Descubren nuevas formas de plasticidad sexual en los peces

Descubren que la exposición a altas temperaturas durante el desarrollo temprano de los peces puede alterar y dar lugar a hembras que son aparentemente normales pero en sus gónadas expresan mayoritariamente genes 'masculinos'. El descubrimiento, realizado con peces cebra, y liderado por científicos del CSIC y de Singapur, se publica en la revista PNAS.

•    Hasta ahora se sabía que las altas temperaturas podían dar lugar a hembras completamente masculinizadas
•   “Si en poblaciones naturales existiesen hembras que funcionan como machos, significaría que actualmente se está subestimando los efectos del calentamiento global”, dicen los científicos

Pez Cebra (De Azul -Trabajo propio, Copyrighted free use. Wikimedia En biología es un hecho bien aceptado que la forma y la función de un órgano van de la mano.

Sin embargo, en un artículo publicado esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), un grupo de científicos del Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona del CSIC, liderado por Francesc Piferrer, junto a científicos del Temasek Life Sciences Laboratory en Singapur, liderados por Laszlo Orbán, muestran que ello no es siempre así cuando se trata de gónadas de peces.

Los peces representan más de la mitad de las especies de vertebrados vivos y son bien conocidos por tener un desarrollo sexual muy plástico, puesto que exhiben diversas formas de hermafroditismo.

Incluso en las especies con sexos separados, que son la mayoría, la alteración del  ambiente durante el desarrollo temprano (por ejemplo, debido a temperaturas anormalmente altas) puede dar lugar a un número desproporcionado de machos. Esto se debe a que algunas hembras genéticas terminan por diferenciarse morfológicamente como machos. Estas hembras masculinizadas, denominadas ‘neomachos’, pueden alterar la proporción de sexos y amenazar la supervivencia de las poblaciones en un escenario de calentamiento global.

Ahora, utilizando varias familias de pez cebra, una especie con sexos separados y modelo de investigación consolidado para muchas áreas de la biología, los investigadores han descubierto que el grado de masculinización como respuesta a la temperatura elevada es dependiente de la familia.

Así, algunas familias son altamente sensibles al calor, “lo que indica que el resultado está relacionado con la interacción entre la genética y el medio ambiente. Este es un buen ejemplo que nos recuerda que mientras que los organismos proponen el medio ambiente dispone”, explica Francesc Piferrer, co-director del estudio e investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona. 

Hembras que expresan genes ‘masculinos’

En el experimento, los investigadores expusieron larvas y juveniles de peces cebra a ambientes con temperaturas elevadas. Una vez adultos, los peces que habían sido expuestos al calor eran morfológicamente machos o hembras, puesto que no se observaron peces con gónadas de ambos sexos o hermafroditas. Cuando los científicos examinaron la función —mediante el análisis de la expresión combinada de todos los genes de los órganos sexuales, el llamado ‘transcriptoma gonadal’—  entre los machos expuestos a temperatura encontraron machos y neomachos, tal y como se esperaba.

La sorpresa llegó cuando analizaron el resto de peces que a pesar de estar expuestos al calor permanecieron como hembras. Los científicos hallaron dos tipos de hembras: las de aspecto normal, en términos de forma y función, y las que, a pesar de tener ovarios, tenían un transcriptoma muy similar al de los machos. Es decir, aunque aparentemente normales, en sus gónadas expresan mayoritariamente genes ‘masculinos’.

Cambio en la función sin cambio en la forma

Tal como explica Piferrer, “esto significa un cambio importante en la función de las gónadas sin cambio visible en la forma del órgano, una observación novedosa en vertebrados. No sabemos si esto puede estar ocurriendo en poblaciones naturales de pez cebra u otras especies expuestas a temperaturas anormalmente elevadas”. Pero el descubrimiento de familias altamente sensibles al calor y la presencia de machos "encubiertos" que parecen hembras, “significa que tenemos que replantear nuestra estrategia de cómo evaluamos los efectos de las temperaturas elevadas en el sexo de los peces en un escenario de cambio climático”, añade.

Si en poblaciones naturales existiesen hembras que funcionan como machos, significaría que actualmente se está subestimando los efectos del calentamiento global. Por lo tanto, además de mirar las proporciones de los sexos (la forma), “también tendríamos que mirar el transcriptoma (la función) para tener una mejor estimación de las consecuencias de dicho cambio”, dice Piferrer. El desafío inmediato es cómo muestrear e identificar a estos peces mientras están vivos y esclarecer qué sucede en el momento de la reproducción.

Artículo de referencia:

Ribas, L., Liew, W.C., Díaz, N, Sreenivasan, R., Orban, L., Piferrer, F., 2017. Heat-induced masculinization in domesticated zebrafish is family-specific and yields a set of different gonadal transcriptomes.  Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

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