH10  ETH225  ETH3  HEL5  BM143  CSSM66  ETH185  HEL9  BM1824  INRA037  INRA35  TGLA126  TGLA53  HAUT24  ILSTS06  TGLA122 

NED  NED  NED  NED  HEX  HEX  HEX  6‐FAM  6‐FAM  6‐FAM  6‐FAM  6‐FAM  NED  NED  NED  NED  HEX  HEX  HEX  HEX  HEX  6‐FAM  6‐FAM  6‐FAM 

153‐179  199‐217  116‐140  79‐99  124‐142  154‐202  103‐115  92‐108  211‐223  139‐159  109‐131  151‐169  87‐111  179‐199  220‐242  151‐171  179‐191  120‐134  94‐114  119‐129  151‐181  106‐126  287‐307  138‐170 

Tabla 8: Fluorocromos y rangos alélicos de los microsatélites en las dos múltiplex.

  IV.2.3.1.2 Genotipado de las muestras   La  identificación  de  los  alelos  para  los  diferentes  microsatélites  se  realizó  mediante  el  uso  de  los  software  GeneScan®  Software  V3.7  y  Genotyper®  Software  V3.7  (Applied Biosystems, Estados Unidos). El software GeneScan® determina el tamaño de 

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Material y Métodos

los fragmentos generados en la PCR comparando los picos de fluorescencia generados  con el standard de tamaño. El genotipado de todos los alelos de los microsatélites de  cada una de las carreras electroforéticas se realiza simultáneamente.  Los fragmentos amplificados en la PCR generan una imagen que presenta una serie de  particularidades que pueden dificultar el genotipado:    a) Bandas  sombra:  Durante  la  polimerización  de  los  fragmentos  en  la  PCR  y  motivado  por  la  repetición  en  tándem  de  un  motivo  que  varía  entre  1  y  6  nucleótidos, como sucede con los microsatélites, se producen deslizamientos de  la polimerasa que provocan la ganancia o pérdida de uno o varios motivos de  repetición,  generando  una  imagen  con  distintos  fragmentos  que  varían  en  tamaño (figura 13).     

    Figura 13: Imagen de las bandas sombra y adición de la adenina final. Los picios negros uniformes correspoden a los dos alelos que porta la muestra analizada y los no coloreados son las bandas sombra. El pico azul más alto corresponde al alelo que porta el individuo y el más bajo a la adición de las adenina final. 

 

b) Adición de la Adenina final: Al finalizar la polimerización de un fragmento la  polimerasa  añade  una  adenina,  a  medida  que  el  número  de  fragmentos  es  mayor,  como  sucede  en  los  últimos  ciclos  de  la  PCR,  coexistirán  dos  tipos  de  fragmentos  según  tengan  o  no  añadida  la  adenina  final.  Esta  situación  genera  dos picos diferenciados en tamaño por una sola base. Para evitar la coexistencia  de dos fragmentos correspondientes a un mismo alelo al final de los ciclos de la

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Material y Métodos

PCR  se  incorpora  un  último  paso  de  polimerización  de  20  minutos  con  el  objetivo  de  que  la  polimerasa  añada  dicha  adenina  en  todos  los  fragmentos  generados (figura 13).   En la imagen los picos con fondo negro corresponden a los alelos de un individuo  heterocigoto  y  se  puede  observar  las  bandas  sombra  generadas  durante  la  PCR  por  deslizamiento  de  la  polimerasa.  Los  picos  azules  corresponden  a  un  mismo  alelo  representado por dos fragmentos que se diferencian en una base que corresponde a la  adición de la adenina final.    

IV.2.3.2 Amplificación de microsatélites localizados en el cromosoma Y La elección de los microsatélites se realizó entre aquellos localizados en la región  diferencial  del  cromosoma  Y  tras  una  búsqueda  bibliográfica.  Posteriormente  se  seleccionaron individuos pertenecientes a diferentes encastes y ganaderías y se realizó  una  prueba  para  seleccionar  los  más  polimórficos.  Los  microsatélites  INRA124,  INRA126,  INRA8,  BM861,  UMN0311,  UMN0406,  UMN1113,  UMN1201,  UMN1307,  UMN1605,  UMN2706,  UMN0705,  UMN0920,  UMN2102,  UMN2404  se  eliminaron  porque  sólo  presentaron  una  alelo.  En  la  tabla  9  se  muestran  los  microsatélites  seleccionados:        LOCUS 

REFERENCIA 

INRA189  INRA062  BYM1  DYZ1  UMN2405 

Vaiman y col., 1994  Vaiman y col., 1994  Ward y col., 2001  Perret y col., 1990  Liu y col., 2002 

Tabla 9 : Referencias bibliográficas de los microsatélites del cromosoma Y.  

           

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Material y Métodos

Los cinco microsatélites se amplificaron de manera independiente utilizando las  siguientes condiciones:      ADN  ADN Polimerasa  Cebadores  dNTPs  MgCl2  Buffer 

INRA189 

INRA062 

BYM1 

DYZ1 

UMN2405 

10 ng  0,2 U  5 pMol  200 μM  1,5 mM  1 x 

10 ng  0,2 U  5 pMol  200 μM  1,5 mM  1 x 

10 ng  0,2 U  5 pMol  200 μM  1,5 mM  1 x 

10 ng 0,2 U  5 pMol  200 μM  1,5 mM  1 x 

10 ng 0,2 U  5 pMol  200 μM  1,5 mM  1 x 

Volumen final 

10 μl 

10 μl 

10 μl 

10 μl 

10 μl 

Tª Hibridación 

55 ºC 

65 ºC 

68ºC 

 

66ºC 

178‐194 

358‐362 

Rango alélico  152‐162  255‐257  132‐136  Tabla 10: Condiciones de amplificación de los microsatélites del cromosoma Y.  

  El programa de la PCR para los cinco microsatélites fue el mismo:    94ºC 5 minutos 94ºC 40 segundos Tª hibridación 40 segundos 72ºC 40 segundos

30 ciclos

72ºC 20 minutos 15ºC indefinido

 

IV.2.3.2.1. Electroforesis en gel de poliacrilamida La  electroforesis  de  los  fragmentos  amplificados  se  realizó  en  geles  de  poliacrilamida excepto el microsatélite DYZ‐1 que se marcó con el fuorocromo 6‐fam y  se realizó una electroforesis capilar en un en un secuenciador ABI Prism® 3100 Genetic  Analyzer  (Applied  Biosystem,  Estados  Unidos),  siguiendo  el  mismo  protocolo  que  el  descrito para los microsatélites autosómicos.    Con  el  resto  de  los  microsatélites  se  realizó  una  electroforesis  vertical  en  gel  de  poliacrilamida  de  dimensiones  42  cm  x  33  cm  x  0,35  cm  bajo  condiciones  desnaturalizantes.  Cada  gel  estaba  compuesto  por  8%  de  acrilamida‐bis‐acrilamida  (19:1),  urea  7  M,  tampón  TBE  0,5x,  0,7%  de  persulfato  amónico  y  0,2%  de  TEMED  (N,N,N’,N’ tetrametilen diamida).   

