El pez hembra que desarrolla testículos cuando desaparece el macho

¿Cómo es posible que en apenas una semana las hembras de esta especie pasen a ser machos y desarrollen testículos?

Eso es lo que sucede con el pez lábrido de cabeza azul, y esta especie es solo un ejemplo de un extraordinario fenómeno, el cambio de sexo en animales.

Unos científicos de la Universidad de Otago en Nueva Zelanda revelaron por primera vez las claves genéticas detrás de ese cambio.

"En peces conocemos alrededor de 500 especies que cambian de sexo de manera natural como parte de su ciclo vital", le explicó a BBC Mundo el científico colombiano Óscar Ortega-Recalde, uno de los autores del nuevo estudio.

"Algunos ejemplos son los lábridos, el pez payaso y los gobios. Algunas especies de gobios pueden incluso cambiar de sexo varias veces durante su vida".

"Increíble proceso de transformación"

Ortega-Recalde vive desde hace tres años en Nueva Zelanda, donde finaliza su doctorado en epigenética y biología del desarrollo en la Universidad de Otago.

"Mi proyecto de doctorado está enfocado en la memoria celular en vertebrados y los peces son un excelente modelo para estudiar este concepto", señaló.

"Mi interés en cambio de sexo vino desde allí: hay un increíble proceso de transformación durante el cual las células femeninas tienen que 'olvidar' quienes son y ser reprogramadas a un tipo completamente diferente de célula".

De hembra a macho y de macho a hembra

Ortega-Recalde describió a BBC Mundo dos ejemplos de esas "células que olvidan".

En el caso del pez lábrido de cabeza azul (Thalassoma bifasciatum) el cambio de sexo es extraordinariamente rápido y llamativo.

"Tras remover al macho dominante de su harén, la hembra de mayor tamaño adquiere en cuestión de horas cambios en su comportamiento como mayor agresividad y actitudes de cortejo masculinas".

El investigador explicó que el cambio de coloración de amarillo en las hembras a un azul intenso, característico de la especie, se da durante los primeros días y a los cuatro días es posible encontrar una disminución marcada de tejido ovárico que es reemplazado gradualmente por tejido testicular.

"En poco más de una semana (8-10 días) los ovarios se transforman en testículos totalmente funcionales".

En el caso del pez payaso (Amphiprion ocellaris) el cambio es en la dirección opuesta, de macho a hembra.

"Esto es probablemente debido a que su estructura social es diferente: una hembra dominante y de mayor tamaño convive con un macho más pequeño y otros juveniles".

"Cuando la hembra desaparece, el macho ocupa su lugar y uno de los peces más pequeños se transforma en el nuevo macho".

Cambios genéticos y estrés

Ortega-Recalde y sus colegas descubrieron que para que el cambio de sexo ocurra, es necesaria una reacción en cadena a nivel genético.

"Varios genes importantes para las hembras se van gradualmente apagando mientras que otros genes que promueven la masculinización se activan".

"Este estudio describe de manera detallada cómo se producen dichos cambios y encuentra que ciertos procesos como la vía del estrés y la reprogramación de la memoria celular son críticos durante esta transformación".

Los científicos creen que el estrés juega un papel clave durante el cambio de sexo.

"Aunque el mecanismo exacto de cómo funciona aún no se comprende totalmente, es posible que tras retirar el macho dominante las hembras de mayor tamaño se encuentren en un estado de estrés social y tengan que competir entre ellas por cuál será el siguiente macho", señaló Ortega-Recalde.

"Hemos encontrado que una de las vías alteradas de manera temprana es la del cortisol, la hormona del estrés. Parece existir una relación estrecha entre esta hormona y otras hormonas sexuales como estrógeno y testosterona. Varios grupos, incluyendo el nuestro, están explorando esta asociación".

Memoria celular

Uno de los temas que apasiona a Ortega-Recalde es la memoria celular, que permite a las células recordar "quiénes son y qué función tienen dentro de un organismo".

"En peces y otros vertebrados, incluyendo humanos, la forma en la que esta memoria funciona es mediante modificaciones químicas en el ADN que controlan si un gen está prendido o apagado (modificaciones epigenéticas)".

"Para el gen que controla la producción de aromatasa, una enzima que se encarga de la producción de estrógenos, hay, por ejemplo, una marca que señala que éste debe estar activo en los ovarios".

"A medida que el proceso de cambio de sexo progresa, las células experimentan un proceso de reprogramación en el que borran las marcas femeninas y adquieren otras que promueven la masculinización.

Ventajas evolutivas

Además de las cerca de 500 especies de peces, el cambio de sexo se produce en otras especies de animales como la rana de los juncos africana (Hyperolius viridiflavus) y el dragón barbudo australiano (Pogona vitticeps), una especie de lagarto, según explicó Ortega-Recalde.

Una de los posibles beneficios evolutivos del cambio de sexo es que ofrece ventajas reproductivas.

Los beneficios del cambio de sexo están directamente relacionados con el tamaño y el éxito reproductivo.

En el lábrido de cabeza azul todos los individuos comienzan su ciclo vital como hembras y el grupo social está conformado por un solo macho dominante que defiende su territorio y su harén.

"Mientras los peces son pequeños es una ventaja reproducirse como hembras, pero cuando éstas alcanzan un tamaño suficiente para defender un territorio es aún más ventajoso ser machos y tener acceso a un harén".

"Para otras especies, que no defienden un territorio, por ejemplo, barramundi, una hembra de mayor tamaño puede producir más huevos, por lo que es una ventaja que la transformación ocurra de macho a hembra".

Reprogramación celular

Los científicos creen que el estudio puede ayudar a comprender los mecanismos detrás del desarrollo sexual en otros animales.

"Comprender cómo los peces cambian de sexo puede darnos pistas sobre cómo redes complejas de genes interactúan para determinar y mantener el sexo, no solo en peces sino en vertebrados en general", señaló Erica Todd, investigadora de la Universidad de Otago y coautora del estudio publicado en la revista Science Advances.

Ortega-Recalde y sus colegas continúan explorando ese complejo mundo, en concreto el proceso de cambio de sexo en otro lábrido nativo de Nueva Zelanda llamado Spotty (Notolabrus celidotus).

Y también estudian el pez cebra para intentar comprender los mecanismos moleculares que permiten a las células adquirir, mantener u olvidar su memoria.

"El área de reprogramación celular y memoria celular es un tema fascinante", afirmó el científico a BBC Mundo.

"Hemos visto que diferentes especies pueden tener diferentes mecanismos para llevar esto a cabo, pero aún no entendemos en totalidad cómo se produce y en qué se parecen o difieren".