A evolução no desempenho de linhagens de frango de corte e postura comerciais tem sido acentuada nas últimas décadas (Tabela 1). Os conhecimentos da genética quantitativa, aliados ao uso de técnicas computacionais e estatística, têm assegurado um progresso genético contínuo de todas as características de produção. Estudos demonstram que 80% das melhorias obtidas nas linhagens de aves de corte e postura foram decorrentes do processo de seleção, sendo estas acompanhadas pelo aprimoramento em instalações, manejo, nutrição, ambiente e sanidade.
 
A maioria do progresso genético obtido nas características quantitativas (características de produção) tem sido decorrente da seleção baseada no fenótipo do animal ou na estimativa do valor genético derivado do fenótipo. Essa seleção é realizada sem o conhecimento do número de genes que atuam na característica de interesse nem do efeito de cada gene. Por isso, a arquitetura genética das características tem sido considerada como uma caixa preta, quando se utiliza a genética quantitativa no melhoramento animal. Apesar disto, as taxas de ganho genético que foram e ainda estão sendo obtidas em programas de melhoramento demonstram claramente o poder do uso da genética quantitativa na seleção.
 
O desenvolvimento de técnicas moleculares tem permitido o conhecimento de como determinados genes atuam na determinação de características de interesse econômico. Nos últimos anos, essa nova dimensão tornou mais acessível a análise genética de animais através da habilidade de clonagem dos genes responsáveis pela expressão de características de produção e pelo reconhecimento de que polimorfismos de DNA podem ser utilizados como marcadores genéticos. Novas biotecnologias têm permitido a identificação e manipulação direta de seqüências de DNA. Nas próximas décadas, o conhecimento sobre o controle genético de características econômicas irá aumentar drasticamente, possibilitando a complementação dos métodos tradicionais de melhoramento, visando ganhos genéticos adicionais. Para tal, há a necessidade de otimizar a integração entre a genética molecular e quantitativa no melhoramento animal. Conhecimentos de genética quantitativa e melhoramento animal deverão ser utilizados no desenvolvimento de estratégias de melhoramento e seleção, visando incorporar tecnologias moleculares em programas de melhoramento para obter o máximo de benefício possível da informação gerada pela genética molecular. Esse desafio está apenas começando. A análise da relação custo/benefício deverá também ser considerada, pois pequenos diferenciais em termos de ganho genético, utilizando técnicas sofisticadas e caras, podem não ser economicamente viáveis.
 
Técnicas moleculares - Existem várias técnicas da genética molecular com potencial para aplicação no melhoramento genético de aves, entre elas a clonagem, inserção e reparo de genes e marcadores moleculares ou genéticos.
 
Clonagem: esta pode ser considerada em termos de animal ou gene. Atualmente, os métodos de clonagem de animais não são moleculares, mas sim baseados na manipulação do embrião (célula ou organela). Esta técnica não terá grande utilidade em aves devido a alta prolificidade, que possibilita maior produção de animais geneticamente superiores e devido aos benefícios serem somente a curto prazo. Já, a clonagem de genes é, necessariamente, o primeiro passo no desenvolvimento de métodos moleculares eficientes, resultando em aumento do poder destas técnicas, pois permite o uso direto do gene de interesse, ao invés de marcadores ligados a esse gene.
 
Inserção e Reparo de genes: a preocupação atual está diretamente ligada às melhorias das técnicas de inserção de genes. Estas técnicas estão evoluindo rapidamente, embora os problemas técnicos, na maioria das espécies de aves, sejam maiores que as verificadas em outras espécies. A grande pergunta é: qual gene teria potencial suficiente para justificar a inserção? Não existe dúvida que, dado um gene com mérito econômico suficiente, a inserção poderia valer a pena. Existe também a questão da estabilidade de genes inseridos na população. Em uma população de camundongos contendo a inserção do gene para hormônio de crescimento, mesmo com a pressão de seleção favorável, a freqüência do gene diminuiu a cada geração, devido a redução de animais nascidos vivos contendo o gene, causada pelo efeito pleiotrópico negativo do mesmo com a fertilidade. A técnica de reparo de genes tem recebido pouca atenção na avicultura e sua utilização depende basicamente da relação custo/benefício. Porém, devido ao baixo custo de cada indivíduo, fica difícil vislumbrar seu uso em aves.
 