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Material y Métodos

Los  productos  PCR  se  diluyeron  en  un  volumen  de  tampón  de  carga  desnaturalizante (EDTA 5,5 mM, pH= 8; xilencianol al 0,05% y azul de bromofenol al  0,005%) en formamida desionizada. Se desnaturalizaron a 95 °C durante 5 minutos y se  mantuvieron  en  hielo  durante  2  minutos  para  evitar  la  renaturalización.  5  μl.  de  la  mezcla se cargaron en el gel, sometiendo a las muestras a 2000 Voltios, 15 Watios y 90  miliAmperios. Con el objetivo de mantener la desnaturalización de la doble hélice de  ADN, además de saturar el gel con urea, se mantuvo a temperatura constante de 60°C.  La  duración  de  la  electroforesis  varió  de  1,5  a  2  horas  dependiendo  del  tamaño  nucleotídico de los fragmentos a visualizar.    El  gel  de  poliacrilamida  se sometió a  un  proceso  de  tinción  con  nitrato  de  plata  siguiendo  el  protocolo  de  Bassam  y  col.  (1991)  con  ligeras  modificaciones  (Barroso  y  col., 1999), consiguiéndose visualizar las bandas de ADN. Los pasos que se siguieron  fueron:  1.  Introducción  del  gel  en  una  solución  de  ácido  acético  al  10%  durante  2  minutos y posterior lavado con agua ultrapura.  2. Tinción con agitación en una solución de nitrato de plata (AgNO3) al 0,1% y  1‰ de formaldehído al 37% en condiciones de oscuridad (para evitar la precipitación  del nitrato de plata y la unión de este compuesto a los fragmentos de ADN). Lavado  del gel con agua ultrapura.  3. Revelado mediante la adición de una solución de carbonato sódico (Na2CO3)  0,07 M; 1‰ de tiosulfato sódico (Na2S2O3x5H2O) al 10% y 1‰ de formaldehído  al 37%. En el momento en que se visualizan las bandas correctamente, se realiza  un lavado con agua ultrapura. 4. Paro del revelado, añadiendo una solución de ácido acético glacial al 10% a 4  °C durante 3 minutos, tras el que se realiza un lavado con agua ultrapura.  5. Conservación del gel, añadiendo una solución de glicerol al 20%.   

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Material y Métodos

IV.2.3.2.2. Genotipado de las muestras En  el  caso  del  microsatélite  DYZ‐1  se  siguió  el  mismo  procedimiento  descrito  para los microsatélites autosómicos.    En los microsatélites analizados mediante electroforesis en gel de poliacrilamida  teñidos con nitrato de plata, la banda de mayor intensidad se utilizó para determinar el  tamaño  alélico  mediante  comparación  con  el  marcador  de  tamaño  en  pares  de  bases  PBR322 digerido con MspI, lo que permitió combinar los datos de diferentes geles.     

IV.2.3.3 Secuenciación del ADN mitocondrial IV.2.3.3.1 PCR previa a la secuenciación Se amplificaron de manera independiente dos fragmentos solapantes del d‐loop  del ADN mitocondrial bovino, los cebadores utilizados se describen en la tabla 11: 

Cebadores

Posiciones

Tamaño del fragmento

16019 - 16280

262 bases

16203-201

338 bases

DLOOPF 5´-TATGCCCCATGCATATAAGC-3´

Fragmento 1 DLOOPR 5´-AAGAAAGAACCAGATGCCTG-3´

MITFOR 5´-ATCCCTCTTCTCGCTCCG-3´

Fragmento 2 MITREV 5´- TTATGTCCTGTGACCATTGACTG-3´

Tabla 11: Secuencias de los cebadores utilizados en la amplificación del ADN mitocondrial, posición donde se sitúan tomando como referencia la secuencia del Genbank NC_006853 y tamaño del fragmento amplificado.

El diseño de los cebadores en ambos fragmentos se realizó mediante el programa  Primer  0,5  (GCG  Software  Package,  Universidad  de  Wisconsin,  Estados  Unidos)  tomando como referencia la secuencia depositada en Genbank NC_006853.       

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Material y Métodos

Las condiciones de la PCR fueron iguales para ambos fragmentos: 

REACTIVO Búffer Cl2Mg 25 mM dntp´s 12, 5 mM Cebador 1 10pm/µl Cebador 2 1 10pm/µl Taq polimerasa ADN 10 ng/µl H20 Volumen Final

VOLUMEN 2,5 µl. 1,25 µl. 0,25 µl. 1 µl 1 µl 0,5 µl. 1 µl. 17,5 µl. 25 µl.

CONCENTRACIÓN 1X 1,25 mM 0,125 mM 10 uM 10 uM 0,5 Unidades 10 ng

Tabla 12: Condiciones de la PCR utilizada en la amplificación del ADN mitocondrial.

La PCR se realizó en un un termociclador programable automático modelo PTC‐ 200TM  (MJ  Research  Inc.,  Estados  Unidos).  Previamente  a  introducir  los  tubos  en  el  termociclador se añadió una gota de aceite para evitar la evaporación (Sigma® ) .     El programa de amplificación fue idéntico para ambos fragmentos: 

94ºC 5 minutos    94ºC 30 segundos                     56ºC 30 segundos    30 Ciclos  72ºC 1 minuto    72ºC 5 minutos  15ºC indefinido 

IV.2.3.3.2 PCR de secuenciación   Una vez realizada la PCR se realizó una electroforesis de una alícuota en un gel  de agagrosa al 0,8% para comprobar la presencia de producto amplificado y su tamaño  por  comparación  con  un  marcador  de  pesos  moleculares  de  concentración  conocida  Precision  Molecular  Mass  Standard  (Biorad,  Estados  Unidos).  Las  PCRs  amplificadas  se  purificaron  con  el  kit  comercial  ConcertTM  Rapid  PCR  Purification  Sysytem  (Life 

