Las mitocondrias rebeldes convierten a los caracoles hermafroditas en hembras: estudio

ARRIBA: Una mitocondria ISTOCK.COM, Christoph Burgstedt

Algunos individuos en una población de caracoles de vejiga normalmente hermafroditas (Physa acuta) han perdido efectivamente su función masculina y se han convertido en mujeres, informa un investigador en un artículo publicado el 27 de abril en Current Biology. Este fenómeno, dicen, está relacionado con el ADN mitocondrial que es muy diferente al de los hermafroditas en pleno funcionamiento de la especie.  

Estábamos estudiando la diversidad molecular de las poblaciones de caracoles por otras razones cuando descubrimos que el ADN mitocondrial en estas especies era muy heterogéneo, de modo que dentro de la especie había individuos muy, muy diferentes, coautor Patrice David, que estudia la evolución de los sistemas de apareamiento en el CNRS de Francia, le cuenta a The Scientist. Una fracción de los individuos de la especie no pudieron ser machos en absoluto. plantas desde su descubrimiento por el botánico alemán Joseph Gottlieb Klreuter en el siglo XVIII. Es un rasgo de transmisión materna que inhibe la producción de polen funcional en individuos que portan ciertos genomas mitocondriales, lo que desencadena la muerte de los órganos sexuales masculinos de las plantas. La investigación de Klreuter allanó el camino para el uso posterior de CMS en el fitomejoramiento para controlar fácilmente los cruces. En animales, sin embargo, aunque se sospecha que el ADN mitocondrial deshonesto a veces causa la muerte celular, nunca antes se había relacionado con la esterilidad.  

Es genial que esta sea la primera vez se está documentando, dice Maryna Lesoway de la Institución Scripps de Oceanografía en California sobre el nuevo estudio, en el que no participó. Pero me sorprendería mucho si no lo encontráramos en otros moluscos, así como en otros animales, ella agrega. Probablemente sea algo que podamos encontrar si comenzamos a buscarlo más de cerca.

En el estudio, David y sus colegas estaban rastreando los genotipos individuales de 34 caracoles vesicales cerca de Lyon usando un gen mitocondrial llamado COI, que sirve como biomarcador para estudiar la diversidad molecular. Se dieron cuenta de que alrededor del 15 por ciento de las personas compartían una variante de COI que los investigadores denominaron mitotipo D por divergente. La secuencia COI de estos individuos era un 26 por ciento diferente de la de los demás miembros de la población. Dentro de una especie, por lo general, el ADN mitocondrial es como máximo un 1 por ciento diferente, dice David. El alto porcentaje en los caracoles de vejiga significa que algo muy extraño estaba sucediendo, continúa, así que comenzamos a registrarnos.

Tres caracoles de vejiga se aparean en una cadena, con el caracol del medio actuando simultáneamente como macho y hembraBenjamin Plissi

Mientras cruzaban caracoles del mitotipo D con caracoles no divergentes para ver si podían cruzarse con éxito, los investigadores notaron algunas diferencias de comportamiento entre los dos grupos. Normalmente, los caracoles hermafroditas individuales tienen la misma probabilidad de asumir el papel masculino o femenino al aparearse, pero algunos individuos [mitotipo D] parecen completamente incapaces de asumir el papel masculino, por lo que se suprime el comportamiento de ser macho, explica David. No se suben a otros caracoles, aunque aceptan que otros caracoles se suban a ellos. Además, no producen espermatozoides o producen menos espermatozoides que los individuos normales. En otras palabras, los caracoles con los genomas mitocondriales divergentes tienen esterilidad masculina; habían encontrado el primer ejemplo de CMS en un animal.

Los investigadores atribuyen este CMS en los caracoles a mutaciones rápidas en el linaje mitocondrial, aunque todavía no entienden los mecanismos. Ellos plantean la hipótesis de que algunos genes mitocondriales en los caracoles del mitotipo D evolucionaron para borrar la función masculina y dejar más energía para la función femenina, que transmite las mitocondrias a la siguiente generación. Básicamente, los genes en las mitocondrias preferirían que la reproducción fuera completamente a través de la función femenina y, de esta manera, están en conflicto con los genes del núcleo, dice David.

Él sugiere que el hallazgo puede apuntan a un sistema sexual animal previamente desconocido. En los animales, conocemos especies con sexos separados. Conocemos especies que son hermafroditas. Conocemos especies que cambian de sexo durante su vida. Pero este es el primer ejemplo de una especie que tiene dos categorías de individuos hermafroditas y hembras en la misma especie, dice.

Esto es interesante desde una perspectiva de biología básica, dice la genetista animal Alison Van Eenennaam de la Universidad de California, Davis, que no participó en el trabajo. Ella sugiere que la esterilidad masculina podría convertirse en una herramienta útil en la cría de animales, como ya lo es en las plantas.  

Lesoway sugiere que este descubrimiento ayudará a los científicos a comprender mejor cómo evolucionan las especies en diferentes sistemas sexuales. Si realmente observamos la diversidad que existe en el mundo biológico, dice, hay muchas más variedades diferentes de reproducción sexual de las que generalmente conocemos.