Marcadores ou genes: as tecnologias de marcadores moleculares ou genes são vistas como as de maior promessa para uso no melhoramento genético. Dentre as aplicações de marcadores genéticos em aves estão: mapeamento genômico, estabelecimento de grau de parentesco, predição de heterose, seleção genômica e uso direto na seleção. A seleção assistida por genes (CGS) e a seleção assistida por marcadores (MAS) estão sendo consideradas como os melhores métodos para incorporação da genética molecular em programas de melhoramento para aumentar a eficiência da seleção. A CGS depende do conhecimento de genes de efeito maior envolvidos em características de interesse econômico e a MAS depende de genes ligados a frações do DNA que afetam características relevantes.
 
Genética molecular - A indústria avícola tem um programa de melhoramento genético efetivo e bem sucedido, impulsionado pelos conhecimentos em genética quantitativa, recursos computacionais e modelos estatísticos. As principais mudanças na teoria da genética quantitativa na última década determinaram grande impacto no melhoramento de aves, entre elas: 1) modelo infinitesimal; 2) Melhor Predição Linear não Viesada (BLUP); 3) seleção em grupo e 4) novos índices de seleção. Porém, dois outros avanços na tecnologia poderão afetar consideravelmente o melhoramento animal nas próximas décadas: 1) seleção com decisões baseadas no exame direto do DNA e 2) avaliação precoce e precisa das características.
 
A falta de conhecimento de genes úteis para a manipulação tem demonstrado ser um problema persistente na nova direção assumida pela pesquisa genética. Existe poucos genes importantes realmente isolados e para muitas funções biológicas os mesmos ainda não foram identificados. Entretanto, nos últimos cinco anos têm sido acumulada uma quantidade significativa de informações sobre genes e marcadores genéticos em humanos, muarinos e espécies animais de produção. O primeiro passo tem sido o desenvolvimento de mapas genéticos, que contém a localização de regiões específicas ao longo dos cromossomos. Os mesmos são úteis na organização da busca sistemática de regiões cromossômicas que contém genes de importância econômica. Uma vez que tais regiões tenham sido devidamente identificadas, marcadores adicionais podem ser utilizados para identificação do locus de interesse. Com o intuito de identificar estas regiões, pode-se analisar por completo o genoma, utilizando-se aproximadamente 200 marcadores igualmente espaçados. Tais regiões poderiam ser aquelas associadas a genes que controlam características quantitativas de importância comercial. Este esforço abrirá portas para a aplicação da técnica de seleção assistida por marcadores (MAS), de maneira a melhorar a acurácia da avaliação genética. Além disto, a utilização de marcadores polimórficos tem tornado o processo de identificação de parentesco mais compreensivo e acurado, além de permitir a rápida eliminação de genes recessivos deletérios de populações.
 
Quando se compara aves com suínos ou bovinos, verifica-se que o custo relativo por ave de reposição é baixo, a capacidade reprodutiva é alta. Porém, o tamanho das famílias de meios irmãos é relativamente pequeno. Em poedeiras, a característica principal a ser selecionada é limitada ao sexo. Tanto a herdabilidade da característica como o tamanho das famílias são fatores importantes na determinação de quando utilizar técnicas moleculares na seleção. O que se busca no melhoramento animal é maximizar a resposta à seleção a curto e longo prazo para todas as características de importância econômica. Isso depende de quatro fatores: 1. intensidade de seleção, 2. acurácia da seleção, 3. variação genética para a característica em questão, e 4. sistema de acasalamento. A genética molecular pode ser utilizada para a obtenção de ganhos provenientes de cada um desses fatores da seguinte maneira: a intensidade de seleção é uma função da capacidade reprodutiva da espécie. Muitas vezes o número de animais para avaliação é limitado devido ao seu custo de manutenção. Se houver um marcador ligado a um loci de características quantitativas (QTL) importante pode-se selecionar animais em idade precoce a partir de uma população maior, mantendo um número menor de indivíduos para as avaliações posteriores. Isso aumentaria o diferencial de seleção. As características favorecidas com o aumento da intensidade de seleção seriam aquelas medidas num período mais adiantado da vida do animal (produção de ovos) ou as de custo elevado para obtenção (eficiência alimentar). Outro exemplo seria a seleção dentro de famílias de meio-irmãos para características limitadas pelo sexo.
 
