Estudio Genético de la Raza Bovina Criolla Casanare de Colombia y su Relación con Otras Razas

Héctor Sastre ¹, Evangelina Rodero ², Antonio Rodero ³, Pedro Azor ³, Néstor Sepúlveda ⁴, Mariano Herrera ² y Antonio Molina ³

¹ Facultad de Ciencias Agropecuarias. Escuela de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Universidad de Los Llanos. Villavicencio. Colombia.

² Departamento de Producción Animal.

³ Departamento de Genética. Facultad de Veterinaria, Universidad de Córdoba (España). Campus Universitario de Rabanales. 14001. Córdoba (España).

⁴ Facultad de Ciencias Agropecuarias y Forestales. Universidad de la Frontera. Temuco (Chile). E-mail: nestor@ufro.cl

RESUMEN

Se estudió la variabilidad genética de la raza Criolla Casanare de Colombia y sus relaciones con poblaciones cruzadas Cebú x Criollo, Cebú puro y Pardo Alpino. Para ello, mediante amplificación por PCR, se han analizado 22 microsatélites en 79 individuos (54 Casanare; 14 Cebú, 8 cruzados y 3 de Pardo Alpino). El número medio de heterocigotos observados y el número medio de alelos por locus fueron mayores en la población Criolla Casanare que en el resto, con valores de 0,72 y próximos a 0,70, respectivamente. Sólo el 3,6% de la variabilidad observada pudiera ser debida a diferencias entre los distintos grupos raciales (F_ST global= 0,03634; P<0,01). La matriz de distancias genéticas mostró más proximidad entre los Criollos Casanare y los cruzados, que entre éstos y los Cebú. Se constató la influencia del Cebú sobre la actual raza Casanare que se encuentra en la actualidad en grave peligro de extinción.

Palabras clave: Bovinos criollos, microsatélites, diversidad génica.

Genetic Study of the Colombian Criollo Breed Casanare and its Relationship With Others Breeds

ABSTRACT

The genetic variability of the Creole Casanare breed of Colombia and its relations with crossed populations Zebu x Creole, pure Cebu and Brown Swiss was studied. For it, by means of PCR amplification, 22 microsatellites have been analyzed in 79 individuals (54 Creole Casanare; 14 Zebu, 8 crossed Zebu x Creole and 3 Brown Swiss). The average of heterozygotos observed and the average number of alleles per locus they were major in the population Creole Casanare that in the rest with values of 0.72 and close to 0.70 respectively. Only 3.6% of the observed variability it could be due to differences between the different racial groups (global F_ST = 0.03634; P< 0.01). The matrix of genetic distances showed more proximity between the Creole Casanare and the crossed ones that between these and Zebu. The influence of the Zebu on the current breed Casanare was stated, who is at present in serious danger of extinction.

Key words: Creole cattle, microsatellites, genetic diversity.

Recibido: 11 / 05 / 2005. Aceptado: 28 / 02 / 2007.

INTRODUCCIÓN

En Colombia, existen hasta la fecha siete razas de ganado criollo, que la colocan en el primer lugar de la diversidad bovina en América Latina. Esta diversidad racial pudiera deberse a las distintas razas, de procedencia principalmente española [19], que incidieron en su formación y a las adaptaciones que éstas necesitaron para sobrevivir en las diferentes regiones colombianas. En la región de la Orinoquia Colombiana se desarrollaron dos razas, una ellas la raza Criolla Casanare. Aunque desde 1940 el Gobierno Nacional, a través del Ministerio de Agricultura viene desarrollando planes de conservación de los recursos genéticos bovinos, éstos no han incluido a la raza Criolla Casanare, por lo que no ha sido estudiada en toda su potencialidad, razón por la que su estudio, conservación, multiplicación, difusión y utilización son necesarias.

Con la introducción de Bos indicus o ganado Cebú, desde principios del siglo XX, y especialmente en la década de los cincuenta [30, 33], comenzaron los cruzamientos; los buenos resultados mostrados por efecto del vigor híbrido, producto del cruce de machos Cebú con hembras Criollas, fueron mal interpretados, de tal forma que se le atribuyó todo el valor al Bos indicus, desconociendo el aporte genético del Criollo Casanare y de la interacción entre ambos. Se utilizaron toros Cebú en todas las ganaderías; en la actualidad, la raza Criolla Casanare está a punto de desaparecer por los sucesivos cruces de absorción. La situación del Criollo Casanare es preocupante ya que, según los criterios de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación (F.A.O.) [35], una población de bovinos se considera en riesgo de extinción cuando existen menos de 1000 hembras y 20 machos en edad reproductiva . En el Banco Mundial de Datos de la F.A.O contenido en el Sistema de Información sobre la Diversidad de Animales Domésticos (DAD-IS) [http://www.fao.org/dad-is], consta que en 1986 el censo de Criollo Casanare era de 1951 reses, y en 1999 aumentó a 5550 animales, posiblemente debido a que en este último censo se incluyeron también cruces con cebuínos. En la actualidad, lo cierto es que en el Departamento de Casanare, el número de animales criollos se ha reducido a tal punto que sólo quedan cuatro ganaderías como núcleos criollos puros, con menos de 100 reses cada una [34].