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Material y Métodos

Technologies,  Estados  Unidos)  siguiendo  las  instrucciones  del  fabricante.  La  calidad  del producto amplificado se testó en un gel de agarosa al 0,8%.    La  PCR  de  secuenciación  se  realizó  utilizando  el  kit  Abi  Prism®  Big  Dye  Terminator  Cycle  Sequencing  Ready  Reaction  Kits  V2.0  (Applied  Biosystems,  Estados  Unidos), siguiendo las instrucciones del fabricante.  Los ciclos de amplificación de la PCR fueron los siguientes:  94ºC 3 minutos    94ºC 30 segundos                     50ºC 10 segundos    30 Ciclos  60ºC 4 minuto    4ºC 3 minutos  15ºC indefenido La PCR de secuenciación se purificó utilizando el siguiente protocolo:  1.‐ Añadir 2 μl. de sodio acetato 3M pH=4,6 y 50 μl. de etanol al 95% a cada PCR  2.‐ Incubar a –20ºC durante 15 minutos.  3.‐ Centrifugar 20 minutos a máxima velocidad.  4.‐ Descartar el sobrenadante y añadir 250 μl. de etanol 70%.  5.‐ Incubar 10 minutos a –20ºC.  5.‐ Centrifugar 10 minutos a máxima velocidad y descartar el sobrenadante.  7.‐ Secado del tubo hasta la completa evaporación del etanol.     Antes de la electroforesis las muestras se resuspendieron en 25 μl. de formamida  doblemente  desionizada  (Hi‐Di),  incubándolas  10  minutos  a  temperatura  ambiente.  Posteriormente  se  desnaturalizan  en  un  bloque  a  96ºC  5  minutos  y  se  procedió  a  su  secuenciación.  La  electroforesis  de  secuenciación  se  realizó  en  un  secuenciador  automático  ABI  PRISM  310  Genetic  Analyzer  (Applied  Biosystems,  Estados  Unidos)  utilizando  un  capilar  de  36  centímetros  de  longitud  y  50  μm.  de  diámetro  con  el  polímero  Performance  Optimized  Polymer  6  (Pop‐6)  (Applied  Biosystems,  Estados  Unidos). La muestra fue inyectada electrocinéticamente durante 5 segundos a 15 kV y  luego  migró  a  15  kV  durante  30  minutos  a  temperatura  constante  de  50  °C.  Los  resultados obtenidos se analizaron con el software Sequencing Analysis® v2.1 (Applied  Biosystems, Estados Unidos). 

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Material y Métodos

IV.2.3.3.3 Alineamiento de secuencias Las dos secuencias de ADN se ensamblaron utilizando el programa disponible en  la  página  web  http://bioinfo.hku.hk/EMBOSS/  (European  Molecular  Biology  Open  Software Suite), obteniéndose un fragmento de 521 nucleótidos que abarca del 16019 al  201 (Figura 14).    15781 15841 15901 15961 16021 16081 16141 16201 16261 16321

actattccct atttatcaaa accactagct gtaatgtaca tgccccatgc tgactgtaca ttaccattag ggatccctct caggcatctg aataagacat

gaacactatt aatcccaata aacataacac taacattaat atataagcaa tagtacatta atcacgagct tctcgctccg gttctttctt ctcgatgg

aatatagttc actcaacaca gcccatacac gtaataaaga gtacatgacc tgtcaaattc taattaccat ggcccataaa cagggccatc

cataaataca gaatttgcac agaccacaga cataatatgt tctatagcag attcttgata gccgcgtgaa ccgtgggggt tcatctaaaa

aagagcctta cctaaccaaa atgaattacc atatagtaca tacataatac gtatatctat accagcaacc cgctatccaa cggtccattc

tcagtattaa tattacaaac tacgcaaggg ttaaattata atataattat tatatattcc cgctaggcag tgaattttac tttcctctta

1 61 121 181 241 301 361

actaatggct ttattttggg attgtagctg gtcaatggtc taaatatcta ctttcaatac cccgttgatg

aatcagccca ggatgcttgg gacttaactg acaggacata ccaccacttt tcaatttagc tagcttaacc

tgctcacaca actcagctat catcttgagc aattatatta taacagactt actccaaaca caaagcaagg

taactgtgct ggccgtcaaa accagcataa tatatccccc ttccctagat aagtcaatat cactgaaaat

gtcatacatt ggccctgacc tgataagcat cttcataaaa acttatttaa ataaacgcag gcctagatga

tggtattttt cggagcatct ggacattaca atttccccct atttttcacg gccccccccc gtctcccaac

Figura 14: Secuencia completa del d-loop de Bos taurus (15792..16338,1..363). Los nucleótidos subrayados identifican al fragmento secuenciado (16019-201). En azul se muestra el fragmento 1, en rojo el 2 y en verde la zona solapante de ambos fragmentos.

   

IV.3. ANÁLISIS DE LOS DATOS GENERADOS IV.3.1 Análisis de la secuencia de ADN mitocondrial El  cálculo  de  los  diferentes  parámetros  a  partir  de  las  secuencias  de  ADN  mitocondrial  se  realizó  con  los  programas  MEGA  2.0  (Kumar  y  col.,  2001)  y  ARLEQUIN 2.00 (Schneider y col., 1997).   

IV.3.1.1 Número de sitios polimórficos (s) Se define como el número de posiciones nucleotídicas de la secuencia analizada  que presenta más de una variante, se identifica con la letra S. 

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Se pueden clasificar en dos grupos:  a) Transiciones: Cambio de bases púricas o pirimidínicas entre sí.  b) Transversiones:  Se  produce  un  cambio  de  una  base  púrica  por  una  pirimidínica o viceversa.   

IV.3.1.2 Número de haplotipos Se define como el número de secuencias distintas identificadas en el total de los  individuos analizados. 

  IV.3.1.3 Diversidad haplotípica  Es  la  probabilidad  de  que  dos  haplotipos  elegidos  al  azar  sean  idénticos  (Nei,  1987). Corresponde con la heterocigosis esperada para datos diploides.  Su valor se obtiene de la fórmula:  ∧

H=

k n ⎛ ⎞ ⎜1 − ∑ p i2 ⎟ n −1⎝ i =1 ⎠

  Y su varianza:  ∧

V (H ) =

k k k ⎫ 2 ⎧ ⎡ k 3 2 2⎤ 2 2 ( n 2 ) p ( p ) p ( pi2 ) 2 ⎬ − − + − ⎨ ∑ ∑ ∑ ∑ i i i ⎢ ⎥ n( n − 1) ⎩ i= i =1 ⎣ i =1 ⎦ i =1 ⎭

  Donde n es el número de copias génicas, k es el número de haplotipos y pi es la  frecuencia del haplotipo i.   

IV.3.1.4 Número de diferencias nucleotídicas Se  define  como  la  media  del  número  de  posiciones  variables  entre  parejas  de  secuencias o haplotipos (Tajima, 1983; Tajima, 1993).   

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IV.3.1.5 Diversidad nucleotídica  La  diversidad  nucleotídica  nos  permite  calcular  diferentes  parámetros  útiles  en  los  estudios  genéticos  de  poblaciones,  como  la  diversidad  nucleotídica  media  de  la  población, además de otros que tienen en cuenta la estructura en subpoblaciones como  la diversidad media dentro y entre subpoblaciones.    

IV.3.1.5.1 Diversidad media de la población (πT) Es  la  media  aritmética  de  las  distancias  entre  parejas  de  individuos  entre  diferentes poblaciones.  Se calcula mediante la fórmula: 

πT =

q i ∑ q − 1 q =1

j

∑x x d i

q =1

j

ij

  donde Xi  es la estima de la frecuencia media del alelo i en la población completa y q es  el número de secuencias diferentes en el conjunto de la población.   