A acurácia da seleção pode ser melhorada com o uso de técnicas moleculares de duas maneiras: melhorando a acurácia das informações de pedigree através da prevenção ou correção de erros, utilizando a tecnologia de DNA fingerprint, e aumentando a herdabilidade da característica. A genética molecular permite a obtenção do genótipo sem a interferência do ambiente. Se a informação molecular disponível for combinada com as informações fenotípicas num índice, pode-se aumentar o valor da herdabilidade da característica em questão, melhorando a acurácia da seleção. Todas as características de interesse seriam beneficiadas pelo aumento da acurácia da seleção originada por correções de erros de pedigree. Entretanto, seleção mais efetiva traria vantagens principalmente para características de baixa herdabilidade, como produção de ovos e resistência a doenças e características que são medidas indiretamente em um ou ambos os sexos, como, por exemplo, produção de ovos, qualidade de carcaça e bem-estar animal.
 
Variação genética para a característica de interesse pode ser obtida através de introgressão, utilizada quando se quer introduzir um gene de efeito favorável de maneira rápida e econômica dentro de uma população, mantendo o valor comercial da mesma. Os genes indesejáveis do genoma do doador devem ser excluídos o mais rápido possível do genoma do receptor. Teoricamente, marcadores baseados em DNA podem melhorar a eficiência da introgressão. A situação ideal para introgressão seria a existência de marcadores simetricamente distantes no genoma receptor e marcadores estreitamente ligados de ambos os lados do gene de interesse no doador. Neste caso, o genoma receptor poderia ser recuperado rapidamente. Estudos de simulação têm demonstrado que marcadores baseados em DNA são mais eficientes para introgressão que os métodos convencionais. O uso de MAS para transferir genes entre populações parece ter maior potencial. O problema aparente é identificar uma população doadora apropriada. Uma alternativa poderia ser o uso de linhas elite ou endogâmicas com alelo favorável fixado. As raças ancestrais das linhas comerciais são reservatórios de genes benéficos que, no futuro, poderão ser incorporados aos genomas comerciais. Além disso, o monitoramento do grau de endogamia, baseado na similaridade das bandas de DNA fingerprint, é mais eficiente do que aqueles estimados através de modelos quantitativos e pode ser utilizado para preservar a variação genética da população. Todas as características de importância econômica podem ser beneficiadas com a existência de variação genética na população.
     A determinação da distância genética, obtida através de DNA fingerprint, entre populações mantidas em programas de melhoramento pode orientar na eliminação ou agrupamento de populações com alta similaridade do ponto de vista genético, quando os níveis de desempenho forem próximos. Além disso, o produto final, frango ou poedeira, é um híbrido originado do cruzamento de linhas parentais específicas, submetidas à seleção direcionada, com o objetivo de utilizar a complementariedade e a heterose. Dessa forma, outra vantagem do uso da genética molecular no melhoramento é que o sistema de acasalamento pode ser orientado através da predição da heterose. Linhagens seriam selecionadas com base nas suas distâncias genéticas e posteriormente cruzadas para a exploração da máxima heterose, tão importante para características como fertilidade, produção de ovos e viabilidade.
 
Aplicação - A aplicação da genética molecular em programas de melhoramento depende do desenvolvimento de quatro áreas distintas:

1. Genética molecular: identificação e mapeamento de genes, bem como polimorfismo genético.

2. Detecção de QTL: detecção e estimação de associações de genes identificados e marcadores genéticos com características econômicas.

3. Avaliação genética: integração de dados fenotípicos e genotípicos em métodos estatísticos para estimar o valor genético de cada indivíduo na população elite.

