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lunes, 28 de noviembre de 2016

Una insólita historia sexual



La aparición del sexo fue uno de los grandes aceleradores de la evolución. Quiero puntualizar que por sexo me refiero a la capacidad de un organismo de generar gametos, células que contienen la mitad del material genético heredado de sus padres y que, al fusionarse con otro gameto, completan la dosis genética dando origen a un organismo funcional. En los humanos los dos gametos se llaman óvulos y espermatozoides.  Eso de que existan dos sexos es habitual en la naturaleza. La levadura del pan, por ejemplo, también tiene dos sexos, a y alfa, y se aparean entre sí, igual que los humanos, con la diferencia de que si solo hay gametos de un tipo, pueden reprogramarse para cambiar de sexo y así proseguir con el proceso. El sexo ha surgido varias veces en la evolución y existen casos donde se conocen hasta siete sexos, como por ejemplo en el protozoario Tetrahymena

Mientras que en las levaduras los individuos de cada uno de los sexos son indistinguibles entre sí, en los mamíferos y en otros animales existen diferencias morfológicas y conductuales muy claras que permiten su identificación. El principal determinante genético de esta diferenciación proviene de los cromosomas sexuales los cuales, a diferencia de los somáticos, no existen en pares sino que se combinan por separado. Por ejemplo, en mamíferos, un individuo con dos cromosomas X es hembra y uno con un X y un Y es macho. Hago notar que no existen individuos completamente funcionales con uno o con tres X ni tampoco con dos Y. Dos X o un X y un Y, es todo lo que hay.

Nadie sabe a ciencia cierta como surgen los cromosomas sexuales pero existen suficientes evidencias provenientes tanto de la filogenia (estudio de los ancestros de un individuo) como de la ontogenia (estudio del desarrollo del individuo mismo) que sugieren que en un origen éramos todos de un solo sexo y que por algún accidente genómico los miembros de un par de cromosomas somáticos comenzaron a distanciarse entre ellos hasta ya no intercambiar información (un paso clave en el proceso de generación de gametos) volviéndose independientes y, posteriormente, dando lugar a diferencias irreconciliables.

Subrayo que esa es la teoría, que nadie sabe cómo ocurre o por lo menos no lo sabíamos hasta hace muy poco tiempo que se publican los resultados de Elaina Tuttle y Rusty Gonser, un par de ecólogos norteamericanos especializados en el estudio de un pequeño gorrión pecho blanco endémico del Lago Cranberry.

Investigaciones realizadas durante cerca de 30 años por la pareja permitieron identificar un caso sin precedentes de una especie de ave con cuatro sexos. Aquí haré una observación adicional. La existencia de sexos impide que un individuo en una población se apareé exitosamente con cualquier otro, limitando el intercambio de información genética a solo cuando ocurre con alguien de otro sexo.

En el caso de los gorriones de la especie Zonotrichia albicollis existen cuatro variedades en cuanto a su plumaje. Hembras con franja blanca en la frente, hembras sin franja blanca, machos con franja blanca y machos sin franja blanca.  Observaciones iniciales llevaron a identificar que los  machos con franja blanca se apareaban únicamente con hembras sin franja mientras que los machos sin franja se apareaban únicamente con hembras con franja blanca. Estudios posteriores identificaron también que, a pesar de su enorme parecido, el comportamiento de los machos con franja blanca era radicalmente diferente al de los machos sin franja. Los primeros son agresivos, promiscuos, malos padres y excelentes cantantes, mientras que los segundos son monógamos, buenos padres, protectores y cantan muy mal (cualquier similitud con personajes reales es mera coincidencia). El binomio Tuttle y Gonser, intrigados, extendieron sus observaciones buscando la excepción a este comportamiento y, al no encontrarlo, comenzaron a pensar que pudiera ser heredado en lugar de aprendido.