IV.3.1.5.2 Distancia media dentro de poblaciones (πi) Se  define  como  la  media  aritmética  de  la  distancia  entre  parejas  de  individuos  pertenecientes a una población, se calcula mediante la expresión (Kumar y col., 2001): 

πi =

q i ∑ q − 1 q =1

j

∑x x d q =1

i

j

ij

  donde  Xi  es  la  frecuencia  de  la  secuencia  i  en  la  muestra  de  la  población  i,  y  q  es  el  número de secuencias diferentes en esa población.   

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IV.3.1.5.3 Diversidad media entre poblaciones La estima de la diversidad nucleotídica media entre poblaciones (δST) viene dada  por la expresión (Kumar y col., 2001): 

δ ST = π T − π S  

IV.3.2 Análisis de Microsatélites IV.3.2.1 Parámetros básicos de polimorfismo genético Con  el  programa  ToolKit  (Park,  2001)  se  calcularon  los  parámetros  básicos  de  polimorfismo  genético  para  los  microsatélites  autosómicos  como  para  los  localizados  en el cromosoma Y.      

IV.3.2.1.1 Número de alelos por locus El número medio de alelos por locus se calculó mediante la expresión: 

r

A=

∑A j =1

j

r

  Siendo r el número total de locus y Aj el número de alelos en el locus j.   

IV.3.2.1.2 Número efectivo de alelos El  número  efectivo  de  alelos  (NEA)  (Kimura  y  Crow,  1964)  se  define  como  la  probabilidad  de  que  dos  alelos  de  un  locus  elegido  al  azar  en  la  población  sean  idénticos  por  descendencia  y  esta  probabilidad  es  igual  al  inverso  de  la  frecuencia  esperada de individuos homocigotos en la población. Se calcula mediante la expresión  matemática: 

Ne =

1 n

∑p i =1

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2 i

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Se  emplea  como  medida  del  número  efectivo  de  alelos  mantenidos  en  la  población,  y  representa  el  número  de  alelos  equiprobables  que  producirían  la  misma  proporción de homocigotos que el observado, que en general es menor que el número  de alelos.   

IV.3.2.1.3 Heterocigosis observada (Ho) La  heterocigosis  observada  (HO)  para  un  locus  j  se  calculó  como  el  número  de  heterocigotos  presente  en  la  población  divididos  por  el  número  de  individuos  analizados para el locus (n), mediante la expresión:    n

Ho =

∑h i =1

obs j

n

   

IV.3.2.1.4 Heterocigosis insesgada(Hj) La heterocigosis insesgada (HJ) o diversidad génica es un índice de variabilidad  genética  que  está  altamente  correlacionado  con  la  heterocigosis  observada  y  que  se  considera  que  es  el  mejor  estimador  de  la  variabilidad  genética  presente  en  la  población  (Nei  y  Roychoudhary,  1974;  Nei,  1987).  Fue  calculada  para  cada  locus  j  y  cada encaste, bajo el supuesto de equilibrio de Hardy‐Weinberg, mediante el siguiente  estimador:  r ⎛ ⎞ 2n⎜1 − ∑ xij2 ⎟ i =1 ⎠ hj = ⎝ 2n − 1

  siendo, Xij la frecuencia del genotipo AiAj y n, el número de individuos muestreados.      Los  valores  medios  de  heterocigosis  observada,  e  insesgada,  se  calcularon  mediante la expresión:  

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r

HM =

∑h

o ,e , j

j =1

L

  donde ho,e,j es el valor de heterocigosis observada o insesgada y L es igual al número de  encastes  (r)  o  locus  (j),  en  función  del  cálculo  que  se  quiera  realizar.  Para  hallar  los  valores medios totales, L fue igual al producto del número de loci (j) por el número de  encastes (r).    

IV.3.2.2 Contenido en Información Polimórfica (PIC) Al  igual  que  la  heterocigosis  mide  la  información  que  proporcionan  los  marcadores analizados teniendo en cuenta el número de alelos y su frecuencia en los  microsatélites  (Botstein  y  col.,  1980).  Indica  lo  informativo  que  es  un  marcador  midiendo  su  capacidad  para  identificar  que  alelo  se  ha  heredado  de  cada  uno  de  los  parentales. La expresión que se utiliza en su cálculo es:    n

n

PIC = 1 − ∑ pi2 − ∑ i =1

i =1

n

∑2p

j =i +1

2 i

p 2j

    

IV.3.2.3 Equilibrio Hardy-Weinberg En  una  población  infinita  donde  los  cruzamientos  se  producen  de  manera  aleatoria  en  ausencia  de  mutación,  migración  y  selección,  las  frecuencias  alélicas  y  genotípicas no varían de generación en generación. Las poblaciones que se encuentran  en  esa  situación  se  dicen  que  están  en  equilibrio  Hardy‐Weinberg  (Hardy,  1908)  y  se  logra en una sola generación en el momento que se cumplan los requisitos.    La  desviación  con  respecto  al  equilibrio  Hardy‐Weinberg  se  realizó  mediante  el  programa  Arlequin  2.000  que  utiliza  el  procedimiento  desarrollado  por  Guo  y  Thompson (1992). 

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IV.3.3 Análisis de la Estructura Genética de Poblaciones y sus relaciones

IV.3.3.1 Cálculo de los estadísticos F de Wright  La  distribución  de  la  variabilidad  genética  de  una  población  se  puede  analizar  mediante  el  cálculo  de  los  estadísticos  F  de  Wright  (1965)  que  fue  posteriormente   revisado  por  otros  autores  (Chakraborty  y  Danker‐Hopfe,  1991).  Existe  una  relación  sencilla entre ellos: 

(1 − FIT ) = (1 − FIS ) − (1 − FST )   El estadístico FIS mide el parecido entre los dos alelos de un gen de un individuo  y  es  una  medida  del  grado  de  endogamia  en  una  población  al  interpretarse  como  la  probabilidad de que lo dos alelos de un mismo gen sean idénticos.    El parámetro FIT mide la desviación de las frecuencias esperadas de heterocigotos  respecto  de  las  observadas  del  conjunto  de  la  población.  Los  parámetros  FIS  y  FIT,  toman  valores  positivos  cuando  hay  un  déficit  de  heterocigotos,  y  valores  negativos  cuando hay un exceso de heterocigotos.     El  estadístico  FST  mide  el  parecido  entre  los  individuos  de  un  encaste  o  de  las  diferencias  entre  encastes,  explicando  el  porcentaje  de  la  variabiliad  genética  que  se  debe a la existencia de una estructura en la población en forma de encastes. Asume que  la deriva genética es la fuerza predominante en la diferenciación de poblaciones.    La estimación de estos parámetros se llevó a cabo mediante el programa Genepop  3.33  (Raymond  y  Rousset,  1995)  con  el  que  se  realizó  una  prueba  de  permutaciones  aleatorias para contrastar las hipótesis nulas: FIS= 0, FIT= 0 y FST= 0. La desviación típica  se  obtuvo  mediante  el  procedimiento  de  remuestreo  bootstrap  tras  1500  iteraciones  (Weir,  1990).  El  nivel  de  significación  de  FST  se  calculó  mediante  el  estadístico  chi‐ cuadrado de Workman y Niswander (1970): 

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χ 2(r −1)(s −1) = 2nFST (r −1)   donde  n  es  el  tamaño  de  la  muestra,  r  es  el  número  de  alelos,  s  es  el  número  de  poblaciones y (r‐1)(s‐1) son los grados de libertad.     La distribución nula del FST entre parejas bajo la hipótesis de no diferencia entre  las poblaciones se obtiene permutando haplotipos entre poblaciones, donde el valor P  del  test  es  la  proporción  de  permutaciones  que  dan  valor  FST  igual  o  mayor  al  observado. 