4. Seleção assistida por marcadores: desenvolvimento de estratégias de melhoramento e programas para o uso da informação oriunda da genética molecular na seleção e programas de acasalamento.

O sucesso da implementação de estratégias para a seleção assistida por genes (CGS - seleção baseada num gene conhecido), ou seleção assistida por marcadores (MAS - seleção baseada em marcadores ligados a um QTL), é dependente da ação conjunta dessas áreas.
 
Mapeamento Genômico - O conhecimento do mapa genômico representa o primeiro passo necessário para fazer uso prático das tecnologias baseadas em DNA. O objetivo é a criação de diagramas descritivos dos cromossomos com uma resolução cada vez mais apurada, descrevendo de maneira ordenada a constituição genética de espécies animais e vegetais, proporcionando um entendimento mais detalhado das funções biológicas dos organismos. O desenvolvimento de mapas genéticos foi acelerado pela introdução das técnicas de PCR (Polymerase Chain Reaction) para analisar os polimorfismos de seqüências de DNA.
 
O mapeamento genético em aves vem sendo rapidamente desenvolvido, o que contribuirá para o melhor entendimento da genética e fisiologia, podendo prover o geneticista de fundamentos para fortalecer as técnicas de melhoramento, possibilitando maior progresso genético. Existem vários problemas e fragilidades em todas as estratégias de mapeamento. Os modelos atuais consideram apenas os efeitos genéticos aditivos, embora os não aditivos sejam importantes para muitas características, principalmente àquelas ligadas à sobrevivência ("Fitness"). Por outro lado, a composição genética da população e a interação entre genes podem afetar a estimativa do valor genético do gene ou loci, invalidando completamente algumas estimativas. Somente loci de efeito maior estão sendo detectados e estes, provavelmente, não serão responsáveis por grandes benefícios em populações submetidas a altas intensidades de seleção, pois a variabilidade genética irá reduzir rapidamente. Apesar da existência de alguns problemas e ineficiências, os alelos serão detectados fácil e economicamente e os genes que afetam as características quantitativas serão clonados e suas variantes classificadas.
 
Mapeamento de QTL - O uso da genética molecular no melhoramento animal tem enfocado principalmente a detecção de genes que afetam características de importância econômica (QTL). Há duas maneiras de se proceder. Uma delas por meio da utilização de genes candidatos e, a outra, pelo mapeamento do genoma.
 
Genes candidatos para uma determinada característica são genes seqüenciados, de ação biológica conhecida, que estão envolvidos com o desenvolvimento ou fisiologia da característica em espécies ricas em informações genotípicas, como em humanos e camundongos. Os genes candidatos são, então, identificados na espécie de interesse e os polimorfismos detectados. Os polimorfismos são associados com a característica de interesse através de análise estatística apropriada, utilizando-se dados provenientes de uma amostra de população comercial. Exemplos bem sucedidos da utilização de genes candidatos são o gene receptor de estrogênio que afeta o tamanho da ninhada em suínos e o gene receptor do hormônio de crescimento. Este procedimento é, entretanto, limitado ao conjunto de genes conhecidos. Em aves somente cerca de 300 genes foram mapeados até hoje.
 
O mapeamento do genoma para detecção de QTL utiliza marcadores genéticos espalhados por todo genoma para identificar genes que afetam as características quantitativas. Para tal, é necessário estabelecer uma população com delineamento apropriado para esse fim. Um exemplo é o cruzamento entre duas linhagens divergentes para taxa de crescimento. Com a utilização de métodos estatísticos mais sofisticados é possível identificar o QTL, bem como estimar sua posição e efeito através da associação entre marcadores e as características econômicas. A precisão com que essas estimativas são obtidas depende, entretanto, de populações de grande tamanho. Utilizando-se esse procedimento em aves, QTLs foram localizados para várias características, tais como: percentagem de carcaça, coloração da carne, consumo de alimento, peso corporal e susceptibilidade à doença de Marek.
 
