Ciencia México , México, Lunes, 12 de febrero de 2018 a las 16:05

El genoma de un pez asexual revela las claves del éxito de su particular método reproductivo

Los científicos hallan un mecanismo novedoso de generación de variación genética en una especie que habita ríos de México

José Pichel Andrés/DICYT Conocido como topote amazona o molinesia amazona, el pez Poecilia formosa, que habita los ríos mexicanos que desembocan en el Golfo de México, tiene un curioso sistema de reproducción asexual que ha llamado la atención de los investigadores. Científicos de México, España, China, Francia, Alemania, Taiwan, Reino Unido y Estados Unidos han secuenciado su genoma y acaban de publicar los resultados en Nature Ecology & Evolution. La sorpresa que se han encontrado es un mecanismo novedoso de generar variación genética.


“Es una especie compuesta exclusivamente por hembras”, explica a DiCYT Constantino Macías García, investigador del Instituto de Ecología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), uno de los firmantes del artículo. “Para reproducirse debe aparearse con machos de alguna especie hermana que fecunda sus óvulos, lo que desencadena el desarrollo del embrión, pero el genoma del macho es expulsado inmediatamente después de la fecundación”, comenta.


Los machos de especies hermanas se aparean con molinesias amazonas porque son parecidas a las hembras de sus propias especies. “Es prácticamente seguro que sus especies hermanas son las que dieron origen a las molinesias amazonas mediante hibridogénesis, es decir, dos especies de molinesia se entrecruzaron probablemente en muchas ocasiones y en algún momento la progenie resultó ser una nueva especie compuesta solamente por hembras que siguen requiriendo de la fecundación para iniciar el desarrollo de sus crías, pero que desechan el material genético del espermatozoide, por lo que las crías son, en efecto, sus clones”, explica el experto.


Esta forma de reproducción es muy interesante y justifica el estudio del genoma de esta especie. Al carecer de reproducción sexual, los investigadores pensaban que tendría muchas mutaciones dañinas, pero los resultados han sido una gran sorpresa: muestran variaciones genéticas que dotan a esta especie de una capacidad de adaptación muy superior a lo que se pensaba y, por lo tanto, con muchas posibilidades de supervivencia.


“Una de las consecuencias de la reproducción sexual es que permite combinar el material genético de dos progenitores, de manera que si una copia de un gen es defectuosa, no hay problema porque cuenta con otra copia, que suele ser suficiente para que no se pierda la función de ese gen”, apunta Constantino Macías.


Por eso, “en especies asexuales tener un gen defectuoso es fatal, al ser clonales no hay una copia de repuesta que mantenga activa la función del gen en cuestión”. La gran mayoría de especies asexuales son haploides, lo que significa que tienen solamente una copia de cada gen, son muchas menos las especies asexuales diploides. La molinesia amazona es una de ellas y “la primera en la que hemos evaluado la paradoja de que muestre variación genética a pesar de no reproducirse sexualmente”, destaca el científico de la UNAM.


El genoma de los espermatozoides


“La variación genética que observamos no parece distribuirse al azar en el genoma, el análisis de esa distribución sugiere que quizá en un número pequeño de casos algunos fragmentos del genoma de los espermatozoides no es completamente expulsado tras la fecundación y que algunos genes estarían incorporándose de forma secundaria al genoma clonal de las molinesias amazonas”, destaca.


Existen muchos animales asexuales, sobre todo invertebrados como los minúsculos rotíferos, cuyo genoma también se ha estudiado. “Lo que hace a este genoma especial es que podemos comprar el genoma de la especie asexual con el de sus parientes cercanos sexuales, lo que ha permitido vislumbrar un mecanismo novedoso de generación de variación genética”, indica Constantino Macías.


Más posibilidades de adaptación


Tener variación genética contribuye a la adaptación. Un problema de las especies asexuales es que puede resultarles difícil adaptarse a un nuevo ambiente. Cuanta más variación genética haya, más posibilidades de adaptación tendrán.


Una parte de la explicación de la buena condición de las molinesias amazonas (también conocidas en inglés como Amazon molly, en inglés) sería resultado de la variación genética inicial al momento de generarse la especies asexual por hibridogénesis, puesto que por definición los híbridos habrían tenido muchos genes cuyas copias materna y paterna habrían sido diferentes desde el principio”, señala el investigador. Otra parte de la explicación sería que se hayan producido mutaciones benéficas, aunque ocurren con mucha menos frecuencia que las dañinas. Finalmente, está la incorporación de variación genética por la vía de los microcromosomas que pueden permanecer en el óvulo tras la expulsión del núcleo del espermatozoide.


Especies similares en la vertiente del Pacífico


Ahora queda entender por qué ciertas partes del núcleo del espermatozoide son retenidas y otras no. Los científicos no saben si se trata de un proceso aleatorio o si existen otras variables. Además, “hay otras especies unisexuales hibridogénicas de poecílidos que también se encuentran en México, pero en la vertiente del Pacífico”, así que sería interesante “replicar este estudio en otros sistemas y determinar si los hallazgos son generalizables”.


Además, sin salir de México también se podrían realizar estudios comparativos muy interesantes en lagartijas unisexuales hibridogénicas.


Este tipo de investigaciones son muy significativas para aumentar el conocimiento sobre la biología en general, puesto que “nos informa sobre mecanismos para restituir la varianza genética en especies en las que se va perdiendo”. Asimismo, este estudio también “podría ampliar nuestra comprensión de los mecanismos de división celular que siguen a la fecundación”, algo muy relevante en aspectos como la reproducción asistida.

 

Referencia bibliográfica 

 

Clonal polymorphism and high heterozygosity in the celibate genome of the Amazon molly. Wesley C. Warren, Raquel García-Pérez, Sen Xu, Kathrin P. Lampert, Domitille Chalopin, Matthias Stöck, Laurence Loewe, Yuan Lu, Lukas Kuderna , Patrick Minx, Michael J. Montague, Chad Tomlinson, LaDeana W. Hillier, Daniel N. Murphy, John Wang, Zhongwei Wang, Constantino Macias Garcia, Gregg C. W. Thomas, Jean-Nicolas Volff, Fabiana Farias, Bronwen Aken, Ronald B. Walter, Kim D. Pruitt, Tomas Marques-Bonet, Matthew W. Hahn, Susanne Kneitz, Michael Lynch and Manfred Schartl. Nature Ecology & Evolution. DOI: 10.1038/s41559-018-0473-y