El objetivo del presente trabajo fue comparar, mediante microsatélites de ADN, y con vistas a su diferenciación, los animales de raza Criolla Casanare con Cebú puro, con cruzados de Cebú X Casanare y con Parda Alpina, poblaciones éstas que mayor incidencia tienen en las ganaderías donde se cría el Casanare.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se realizó un muestreo en tres ganaderías, en dos de las cuales se controló el 100% de los efectivos Criollos. En total, se tomaron 79 muestras sanguíneas, provenientes de 54 animales Criollo Casanare, 8 cruzados Cebú X Criollo, 14 Cebú puro y 3 Pardo Alpino. Las muestras de sangre se obtuvieron mediante venopunción yugular y, para facilitar su transporte, se impregnaron inmediatamente en papel secante. Los análisis se realizaron en el laboratorio de ADN del Departamento de Genética de la Universidad de Córdoba, España. La extracción de ADN se realizó mediante el Kit Bloodclean® del laboratorio Biotools (Biotechnological and Medical Laboratorios, S.A. Madrid, España), según el protocolo descrito por el fabricante en el kit. Se utilizaron 22 microsatélites (TABLA I), todos ellos incluidos en la lista propuesta para estudios de la diversidad genética en ganado vacuno por la F.A.O. (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) [15] y la I.S.A.G. (Sociedad Internacional para la Genética animal) [http://www.I.S.A.G..org.uk/)].

TABLA I

PANEL DE MICROSATÉLITES  PARA BOVINOS EMPLEADOS EN EL PRESENTE ESTUDIO/

MICOSATELLITES PANEL FOR THE BOVINE USSED IN THIS STUDY

Los microsatélites fueron amplificados mediante la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) a través de un protocolo de amplificación, que comprendió 55°C de temperatura de acoplamiento de los primers y 2,5 mM de MgCl2.

Para determinar el tamaño de los fragmentos obtenidos mediante la PCR, se sometieron éstos a electroforesis en gel de poliacrilamida 6% y se secuenciaron en el equipo Abi Prism® 373 (Applied Biosystem Foster City, S.A. EUA). Para la tipificación e identificación de alelos se usaron los programas Genescan Analysis (Genescan 672 v.2.0.2) y Genotyper 3,7. Mediante los programas Genetix 4,02 [8] y Fstat 2.9.3 18, se calcularon los parámetros más comunes derivados de datos génicos como son: las frecuencias alélicas, el número medio de alelos por locus, la riqueza alélica, los estadísticos F de Wright [43], el flujo génico y las distancias genéticas de Nei 28. También se calcularon la heterocigosidad observada y esperada bajo el supuesto de equilibrio de Hardy-Weinberg, la heterocigosis media o proporción media de heterocigotos por locus en la población, y la heterocigosidad esperada insesgada o corregida para cada población mediante la ecuación de Nei y Roychoudhury [29], en la que F_ST se puede corregir para el error de muestreo por F’_ST=F_ST-(½ N_t) como estimación de la heterogeneidad genética entre poblaciones, siendo N_t el tamaño total de la muestra. El flujo génico (Nm, número medio de inmigrantes que entra por generación) se calculó por la expresión:

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Como se expresa en la TABLA II, la raza Criolla Casanare es la que presenta mayor variabilidad en función del número de alelos, estando la población de Cebú, más estabilizada; en el cruce de ambos disminuye aún más el número de alelos. Lógicamente, al tener un escaso tamaño muestral, las menores frecuencias alélicas y el menor número de alelos se encontraron en las muestras de Pardo Alpina.

TABLA II

NÚMERO DE ALELOS POR LOCUS EN CADA GRUPO RACIAL/

NUMBER OF ALLELES BY LOCUS FOR EACH  RACIAL GROUP

Grupo 1: Criolla Casanare;  Grupo2: Cebú;  Grupo3: Cebú X Criolla; Grupo 4: Parda Alpina.   NPA: Numero medio de alelos/locus.