 

IV.3.3.2 Análisis de la Varianza Molecular El  Análisis  de  Varianza  Molecular  se  realizó  utilizando  el  programa  Arlequín  (Excoffier  y  col.,  1992).  Un  análisis  jerárquico  de  varianza  parte  la  varianza  en  diferentes  componentes  debidos  a  las  diferencias  entre  grupos,  entre  poblaciones  dentro  de  un  mismo  grupo  y  dentro  de  poblaciones,  para  ello  es  necesario  definir  la  estructura  de  la  población  en  grupos  (encastes)  y  poblaciones  (ganaderías).  Los  componentes  de  varianza  (σi2)  son  utilizados  para  calcular  los  índices  de  fijación,  análogos  a  los  estadísticos  F  definidos  originalmente  por  Wright  (1965),  llamados  estadísticos  Φ,  que  reflejan  la  correlación  de  la  diversidad  a  diferentes  niveles  jerárquicos  de  división  en  términos  de  coeficientes  de  endogamia,  o  en  términos  de  tiempos de coalescencia (Slatkin, 1991).    La  varianza  molecμlar  total  (σ2)  es  la  suma  de  los  componentes  de  varianza  debido a diferencias entre haplotipos dentro de una población (σc2), el componente de  varianza debidos a diferencias entre entre haplotipos en diferentes poblaciones dentro  de  un  grupo  (σb2),  y  el  componente  de  varianza  debido  a  diferencias  entre  los  haplotipos de los diferentes grupos(σa2).    

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La estructura del AMOVA usada fue la siguiente:   

Fuente de variación 

Entre encastes  Entre ganaderías dentro de un  encaste  Entre individuos dentro de  ganaderías dentro de encastes  Total 

Grados de 

Suma de 

libertad 

cuadrados 

G‐1 

SSD(AG) 

n´´σ2a + n´σ2b + σ2c

P‐G 

SSD(AP/WG) 

nσ2b + σ2c 

N‐P 

SSD(WP) 

σ2c 

N‐1 

SSD(T) 

σ2T 

E(MSD) 

Tabla 13: Estructura de la población utilizada en el análisis de varianza molecular.

Donde  G  Es  el  número  de  encastes,  P  es  el  número  de  ganaderías  y  N  es  el  número total de individuos.  SSD (AG) es la suma de cuadrados entre ganaderías de diferentes encastes.  SSD (AP) es la suma de cuadrados entre ganaderías.  SSD (AP/WG) es la suma de cuadrados entre ganaderías dentro de un encaste.  SSD (WP) es la suma de cuadrados dentro de ganaderías.  SSD (T) es la suma de cuadrados total.  A partir de la matriz de distancias obtenida se calcμló los estadísticos Phi: 

σ A2 FST ≅ φST = 2 σT    

IV.3.4 Distancia FST Los  valores  FST  entre  parejas  de  poblaciones  o  individuos  representan  la  endogamia  relativa  que  existe  dentro  de  una  raza  en  relación  con  el  resto  de  razas  analizadas en el estudio, o bien con cada una de las razas o poblaciones por separado. 

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Proporcionan información de la variabilidad genética total, explicada por la variación  encontrada entre razas, por lo que se utilizan como medidas de distancia genética. Esta  medida de distancia entre poblaciones se calculó con el programa Genetix 4.03 (Belkhir  y col., 2001) mediante la expresión:    

FST =

HT − H S HT

  donde HT es la heterocigosis esperada de un individuo tomado al azar dentro de una  población, y HS es la heterocigosis media esperada en dicha población. 

  IV.3.5 Representaciones gráficas IV.3.5.1 Representación mediante dendogramas Las  representaciones  gráficas  se  obtienen  a  partir  de  los  datos  obtenidos  anteriormente  considerando  en  cada  caso  los  OTUs  (Unidad  taxonómica  operativa,  Sokal y Sneath, 1963) correspondientes, como son los individuos, encastes y razas.  Tanto en el caso de los microsatélites como del ADN mitocondrial se emplearon  las distancias FST entre poblaciones.     Para  la  construcción  de  los  dendogramas  se  utilizaron  los  algoritmos  UPGMA  (Sneath y Sokal, 1973) y Neighbor‐Joining (Saitou y Nei, 1987).    El método UPGMA asume que la tasa de evolución es constante, produciendo un  árbol con raíz (aunque se puede eliminar la raíz para ciertos propósitos), en el que la  longitud  de  las  ramas  para  dos  OTUs  es  el  mismo  después  de  su  separación.  Simulaciones por ordenador han demostrado que cuando la distancia evolutiva entre  todos  los  pares  de  OTUs  es  grande,  este  método  recoge  el  árbol  correcto  con  una  probabilidad elevada (Tateno y col, 1982; Sourdis y Krimbas, 1987). Si este método se 

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aplica  a  datos  de  distancias  calculadas  a  partir  de  un  elevado  número  de  datos  se  espera que de un árbol de bondad razonablemente elevada (Kumar y col., 2001).     El método Neighbor‐Joining (NJ) es una simplificación del método de evolución  mínima (ME). La topología muestra el menor valor de la suma (S) de todas las ramas  (2m‐3  ramas  para  un  árbol  bifurcado  con  m  OTU´s),  que  es  elegido  como  estima  del  árbol  correcto.  Rzhetsky  y  Nei  (1993)  han  mostrado  que  cuando  se  utilizan  estimas  insesgadas de distancias evolutivas, la topología correcta del árbol siempre da el menor  valor esperado de S.     Se dibujaron tanto árboles con raíz, aquellos en que el estado ancestral se muestra  en  un  lado  como  originario  del  árbol,  que  se  va  ramificando  hasta  que  alcanza  las  ramas  terminales  en  el  otro  extremo  del  árbol,  como  árboles  de  radiación,  que  representan  el  orden  de  las  ramas  pero  no  indican  la  raíz  o  localización  del  último  ancestro común. 