Un carácter puede ser heredado porque está inscrito en su código genético, es decir, que esa instrucción está contenida, de alguna manera, en su genoma. Aunque los investigadores no contaban de momento con los recursos o la tecnología para realizar un estudio más profundo decidieron tomar muestras de sangre de docenas de gorriones, identificando cada muestra cuidadosamente y la almacenaron en espera de la ocasión propicia.

La ocasión llegó felizmente cuando la pareja de colaboradores obtuvo los recursos para secuenciar el genoma de sus muestras. El trabajo meticuloso y ordenado de tantos años permitió concluir que las diferencias morfológicas y conductuales estaban relacionadas con una insólita variación genética: la existencia de un segundo par de cromosomas sexuales.

Como mencioné en un párrafo anterior, durante la generación de los gametos, proceso conocido como meiosis, los pares de cromosomas somáticos intercambian información entre ellos con la consecuencia de que si alguno de ellos sufre algún cambio por azar, este cambio se corrige durante el proceso, preservando la identidad y funcionalidad del organismo. Para poder intercambiar, los cromosomas somáticos buscan a su contraparte y se alinean uno junto a otro. Errores en esta alineación conllevan a que los pares de cromosomas dejen de intercambiar y comiencen a diferenciarse.

Lo que encontraron Tuttle y Gonser fue que en los individuos con franja blanca, uno de los cromosomas del par número 2 sufrió un cambio de orientación que impide que, aunque se alineé con su contraparte durante la meiosis, intercambien información. Todavía más a fondo, también encontraron que, como era de esperarse, los cromosomas invertidos contenían muchos más errores que la versión correcta por lo que también en eso eran diferentes.

Mientras que en los cromosomas sexuales convencionales las diferencias que permiten identificar a los sexos impactan sobre todo a la forma y función, en el nuevo par de cromosomas sexuales las diferencias eran sobre todo conductuales pero tan profundas como las anteriores, de forma que era igual de improbable que dos machos se aparearan entre sí como que un macho con franja blanca lo hiciera con una hembra con franja blanca.

Las evidencias están ahí, contundentes gracias al profesionalismo del par de investigadores y aunque queda mucho por entender del proceso hemos hecho un avance fundamental para la biología entendiendo como nunca el origen del sexo que tendrá sin duda profundas implicaciones en muchas otras áreas incluyendo las médicas.

No sé a ustedes pero a mí me recuerda un poco aquella muy conocida historia de Darwin y los pinzones de las islas Galápagos ya que la observación sin prejuicios de la naturaleza permitió también encontrar las leyes que la rigen, cambiando para siempre nuestro entendimiento de la vida y por lo tanto del universo. Este proceso se conoce como ciencia básica o fundamental, algo en que los investigadores de Morelos son excelentes en todas las disciplinas y de lo cual estamos muy orgullosos. Sin embargo la ciencia básica ha sido desprotegida recientemente a tal extremo que solamente mil de los 25 mil científicos mexicanos tendrán dinero para trabajar el próximo año.

La divulgación de historias como las de Tuttle y Gonser busca acercar la ciencia a los no científicos esperando que entre ellos se encuentren los futuros diputados y, por qué no, un futuro presidente que quizá aprecie un poquito más la ciencia y a quienes la hacen posible.

Información adicional

Reseña del artículo de Tuttle y Gonser

Video sobre la meiosis


2 comentarios:

  1. Es inquietante la reducción de recursos que se ejercerá el año venidero, apostemos a seguir divulgando la ciencia con narraciones ejemplares como esta que además de aportar conocimientos exponen la paciencia y tenacidad del ser humano por develar misterios que nos llevan a penetrar en una fracción de nuestro mundo, que a su vez nos conducen a mas interrogantes que respuestas inmediatas, así se construye la ciencia básica. Comparto la perspectiva de la autora sobre avivar la conciencia científica en la población a través de la divulgación, un camino ya iniciado, que paulatinamente dará frutos.

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    1. Muchas gracias por el comentario. Seguiré pugnando porque se mejore la apreciación y se asignen más recursos a la ciencia.

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