A diferencia de lo encontrado por Bedoya y col. [7], en el presente trabajo el número medio de alelos por locus (NPA) obtenido en la raza Casanare (8,54), fué superior al, que presentó el Cebú y su cruce con Casanare (6,59 y 5,77, respectivamente).

El NPA aquí estimado para la raza Criolla Casanare fue mayor que otros obtenidos por diversos autores en razas bovinas europeas de distinta localización. De este modo, resultó superior a los de las razas francesas estudiadas por Moazami-Goudarzi y col. [24] (6,0-7,7), a los de las italianas reportadas por Ciampolini y col. [12] (6,5-8,0), y especialmente elevado en relación a los obtenidos por MacHugh y col. [23] en razas británicas (3,4-3,8). Es algo menor a los valores que Arranz y col. [2] calcularon en sobre razas Españolas (9,95). Sin embargo, obtuvo un valor muy superior al encontrado por Bedoya y col. [7] para el conjunto de razas colombianas (3 alelos), si bien los autores anteriormente citados emplearon un número de muestras de Criolla Casanare muy bajo (4 animales) a lo que se puede atribuir el reducido NPA que encontraron.

También es inferior, al valor medio de 11,58 que Barrera y col. [5] obtuvieron para las razas criollas colombinas. Recientemente, estos mismos autores [6] han estimado un valor de NPA de tan sólo 5,56 para la raza Criolla Casanare, si bien el número de marcadores analizados fue menor [14]. La F.A.O. recomienda aproximarse al número de 30 microsatelllites para los estudios de diversidad genética de animales domésticos [14].

También es inferior, al valor medio de 11,58 que Barrera y col. [5] obtuvieron para las razas criollas colombinas. Recientemente, estos mismos autores [6] han estimado un valor de NPA de tan sólo 5,56 para la raza Criolla Casanare, si bien el número de marcadores analizados fue menor [14]. La F.A.O. recomienda aproximarse al número de 30 microsatelllites para los estudios de diversidad genética de animales domésticos [14].

En coincidencia con los resultados del presente estudio, otras investigaciones de la variabilidad genética de las razas Criollas Colombianas, a partir del análisis de ADN mitocondrial, revelan que la diversidad de estas razas es superior a la de las Europeas y Africanas y comparable con las de Oriente Próximo [11]. Mediante ADN de microsatellites, otros autores [16], también han encontrado valores de diversidad elevados en Iberia, los cuales pudieran ser explicados por limitada influencia africana, pero que también puede haberse influido por ingreso genético o migración de animales del “Fértil Creciente”.

De todas formas, el NPA obtenido en el presente trabajo podrían estar condicionado por el tamaño muestral (n), por lo que en la TABLA III se expone la riqueza alélica que corrige para este efecto siendo un buen indicador de la variabilidad genética. La riqueza alélica es la medida de la número de alelos independientemente del tamaño muestral y permite comparar esta cantidad entre muestras de diferente tamaño como es el caso.

TABLA III

RIQUEZA ALÉLICA POR LOCUS Y POR GRUPO RACIAL/

ALLELIC RICHNESS BY LOCUS AND BREED GROUPING

Grupo1: Criolla Casanare;  Grupo2: Cebú;  Grupo3: Cebú X Criolla; Grupo4: Parda Alpina.

De la comparación de ambas TABLAS (II y III), se puede deducir que el mayor número de alelos encontrados en la raza Casanare con respecto a los otros grupos se debe, en gran parte al efecto de n. Corregida para este efecto, la riqueza alélica ofrece el valor máximo a la raza Parda Alpina, lo cual es explicable por la amplia difusión mundial de esta raza que propiciaría una mayor variabilidad genética frente a otras como la Casanare, muy local y próxima a la extinción.

Los resultados del presente estudio apuntan a una elevada riqueza alélica en la raza Criolla Casanare, que puede atribuirse a su naturaleza criolla, originada a partir de razas españolas. Azor y col. [3] calcularon riquezas alélicas de las razas bovinas andaluzas en peligro de extinción: Pajuna, Berrenda en Colorado, Berrenda en Negro y Cárdena de 2,59; 2,27; 2,71 y 2,72, respectivamente. Entre estas razas se ha postulado que pudiera encontrarse el origen de muchas de las razas bovinas de América, incluida la Casanare [33]. La riqueza alélica de las andaluzas resultó próxima, pero inferior a la de la colombiana.