 

IV.3.5.2 Representaciones Network La  mejor  forma  de  expresar  la  multitud  de  los  posibles  árboles  resultantes  a  la  hora de reconstruir filogenias de datos intraespecíficos (como la variación en el ADN  mitocondrial)  es  una  red  que  muestre  las  posibles  vías  evolutivas  en  forma  de  ciclos  (Bandelt y col., 1999).   

IV.3.5.2.1 Median joining El  Median‐Joining  network  (Bandelt  y  col.,  1999)  es  un  tipo  de  representación  gráfica  que  construye  redes  de  datos  de  poblaciones  libres  de  recombinaciones  mediante  la  conjunción  de  las  características  del  algoritmo  de  Kruskal  (1956)  para  encontrar  ʹminimun  spanning  treesʹ  combinando  todos  los  haplotipos  dentro  de  una  sola  red,  a  la  que  simultáneamente  se  añaden  secuencias  consenso  de  tres  secuencias 

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Material y Métodos

mutuamente  cercanas  con  un  criterio  de  parsimonia,  que  constituyen  los  ‘vectores  medios’ o puntos Steiner. Estos representan posiciones intermedias que biológicamente  se  pueden  interpretar  como  secuencias  existentes  no  muestreadas  o  como  secuencias  ancestrales  extintas.  Este  método  constituye  una  versión  más  eficiente  del  algoritmo  precedente  ʹReduced  Median  Networkʹ  (Bandelt  y  col.,  1995)  pero  presenta  el  inconveniente de que no resuelve nudos. Este análisis filogenético se realizó con ayuda  del programa NETWORK 3.01 (Rohl, 1999).   Las  secuencias  de  la  raza  de  lidia  así  como  de  las  razas  españolas  (Morucha,  Retinta,  Sayaguesa,  Avileña,  Pirenaica  y  Tudanca)  fueron  generadas  en  el  laboratorio  siguiendo el protocolo descrito en material y métodos. El resto de secuencias de razas  bovinas se obtuvieron de GenBank (Loftus y col. 1994).  En el análisis tipo Network realizado con las secuencias de uros (Troy y col., 2001;  Anderung y col., 2005; Beja‐Pereira y col., 2006), sólo se consideró la región solapante  con  las  obtenidas  en  la  raza  de  lidia,  del  nucleótido  16042  al  16280  (Anderson  y  col.,  1982).   

IV.3.7 Análisis Factorial de Correspondencia Las  reconstrucciones  filogenéticas  y  las  distancias  genéticas  no  tienen  en  cuenta  los  efectos de  relación  que  existen entre  distintas  ramas  de  los  árboles  representados.  Como alternativa, el Análisis Factorial de Correspondencia es un método multivariante  factorial  de  reducción  de  la  dimensión  de  una  tabla  de  casos‐variables  con  datos  cualitativos,  con  el  fin  de  obtener  un  número  reducido  de  factores.  Su  posterior  interpretación permite un estudio más simple, que se basa en la distancia no euclídea  del χ2. El proceso de hallar la distancia entre dos categorías de una variable se hace por  medio de las diferencias cuadráticas relativas (Lebart, Morineau y Tabard, 1984).    Se  utiliza  para  valorar  las  relaciones  genéticas  entre  poblaciones,  pudiendo  condensar la información de un gran número de variables cualitativas (alelos y loci) en  un menor número de variables sintéticas. Se obtienen representaciones gráficas en un 

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Material y Métodos

espacio dimensional de pocas variables sintéticas o factores que condensan el máximo  posible  de  información  y  por  tanto  pueden  ser  interpretados  o  nombrados,  permitiendo  visualizar  globalmente  las  relaciones  obtenidas  donde  se  representan un  conjunto  de  puntos,  tantos  como  modalidades  (alelos),  sobre  todas  las  variables  (los  distintos  locus),  cada  uno  caracterizado  por  unas  coordenadas  y  una  masa,  que  es  la  misma  en  todas  las  poblaciones.  Representa  la  posición  de  los  OTUs  (individuos  o  poblaciones)  con  respecto  a  los  valores  de  los  ejes  de  coordenadas  obtenidos.  Los  objetos  analizados  son  las  poblaciones  representadas  por  el  vector  de  sus  frecuencias  alélicas  donde  los  valores  de  inercia  de  cada  eje  pueden  ser  asemejados  a  las  combinaciones lineales de valores de FST de cada locus (Guinand, 1996).   

IV.3.8 Análisis de la estructura de la población El  programa  STRUCTURE  (Pritchard  y  col.,  2000)  nos  permite  analizar  la  estructura subaycente a la población analizada a partir de datos moleculares, estima el  número de clusters o grupos genéticamente diferentes que mayor verosimilitud le da a  los  resultados  obtenidos  y  además  permite  cuantificar  la  proporción  de  genoma  que  cada  individuo  tiene  con  origen  en  los  diferentes  clusters.  Se  trata  de  un  modelo  no  supervisado  y  se  asume  una  situación  inicial  de  K  clusters  o  grupos,  donde  K  puede  ser desconocido calculándose su valor mediante máxima verosimilitud. Posteriormente  se  calcula  la  proporción  de  genoma  que  cada  muestra  tiene  de  los  clusters,  comprobando  si  las  muestras  que  a  priori  se  agrupan  en  una  subpoblación  tienen  idéntica  composición  respecto  a  los  clusters  o  grupos  geneticamente  diferentes  estimados (Pritchard y col., 2000).    El modelo asume que los loci están en equilibrio Hardy‐Weinberg, que no están  ligados  y  no  es  necesario  definir  el  modelo  mutacional.  Presenta  la  ventaja  de  que  se  puede  utilizar  con  diferentes  marcadores  moleculares  como  microsatélites,  SNPs  o  RFLPs. 

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Material y Métodos

Formalmente,  el  método  consiste  en  utilizar  la  información  molecular  de  los  individuos  analizados,  en  forma  de  genotipos  para  los  distintos  marcadores,  y  denotada  por  X,  para  estimar  los  distintos  parámetros  de  interés  mediante  un  algoritmo de tipo Gibbs Sampler. Así, en el modelo más sencillo se trata de estimar la  distribución de P y Z condicionada a la información muestral, P(Z,P|X), donde P son  las  frecuencias  alélicas  de  los  distintos  marcadores  en  los  K  clusters  y  Z  denota  los  clusters  de  origen  de  cada  uno  de  los  individuos.  Si  se  permite  en  el  modelo  que  los  individuos  puedan  proceder  de  cruces  entre  diferentes  clusters  la  distribución  a  estimar contiene una nueva variable, Q, que denota la proporción de genoma de cada  individuo  originada  en  cada  uno  de  los  clusters.  Se  estima,  por  tanto,  la  distribución  posterior  de  Z,  P  y  Q,  P(Z,P,Q|X),  donde  Z  representa  ahora  el  cluster  de  origen  de  cada alelo de cada locus de cada individuo (al contrario que en el modelo simplificado,  en el que Z es el cluster de origen de cada individuo contemplado de manera conjunta,  al  no  admitir  cruces  entre  clusters).  En  la  ejecución  del  programa  se  utilizaron  150.00  burn in y 400.000 iteraciones normales. 

