Gusanos con la capacidad de fecundarse a sí mismos pierden un cuarto de su genoma, incluidos los genes que hacen que los espermatozoides sean competitivos.
La reproducción en la mayoría de las especies animales requiere cría entre dos individuos. Pero algunos gusanos han desarrollado la capacidad de hacerlo solo. En estas especies, un individuo puede criar consigo mismo para producir descendencia.
Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Maryland descubrió que obtener esta habilidad, conocida como "autopolinización", puede haber causado que una especie de gusano pierda un cuarto de su genoma, incluidos los genes que dan a los espermatozoides masculinos una ventaja competitiva durante el apareamiento.
"Nuestros resultados sugieren que los genes que son esenciales durante decenas de millones de años pueden de repente volverse inútiles o pasivos, incluso, cuando el sistema sexual cambia", dijo Eric Haag, profesor de biología en la UMD e investigador principal del estudio, publicado en Science .
Hace un millón de años, una especie de pequeños gusanos llamada Caenorhabditis briggsae desarrolló la capacidad de reproducirse por autofecundación. Como resultado, la mayoría de C. briggsae son hermafroditas con órganos sexuales masculinos y femeninos. El grupo de Haag, que se centra en la evolución del sexo, ha estudiado durante mucho tiempo a C. briggsae debido a su comportamiento reproductivo inusual.
Para estudiar cómo la autofecundación moldeó la evolución de C. briggsae, Erich Schwarz, profesor asistente de investigación de biología molecular y genética en la Universidad de Cornell y coautor del estudio, secuenció el genoma de Caenorhabditis nigoni, el pariente más cercano de C. briggsae . C. nigoni siempre se reproduce al aparearse con otros ejemplares. Al comparar los genomas de las dos especies , los investigadores encontraron que los gusanos autógenos C. briggsae tenían 7 mil genes menos que C. nigoni. Con el tiempo, C. briggsae perdió aproximadamente un cuarto de su genoma.
Debido a que los dos gusanos difieren principalmente en su método de reproducción, los investigadores plantearon la hipótesis de que el cambio del cruce cruzado a la autopolinización condujo a la pérdida de genes. Para confirmar esto, compararon la actividad de genes en C. nigoni machos y hembras y encontraron que casi tres cuartas partes de los genes que C. briggsae perdieron eran más activos en C. nigoni que en las hembras.
Buscando posibles funciones relacionadas con el sexo para los genes perdidos, los investigadores se enfocaron en una familia de genes "cortos de secreción masculina" (mss) que tenía C. nigoni pero C. briggsae no tenía.
Utilizando la herramienta de edición genética CRISPR , los investigadores eliminaron cuatro genes mss de una especie de cruzamiento, Caenorhabditis remanei. Como resultado, los espermatozoides de los gusanos C. remanei machos que carecen de las proteínas codificadas por los genes mss no pudieron competir contra los espermatozoides de los machos C. remanei de tipo salvaje con los genes. Por el contrario, cuando los investigadores insertaron genes mss en gusanos macho de C. briggsae, sus espermatozoides superaron a los espermatozoides de C. briggsae de tipo salvaje y de hermafroditas de C. briggsae de tipo salvaje.
Los investigadores también encontraron que los genes mss codifican proteínas cortas que recubren la superficie de las células espermáticas. Tomados en conjunto, los resultados sugieren que los genes mss otorgan a los espermatozoides gusanos machos una ventaja competitiva durante el apareamiento.
jpe