La heterocogisidad no está tan condicionada por los errores de muestreo como el número de alelos, y cuando se trabaja con un censo poblacional bajo puede ser una buena medida de la variabilidad genética [3]. En la TABLA IV se expone, para cada grupo racial y cada locus, la heterocigosidad observada y esperada bajo supuesto de equilibrio genético, estando además esta última corregida para errores de muestreo según Nei y Roychoudhury [29].

TABLA IV

HETEROCIGOSIDAD OBSERVADA Y ESPERADA (ASUMIENDO EQUILIBRIO GENÉTICO Y CORREGIDAS PARA MUESTREO) POR LOCUS, GRUPO RACIAL Y SOBRE TODOS LOS LOCI/

HETEROCIGOUSITY OBSERVED AND EXPECTED (ASSUMING GENETIC EQUILIBRIUM AND CORRECTED FOR SAMPLE) IN EACH LOCUS, BREED GROUPING AND IN THE TOTAL LOCI.

Grupo1: Criolla Casanare;  Grupo2: Cebú;  Grupo3: Cebú X Criolla; Grupo4: Parda Alpina.   He’= H esperada corregida 11. Ho= H observada.

En la mayoría de los casos, los valores esperados superaron a los observados, lo que indica cierta tendencia a la consanguinidad, que queda algo menos manifiesta en la raza Casanare, ya que el número de loci cuya heterocigosidad observada excede a la esperada son: ocho en la Criolla Casanare, cinco en el Cebú, cinco en el Cruce de Cebú X Criolla Casanare, y nueve en la Pardo Alpina.

La heterocigosidad sobre todos los loci encontrada en la Casanare fué superior a la de otras razas de ganado vacuno centroeuropeas (0,49-0,68) [21], británicas (0,466) [23], francesas (0,62) [24] e italianas, en las que incluso se detectó un déficit de heterocigotos [12]. También fue superior a la del conjunto de razas criollas colombianas, en las que se ha estimado una Ho de 0,67 [7]. Sin embargo, resultó menor que lo encontrado por Arranz y col. [2], para las razas Españolas que tienen una heterocigosidad media de 0,74.

El programa Genetix estima también las varianzas de los valores F sobre todos los locus para cada grupo según el método llamado Jackknife [42]. De las estimaciones de cada parámetro, calcula los intervalos de confianza ya que en el caso de que sean pocos los locus empleados, resultarán poco precisas. En la TABLA V, para cada grupo racial, y teniendo en cuenta todos los loci, se expresan los datos de F_IS y sus límites de confianza, haciendo previamente un procedimiento de Bootstrapping de 1000 permutaciones indicado para cuando hay más de cuatro loci [31].

TABLA V

VALORES DE F_IS PARA TODOS LOS LOCI Y CADA GRUPO RACIAL/

F_IS VALUES FOR THE OVERALL LOCI AND FOR EACH RACIAL GROUP

I.C.= Intervalo de Confianza para la varianza de F_IS de todos los loci estimado.

La Criolla Casanare presentó un valor de F_IS reducido, en tanto que la cifra obtenida para el resto de los grupos raciales duplicó a la de la Criolla. Teniendo en cuenta que F_IS es un parámetro indicativo de la consanguinidad de cada una de las poblaciones que varía entre cero y uno, siendo cero el mínimo nivel de endogamia y uno el máximo, se puede considerar que los niveles de F_IS determinados en la Criolla Casanare, no son muy elevados, más aún, al tratarse de una raza en grave peligro de desaparición. Estos resultados resultaron acordes con las observaciones que se han hecho anteriormente en la comparación entre las heterocigosidades. Y son sensiblemente inferiores a los obtenidos por otros autores para razas colombianas (0,13) [7], o para la propia Casanare (0,08) [6].

En la TABLA VI se exponen los valores del parámetro F_ST que estima la diferencia entre grupos. Este valor ha sido considerado mediante la relación de Reynols y cols. [32] D_L=-ln(1-F_ST) como un estimador de las distancias genéticas entre poblaciones (D_L) y como una buena herramienta para la construcción de árboles filogenéticos. Jordana y cols. [20] utilizan F_ST para estimar las estructuras y las relaciones raciales de 18 razas europeas con objetivos conservacionistas, emplean la distancia de Reynols y la consideran apropiada para datos como los nuestros en los que la deriva se supone que es el principal factor de diferenciación genética entre poblaciones emparentadas o para una evolución a corto término.