Se espera que individuos de una misma raza o población tengan una composición  similar  de  su  genoma  en  cuanto  a  proporción  de  origen  en  los  distintos  clusters.  El  programa  permite  obtener  una  representación  gráfica  de  estas  composiciones,  de  forma que se puedan apreciar parecidos o diferencias entre individuos dentro de una  misma  población  o  entre  distintas  poblaciones.  Asimismo,  la  relación  de  las  distintas  poblaciones  en  cuanto  a  la  composición  media  de  los  genomas  de  sus  individuos  puede  representarse  gráficamente  mediante  un  árbol  jerárquico  construido  sobre  una  distancia genética definida a partir de estas composiciones medias como:    K

d S (i, j ) := ∑ q k (i ) − q k ( j ) k =1

q k (i ) + q k ( j ) 2  

  Donde qk (i) representa la proporción de genoma de la población i originada del  cluster k (Capuccio y col., 2006).   

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Material y Métodos

En un primer análisis con el programa implementado por Pritchard y col. (2000),  se  consideraron  a  todos  los  animales  de  la  raza  de  lidia  analizados  y  un  segundo  análisis  se  realizó  de  manera  individual  en  aquellos  encastes  integrados  por  más  de  una ganadería. 

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V. RESULTADOS

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Resultados

V.1.- MICROSATÉLITES AUTOSÓMICOS V.1.1. Parámetros indicativos de la variabilidad genética V.1.1.1 Número de alelos y Número Efectivo de Alelos (NEA) V.1.1.1.1 Microsatélites  Los alelos caracterizados correspondientes a los 24 microsatélites autosómicos se  nombraron  en  pares  de  bases  utilizando  un  marcador  estándar  de  tamaño,  GeneScanTM‐Liz500TM  Size  Standard  (Applied  Biosystems,  Estados  Unidos).  En  la  figura 15 se muestra el rango alélico de los microsatélites autosómicos analizados.   

Rango alélico 300 250 200 150 100

Tg la 2 Bm 27 Bm 14 s2 3 05 In 7 ra 35 H e H l1 au t2 4 Et h R 3 m 1 Tg 88 la 12 In 6 ra Bm 37 21 Tg 13 la 1 Et 22 h2 25 H el 5 H el Tg 9 la Ag 53 la 23 2 D Bm rb 1 C 824 ss m 6 In 6 ra 2 Et 3 h1 Et 0 h1 Ils 85 ts 00 6

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Figura 15: Rango alélico en pares de bases de los 24 microsatélites autosómicos analizados. 

  Los  235  alelos  identificados  se  situaron  en  el  rango  de  87  a  307  pares  de  bases  (Figura 15).   Una  vez  establecido  el  genotipo  de  los  individuos  se  procedió  al  cálculo  de  diferentes  parámetros  de  diversidad  genética,  como  el  número  de  alelos  y  el  número  efectivo medio de alelos por microsatélite (NEA) (Tabla 14).    El menor número de alelos identificado en un microsatélite fue de 6 y el mayor de  19.  El  número  medio  de  alelos  por  microsatélite  fue  de  9,8  siendo  este  un  valor  relativamente elevado.

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Resultados

El  NEA  tiene  en  cuenta  tanto  el  número  de  alelos  como  su  frecuencia  en  la  población  sendo  indicativo  de  lo  informativo  que  es  un  microsatélite.  La  diferencia  entre los valores extremos es llamativa de 1,8 en el Inra 35 a 7,0 en el Tgla53. El valor  medio es de 3,8 siendo relativamente bajo a pesar de que el número medio de alelos es  elevado.  Microsatélite

Nº Alelos 

Tgla53  Tgla227  Drb  Ilsts06  Bm2057  Rm188  Haut24  Tgla126  Agla232  Tgla122  Inra23  Cssm66  Eth3  Bm143  Hel1  Eth185  Eth225  Bm2113  Bm1824  Hel9  Hel5  Eth10  Inra37  Inra35  PROMEDIO

15  11  19  9  10  11  9  6  13  14  9  11  11  10  7  8  6  9  6  10  9  7  8  7  9,8

NEA  7,0 5,9 5,4 4,7 4,6 4,5 4,4 4,1 4,1 4,0 4,0 3,9 3,8 3,6 3,5 3,2 3,0 2,9 2,9 2,8 2,8 2,7 2,5 1,8 3,8

Tabla 14: Número efectivo de alelos (NEA) y Nº de alelos por microsatélite. En rojo aparecen los valores más altos y en azul los más bajos 

  Para  ilustrar  gráficamente  la  distribución  de  los  alelos  se  han  construido  24  histogramas  correspondientes  a  las  frecuencias  de  los  24  microsatélites  (Anexo  1).  Se  han  presentado  diferentes  patrones,  desde  unimodales  con  un  alelo  de  mayor  frecuencia  y  los  alelos  flanqueantes  con  menores  frecuencias  (Eth10),  a  patrones  bimodales  donde  son  dos  alelos  los  de  mayor  frecuencia  respecto  al  resto  (Inra35)  y,  por último, patrones no ajustados a ninguna distribución teniendo los alelos diferentes  frecuencias (Tgla227).  

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Resultados

En 14  microsatélites se han identificado alelos exclusivos de encastes, siendo su  frecuencia  inferior  al  10%  en  11  de  ellos.  En  los  tres  restantes,  uno  presentó  una  frecuencia superior al 11%  en el encaste Miura, el segundo se identificó en el encaste   Concha  y  Sierra  con  una  frecuencia  del  22%  (RM188)  y  por  último  destaca  que  en  el  encaste  Pablo  Romero  el  alelo  exclusivo  identificado  en  el  microsatélite  ILSTS006  presentó una frecuencia del 50%. 

V.1.1.1.1 Encastes  Encaste  Contreras Santa Coloma Carlos Núñez Saltillo  Concha y Sierra Maqrués de Villamarta José Marzal Vega Villar Hidalgo Barquero Juan Pedro Domecq Félix Gómez Veragua  Torrestrella Murube  Miura  Baltasar Iban Pedrajas  Gamero Cívico Araúz de Robles Pablo Romero Atanasio Fernández Antonio Pérez Manuel Arranz Marqués de Albaserrada Cuadri  Conde de la Corte Urcola  María Montalvo Braganza  PROMEDIO DE LOS ENCASTES RAZA DE LIDIA

NEA 3,5 3,2 3,1 3,1 3,1 2,9 2,8 2,9 2,9 2,7 2,7 2,7 2,6 2,6 2,6 2,5 2,5 2,5 2,3 2,6 2,5 2,4 2,5 2,2 2,0 2,2 2,8 2,3 2,5 2,7 3,8

NMA  5,1  5 4,7  4,6  4,5  4,4  4,4  4,3  4,3  4,2  4,2  4,1  4,1  4,1  4 4 3,9  3,9  3,9  3,8  3,8  3,8  3,7  3,4  3,4  3,1 

4,1  5,7 

Tabla 15: Número efectivo de alelos (NEA) por encaste y número medio de alelos por encaste y en la raza de lidia en conjunto igualando el tamaño muestral en los encastes a 15.