Embora ambos procedimentos possam ser usados de forma alternativa na detecção de genes de interesse, eles também podem ser utilizados de forma complementar, identificando regiões do genoma que contém possíveis QTLs através do mapeamento de todo genoma e pesquisando os genes localizados naquela região através de genes candidatos. Na avicultura, estudos de mapeamento ainda não resultaram em genes ou marcadores que já estejam sendo utilizados em larga escala em programas de melhoramento de aves.

Estratégia usada no mapeamento de QTL através de marcadores.
 
Três componentes essenciais devem ser considerados em experimentos de QTL com animais:

1. Uma grande população experimental deve ser utilizada, a qual esteja segregando tanto para o marcador genético como para os alelos do QTL que controlam a característica de interesse.

2. Há a necessidade do conhecimento de vários marcadores moleculares já mapeados em todo genoma para que a procura por QTLs cubra todas as regiões de todos os cromossomos.

3. Métodos estatísticos apropriados devem ser utilizados para a obtenção de estimativas precisas do número de QTLs, localização, efeito e ação do gene. Esses métodos devem combinar a análise de dados categóricos (informação provinda dos marcadores moleculares, como por exemplo: 1, 2, 3) e contínuos (dados de produção, que são expressos em unidades, como o quilograma).

Como incorporar a genética molecular nos programas de seleção.
 
Uso de marcadores ou genes na avaliação genética - A identificação de genes de interesse através de estudos de mapeamento é apenas um dos primeiros passos necessários para a implementação de técnicas moleculares em programas de melhoramento. Para tal, será necessária a estimação dos efeitos do QTL em populações comercias, estimação dos efeitos do marcador e QTL dentro de família, bem como a reestimação desses efeitos periodicamente. Mesmo quando o próprio gene for identificado, haverá a necessidade de reestimar seus efeitos regularmente para evitar possíveis associações negativas com outras características, com efeitos ambientais e com a própria composição genética do indivíduo. Outro passo importante que vem sendo pesquisado é qual a melhor maneira de incorporar essa informação nas avaliações genéticas para a obtenção do melhor preditor linear não viesado (BLUP) para o valor genético do QTL identificado e do efeito coletivo dos outros genes de um indivíduo.
 
Uso de marcadores ou genes na seleção dentro de linhagem - Estudos têm sido realizados para verificar o ganho genético que pode ser obtido com a incorporação de informações de marcadores ou genes nas avaliações genéticas. O ganho adicional obtido com a MAS depende da quantidade de variação genética explicada pelo QTL, da taxa de recombinação entre marcador e QTL e da eficiência da seleção sem a informação molecular. A MAS tem sido superior à seleção fenotípica em caso de seleção para características de baixa herdabilidade, características que são expressas em somente um sexo, como produção de ovos e características difíceis de se medir ou com custo elevado de avaliação.
 
A maioria dos resultados de pesquisa mostraram que a MAS e CGS proporcionaram melhores respostas a curto prazo, enquanto a seleção fenotípica teve melhores resultados a longo prazo. A seleção convencional poderia ser superior a MAS e CGS a longo prazo porque aloca menos diferencial de seleção para fixação de genes maiores e mais diferencial de seleção para os vários genes com efeito menor. A CGS, por exemplo, fixa o QTL rapidamente nas gerações iniciais levando a perda da resposta poligênica, que dificilmente será recuperada nas gerações futuras.
 
Como a maioria dos estudos demonstrou que a vantagem da MAS sobre a seleção tradicional diminuía com o passar das gerações, pesquisas passaram a ser direcionadas no sentido a otimizar a MAS e CGS em várias gerações de seleção. Recentemente, foi desenvolvida a seleção otimizada, a qual tenta combinar, da melhor maneira possível, as informações dos genes ou marcadores com as dos demais genes presentes no genoma, visando maiores ganhos genéticos tanto a curto como a longo prazo. Os resultados têm demonstrado que, se a informação a respeito do QTL é usada adequadamente, balanceando as perdas em resposta poligênica com o aumento da freqüência do QTL, a CGS leva a uma maior resposta a seleção a longo prazo do que a seleção fenotípica. Esses resultados indicam que se o valor genético do QTL for simplesmente somado ao valor genético do restante dos genes não haverá maximização da resposta a seleção. É preciso, então, pesar apropriadamente essas informações de acordo com o objetivo da seleção.
 