TABLA VI

VALORES DE F_ST y DISTANCAS GENÉTICAS (NEI) ENTRE GRUPOS RACIALES/

F_ST VALUES AND GENETIC DISTANCES (NEI) BETWEEN RACIAL GROUPS

Sobre la diagonal se exponen los valores de F_ST y bajo la diagonal las distancias genéticas de Nei.

No obstante, Takesaki y Nei [37] consideran que, aunque la DL es válida, siempre que las muestras sean grandes, para la construcción de árboles filgenéticos a partir de ADN de microsatélites, para la estimación de tiempos de evolución son más apropiadas las clásicas distancias genéticas de Nei [28]. Por ello, y dado el escaso tamaño muestral de alguna de las poblaciones del presente trabajo, en la misma tabla se han expuesto también las distancias de Nei obtenidas.

Ambos parámetros, como podría esperarse, indican que la raza Criolla Casanare se acerca más a su cruce con Cebú que al Cebú Puro, y que la muestra de Pardo Alpina está muy diferenciada del Cebú y menos de la Criolla, en concordancia con la naturaleza Bos taurus de ambas.

Sin embargo, de los análisis del flujo génico, se obtuvieron valores de Nm entre la raza Criolla Casanare y los Cebú de 4,35, y de 12,29 entre la Criolla y los cruzados. Lo que pone de manifiesto, una vez más, la mayor cercanía entre la raza autóctona colombiana y los cruces de ella con el Cebú, y también que este flujo pudo atenuar las diferencias entre razas, producidas por la deriva y migración. Los resultados sugieren que se ha podido producir influencia del Cebú sobre la actual raza Criolla Casanare. A esta influencia, que se produjo por los intensivos cruzamientos practicados a partir de 1950 [7, 19, 30], se podría añadir además, la influencia de ganado Norteafricano sobre las razas bovinas Ibéricas previamente a su introducción en América [11].

Si bien se ha hablado que la influencia de ganado africano sobre las razas españolas, pudo haber sido resultado de la introducción de los musulmanes en el siglo VIII, recientes análisis del mtDNA de vacuno de la Edad de Bronce de Atapuerca, en el norte de España [1], revelan que, aunque con una mayoría de muestras de haplotipo T3 que dominante en las razas Europeas, aparece también el haplotipo T1, característico de las razas africanas, datándose en 1800 a.C. y demostrando contacto prehistórico África-España. Ambos hechos, muy anteriores a la conquista del Nuevo Mundo, pudieron propiciar que el ganado ibérico precursor del Criollo Casanare fuese portador de influencia africana.

El parámetro F_ST se corresponde con el valor Capf de Weir y Cockerham [41], y explica la variabilidad total entre poblaciones. Los resultados de Jordana [20] al calcular los F_ST multilocus sobre 18 razas vacunas europeas, indicaron que alrededor del 6,8% de la variación genética total se puede explicar por diferencias raciales y el resto (93,2%) por diferencias entre individuos. En el presente caso, el valor F_ST para todos los loci fue de 0,36 (P<0,01), por lo que se puede incidir que sólo un 3,6% de la variabilidad encontrada es debida a las diferencias entre grupos raciales, lo cual no es de extrañar si se tiene en cuenta que se trata de la comparación de razas y grupos formados por cruces entre esas mismas razas.

CONCLUSIONES

Las medidas de la diversidad génica, estimadas por el número de alelos y la riqueza alélica, demuestran la superior variabilidad de la raza Criolla Casanare respecto de las restantes poblaciones estudiadas (Cebú, Cebú x Criolla Casanare y Pardo Alpina). Por comparación entre la heterocigosidad esperada y observada, se infiere que los animales estudiados de los grupos raciales considerados expresan una cierta consanguinidad, aunque en menor grado la raza Criolla Casanare en la que la heterocigosidad encontrada incluso es superior a la de otras razas vacunas europeas que se citan en la bibliografía.

Las conclusiones anteriores se confirman al emplear los coeficientes F de Wright, de forma que para la raza Criolla Casanare se obtiene un valor de F_IS (indicativo de consanguinidad) netamente inferior al de las otras poblaciones.

Las distancias genéticas demuestran la mayor cercanía genética entre la raza Casanare y la población cruzada Casanare X Cebú, éstas, junto con los análisis del flujo génico, ponen de manifiesto la influencia que el Cebú ha tenido en la actual raza Criolla.

AGRADECIMIENTO

Este trabajo fue parcialmente financiado por la Dirección de Investigación de la Universidad de La Frontera (Grant Nº 4026.1).

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