  El número medio de alelos es un parámetro indicativo de la variabilidad de una  población  y  como  está  influido  por  el  tamaño  muestral,  en  su  cálculo  se  hizo  un 

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Resultados

remuestreo  igualando  el  tamaño  de  todos  los  encastes.  Los  encastes  María  Montalvo,  Braganza  y  Urcola  fueron  eliminados  de  este  análisis  al  presentar  un  muy  reducido  número de muestras analizadas respecto al resto. En la tabla 15 se muestran los valores  obtenidos para el número medio de alelos (NMA) y número efectivo de alelos (NEA)  por  encaste.  Los  valores  de  NEA  variaron  de  2  a  3,5  mientras  que  los  del  NMA  lo  hicieron de 3,1 a 5,1, siendo de 5,7 cuando se considera a toda la raza en su conjunto sin  agrupar  en  encastes.  En  el  encaste  Contreras  coincidieron  los  valores  más  altos  de  ambos parámetros.   

V.1.1.2 Heterocigosis y Contenido en Información Polimórfica (PIC)  V.1.1.2.1 Microsatélites  Los  valores  de  PIC,  heterocigosis  insesgada  y  observada  obtenidos  por  microsatélite se muestran en la tabla 16. Los valores mayores y menores coincidieron  respectivamente con los de NEA.  Microsatélite Tgla53  Tgla227  Drb  Ilsts06  Rm188  Haut24  Bm2057  Tgla126  Tgla122  Inra23  Agla232  Eth3  Cssm66  Bm143  Hel1  Eth185  Eth225  Bm2113  Bm1824  Hel9  Hel5  Eth10  Inra37  Inra35  PROMEDIO 

He 0,86 0,83 0,82 0,79 0,78 0,78 0,78 0,76 0,75 0,75 0,75 0,74 0,74 0,72 0,71 0,69 0,67 0,65 0,65 0,64 0,64 0,63 0,60 0,43 0,72

Ho 0,54 0,64 0,59 0,60 0,60 0,60 0,60 0,59 0,55 0,60 0,53 0,45 0,56 0,55 0,51 0,48 0,52 0,50 0,47 0,53 0,48 0,42 0,42 0,23 0,52

PIC 0,85 0,81 0,82 0,76 0,75 0,74 0,75 0,72 0,71 0,74 0,74 0,70 0,72 0,68 0,67 0,64 0,62 0,60 0,60 0,61 0,60 0,59 0,58 0,39 0,68

Tabla 16: Valores del contenido en información polimórfica (PIC), heterocigosis insesgada (He) y observada (Ho) por microsatélite. En rojo se resaltan los valores superiores y en azul los inferiores.

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Resultados

V.1.1.1.1 Encastes   En  la  tabla  17  se  muestran  los  valores  de  la  heterocigosis  observada  (Ho)  y  esperada (He) por encaste, los valores medios y los obtenidos para la población en su  conjunto.  Los  resultados  obtenidos  para  los  diferentes  encastes  muestran  en  el  caso  de  la  He un rango de variación de 0,46 a 0,68, mientras que en la Ho es de 0,43 y 0,6.   Encaste 

He  0,68 0,67  0,65  0,65  0,65  0,64  0,62  0,61  0,61  0,61  0,60  0,60  0,59  0,59  0,58  0,58  0,57  0,57  0,57  0,56  0,56  0,55  0,55  0,54  0,54  0,54  0,53  0,47  0,46  0,59  0,72 

Contreras  Santa Coloma  Saltillo  Concha y Sierra  Carlos Núñez  Urcola  Vega Villar  Marqués de Villamarta  Hidalgo Barquero  Félix Gómez  Veragua  José Marzal  Miura  Braganza  Juan Pedro Domecq  Baltasar Iban  Torrestrella  Pedrajas  Pablo Romero  Murube  Antonio Pérez  Manuel Arranz  Atanasio Fernández  María Montalvo  Gamero Cívico  Araúz de Robles  Marqués de Albaserrada  Conde de la Corte  Cuadri  PROMEDIO DE LOS ENCASTES  RAZA DE LIDIA 

Ho  0,59  0,55  0,51  0,60 0,57  0,59  0,45  0,52  0,51  0,58  0,58  0,59  0,52  0,58  0,49  0,53  0,57  0,49  0,54  0,46  0,54  0,56  0,51  0,55  0,43 0,53  0,48  0,47  0,43  0,53  0,52 

PIC  0,64  0,63  0,60  0,60  0,60  0,58  0,57  0,56  0,57  0,56  0,55  0,56  0,54  0,51  0,53  0,52  0,53  0,51  0,52  0,50  0,51  0,49  0,50  0,48  0,49  0,49  0,46  0,41  0,42  0,53   

Tabla 17: Valores del contenido en información polimórfica (PIC), Heterocigosis insesgada (He) y observada (Ho) por encaste, valores promedio y considerando la población en su conjunto. En azul se resaltan los valores inferiores y en rojo los superiores.

 

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Resultados

Los encastes que presentaron valores más altos de PIC y NEA coinciden con los  mayores  valores  de  He.  En  los  encastes  Félix  Gómez,  Antonio  Pérez,  Veragua,  Braganza,  José  Marzal,  Araúz  de  Robles,  Torrestrella,  Conde  de  la  Corte,  María  Montalvo  y  Manuel  Arranz  las  diferencias  entre  la  He  y  la  Ho  no  resultaron  significativamente  distintas  de  0.  El  encaste  Vega  Villar  presentó  las  mayores  diferencias entre la He y la Ho.  

  V.1.2 Equilibrio Hardy‐Weinberg 

Drb

Bm2113

Hel1

Inra23

Agla232

Rm188

Tgla227

Eth10

Hel5

Eth225

Eth3

Bms2057

Bm1824

Tgla53

Inra37

Inra35

Eth185

Cssm66

Hel9

Tgla126

Bm143

Ilsts006

Haut 24

Tgla122

En la tabla 18 se muestran los análisis realizados para conocer la desviación con  respecto a las condiciones del  equilibrio Hardy‐Weinberg.   

ALB X ANT X ARA ATA X X X X BAL BRA X CAR X X X COL X X X X X X X X X X X X X X X X CON X X COR X CRM CUA X DOM X X X X X X X X X X X FEL X GAM X X X X HID X X MAN MIU X X MON MUR X X X PAB X PED X X SAL X X X SIE X TOR URC VEG X X X X X X X X X X X VER VIL X X X X X X X Tabla 18: Desviaciones respecto al equilibrio Hardy-Weinberg (indicados con un X) de los encastes por microsatélite y total calculado con el método de cadenas de Markov y con un nivel de significación de P

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