Uma das limitações da MAS na seleção dentro de família é o grande número de descendentes necessários para cada acasalamento. A variância dentro de família, que pode ser explicada por marcadores, é fator crítico. Para predizer 10% da variância dentro de família na população elite são necessárias informações genotípicas de 500 filhas por macho. Neste caso, incremento anual de 20% no ganho genético é esperado em bovinos de leite, enquanto que somente 2% a 4% de incremento é esperado em aves devido ao menor tamanho das famílias.
 
Em contraste, a CGS pode ser aplicada em populações com pequenos tamanhos de família. Contudo, a CGS assume a existência de QTL’s com efeito maior segregando na população e que os mesmos podem ser localizados. De maneira geral, a CGS é mais promissora que a MAS e pode ser considerada como limite superior do que é possível com a MAS. Pesquisas indicam que quando um gene candidato é identificado, o programa ótimo seria aquele que não fixe o gene rapidamente, pois, neste caso, muitos animais portadores de alelos favoráveis seriam descartados. Um índice ótimo a ser usado seria aquele onde o peso dos genes candidatos seria proporcional ao valor genético do gene e sua correlação com o valor genético total do indivíduo. O peso dado ao gene candidato deveria considerar a proporção da variação genética determinada pelo QTL. Contudo, este peso deverá ser aproximado, uma vez que os parâmetros genéticos associados com o gene candidato mudam rapidamente com a mudança da freqüência gênica.
 
Cabe, entretanto, salientar que a maioria desses resultados de pesquisa estão sendo obtidos através de simulações, com modelos genéticos e estruturas de acasalamento simplificados. Muitas das pressuposições estabelecidas para realização dessas simulações não ocorrem na prática. Por isso, pesquisas visando otimizar o uso de informação oriunda da genética molecular na seleção em situações mais realistas ainda se fazem necessárias. Com o aumento de informações sobre o efeito e modo de ação de genes identificados, bem como suas interações com outros genes, a obtenção de maiores respostas a seleção com a utilização da seleção otimizada é bastante promissora.
 
Custos - A maior limitação no uso da genética molecular na produção animal atualmente é o custo das análises, bem como a rapidez com que estas são requeridas. Entretanto, isto é somente uma questão de tempo, pois os avanços tecnológicos permitirão a redução desses custos. Pesquisas demonstraram que se os custos de genotipagem fossem considerados na comparação entre a seleção tradicional e a que incluem a MAS, as vantagens da MAS seriam reduzidas ou até mesmo negativas no caso de características de herdabilidade alta. Hoje, em termos econômicos, marcadores poderiam ser estabelecidos somente para animais do núcleo elite de melhoramento e cada indivíduo selecionado deveria gerar um número suficiente de progênie, a fim de justificar o custo extra da genotipagem.
 
Considerações gerais - Nos dias de hoje, o custo para realização de seleção assistida por marcadores é consideravelmente alto em relação aos seus benefícios. Há também a necessidade de validação de muitos dos resultados de pesquisa evidenciando a vantagem da utilização da MAS, antes de sua aplicação no melhoramento genético.
 
A genética molecular traz grandes oportunidades para o melhoramento animal, desde que incorporada adequadamente nos programas de seleção. A má utilização da informação molecular poderá levar a ganhos genéticos sub-ótimos a curto prazo, bem como reduzir a resposta da seleção a longo prazo. A genética molecular deve ser integrada aos programas de melhoramento de forma apropriada após estudos detalhados de esquemas e otimização de programas de melhoramento, sempre em conjunto com o aprimoramento dos programas de manejo, alimentação e sanidade. A tendência, com o aprimoramento genético dos animais, bem como das outras áreas afins, é de que os efeitos da interação entre o genótipo e o ambiente se tornem cada vez mais importantes, direcionando a seleção, o manejo e a nutrição dos animais para localidades ou mercados específicos.