martes, 15 de junio de 2010

De humanos, rotíferos y sexo.


Un nuevo estudio, publicado en los Proceedings of the National Academy of Sciences por el equipo de Julia Kubanek del Instituto de Tecnología de Georgia ( EE.UU.), pone de manifiesto que unos minúsculos animales acuáticos llamados rotíferos tienen algo importante en común con los humanos en lo que concierne al sexo.

Prácticamente invisibles sin microscopio, los rotíferos comen algas y son el alimento de las crías de algunos peces. Hasta aquí nada extraordinario, pero las hembras de ciertas especies pueden hacer algo nada común: se reproducen asexualmente creando clones de sí mismas, o pueden iniciar un proceso que permite la reproducción sexual produciendo rotíferos machos.

El mediador químico para este cambio de reproducción sexual a sexual resulta ser la progesterona, una molécula que también juega un papel fundamental en la regulación de la reproducción y el desarrollo sexual en los humanos y en otras muchas especies. Este hallazgo implica que la transmisión de señales vía progesterona tendría cientos de millones de años, aunque exactamente la misma molécula se emplee en dos aspectos muy diferentes de la reproducción. Es la primera vez, que conozcamos, que esta relación se pone de manifiesto.

La mayoría de los animales se reproduce sexualmente, un método que hace a la especie más adaptable al facilitar la eliminación de genes inadecuados y creando las condiciones para que se produzcan nuevas combinaciones genéticas potencialmente beneficiosas. Los organismos muy simples, como las bacterias, se reproducen mediante división celular y obtienen nuevo material genético del entorno.

El rotífero Brachionus manjavacas está en medio. Durante la mayor parte del año, la población de este rotífero consiste sólo de hembras, que se reproducen creando clones de sí mismas. Pero cuando las condiciones ambientales se vuelven amenazadoras (por ejemplo, por disminución de las algas que sirven para su sustento) alrededor de un tercio de la población rotífera cambia a reproducción sexual, que es la única forma en la que estas criaturas pueden producir huevos capaces de sobrevivir, por ejemplo, a un largo invierno.

Kubanek y sus colegas querían averiguar qué era lo que iniciaba este cambio, que comienza con la producción de rotíferos macho. El cambio parece depender de una feromona (una proteína) que los rotíferos liberan en el agua para indicar que hay otros rotíferos cerca. Cuando la población de rotíferos se hace lo bastante larga como para crear una concentración significativa de esa proteína, las hembras comienzan a poner huevos que se desarrollan como machos. Esta masa crítica suele alcanzarse a finales del otoño, cuando se acerca el fin del suministro de algas con la llegada del invierno.

Para poder llegar a comprender este complejo proceso, el equipo de investigadores hizo uso de todo un repertorio de técnicas. Primero se revisó el genoma (secuenciado parcialmente) del rotífero hasta que se encontró el gen del receptor de una molécula parecida a la progesterona. Usaron entonces un marcador fluorescente desarrollado ex profeso para comprobar que la progesterona efectivamente se une a un receptor en los sistemas reproductivos de los rotíferos femeninos [en la imagen]. Se pudo comprobar que esto era así mediante el empleo del mismo marcador para la extracción por cromatografía de afinidad (una técnica de separación que se basa en que la reacción entre ligando y receptor es específica) de ese mismo receptor de una mezcla de proteínas de los rotíferos. Por si esto fuese poco, también se determinó la presencia de progesterona por espectrometría de masas, en partes por mil millones, en la masa del rotífero.

Finalmente, el equipo de Kubanek demostró la conexión directa entre la hormona y el cambio a reproducción sexual usando tecnología de interferencia de ARN para silenciar la expresión del gen del receptor, lo que resultó en que se redujese en dos tercios el número de animales que cambiaban a reproducción sexual en respuesta a la señal de la progesterona.

La progesterona está claramente implicada en el proceso, pero aún habrá más por descubrir en este proceso en cascada. Una magnífica oportunidad para estudiar la relación entre metabolismo, entorno, hormonas y comportamientos.

Referencia:

Stout, E., La Clair, J., Snell, T., Shearer, T., & Kubanek, J. (2010). Conservation of progesterone hormone function in invertebrate reproduction Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1006074107