¿Sabías que algunos animales pueden cambiar de sexo a lo
largo de su vida? ¡Los peces payaso son un ejemplo asombroso! Estos
carismáticos habitantes de los arrecifes de coral nacen como machos y, si la
hembra dominante del grupo desaparece, el macho más grande se transforma en
hembra. Pero, ¿cómo ocurre este increíble proceso a nivel genético?
Un estudio reciente
ha investigado a fondo este fenómeno en el pez payaso del Mar Rojo
(Amphiprion bicinctus), utilizando técnicas avanzadas para analizar la
actividad de sus genes, tanto en el cerebro como en las gónadas (los órganos
reproductores).
Lo que el estudio nos revela:
El cerebro toma la iniciativa: Los investigadores
descubrieron que los primeros cambios genéticos significativos ocurren en el
cerebro del macho aproximadamente dos semanas después de que la hembra
dominante se va. Es como si el cerebro "decidiera" que es hora de un
cambio de rol.
La señal llega a las gónadas: Esta respuesta cerebral se
transmite luego a las gónadas, donde los cambios se hacen evidentes entre tres
y cuatro semanas después. Las gónadas masculinas comienzan a reabsorberse y el
tejido ovárico empieza a desarrollarse, un proceso irreversible en esta
especie.
Un gen clave, la aromatasa: Un gen llamado cyp19a1b (o
aromatasa) juega un papel central en este proceso. Este gen es crucial para
convertir las hormonas masculinas (andrógenos) en hormonas femeninas
(estrógenos). Su expresión aumenta significativamente en el cerebro y las
gónadas a medida que el pez se transforma en hembra.
Interacciones complejas: El estudio también identificó
otros genes importantes, algunos ya conocidos y otros novedosos, que participan
en esta compleja red de cambio sexual. Por ejemplo, los genes sox6 y foxp4
parecen estar relacionados con la regulación de la aromatasa en el cerebro. En
las gónadas, hay un interesante "bucle de retroalimentación" entre el
gen dmrt1 (asociado al desarrollo masculino) y foxl2 (asociado al desarrollo
femenino y la síntesis de estrógenos), que ayuda a regular el equilibrio
hormonal y el cambio de identidad de las gónadas.
Transición, no solo dos estados: A diferencia de estudios
anteriores que solo comparaban machos y hembras maduras, esta investigación
analizó los cambios genéticos a lo largo de todo el proceso de transición. Esto
permitió observar que los cambios más importantes en la expresión genética del
cerebro ocurren durante las etapas transicionales, mientras que en las gónadas,
las mayores diferencias se observan en las etapas finales del cambio.
Este trabajo nos da una visión sin precedentes de los
mecanismos genéticos que gobiernan el cambio de sexo social y la
reestructuración de las gónadas en estos fascinantes peces. Nos ayuda a
entender cómo la genética y el entorno social interactúan para dar lugar a una
estrategia reproductiva tan única.
Puedes consultar el artículo completo: Casas, L.,
Saborido-Rey, F., Ryu, T., Michell, C., Ravasi, T., & Irigoien, X. (2016).
Sex change in clownfish: molecular insights from transcriptome analysis.
Scientific reports, 6(1), 35461.
Por otra parte, un reciente estudio publicado por Parker et
al. 2024, en la revista "Biology of Sex Differences" ha utilizado una tecnología avanzada, la
secuenciación de ARN de núcleo único (snRNA-seq), para crear el primer
"atlas celular" del cerebro anterior de peces payaso machos y
hembras. Esto ha permitido a los científicos observar, a nivel de células
individuales, cómo el cerebro de estos peces se reorganiza durante el cambio de
sexo.
Hallazgos clave del estudio:
Diferencias sexuales en el cerebro: El estudio reveló que
existen diferencias extensas y notables entre machos y hembras en la expresión
de genes en tipos celulares específicos, la proporción relativa de ciertas
células, la excitación neuronal basal y la comunicación prevista entre
neuronas.
Reorganización profunda: Los investigadores encontraron que
el cambio de sexo conlleva una reorganización molecular y celular generalizada
en el prosencéfalo (la parte frontal del cerebro) del pez payaso.
Sistemas moleculares clave: Se identificaron el sistema de
colecistoquinina (CCK), la galanina y los sistemas de estrógenos como ejes
moleculares centrales en esta diferenciación sexual. Estos sistemas son
cruciales en la regulación de la reproducción y el comportamiento social.
Importancia del área preóptica (POA): El área preóptica,
una región cerebral conservada en vertebrados y fundamental para la función
gonadal y el comportamiento reproductivo, mostró una reorganización molecular y
celular sustancial, incluyendo la diferenciación de sistemas de señalización
como los estrógenos y la colecistoquinina. Las hembras, en comparación con los
machos, tenían una mayor proporción de neuronas en la POA que expresaban
receptores específicos de estrógeno (esr2b), progesterona (pgr) y el receptor
de colecistoquinina (cckbr2).
El papel de la glía radial: Las células gliales radiales,
que generan nuevas neuronas en el cerebro adulto de los peces, también
mostraron diferencias sexuales. La expresión de aromatasa (una enzima que
sintetiza estrógenos) en una subpoblación específica de glía radial se
correlacionó con la reorganización de los sistemas de estrógeno y CCK en el
POA. Esto sugiere que la glía radial podría ser fundamental en el inicio de la
feminización del cerebro en respuesta al ascenso social.
Mayor excitabilidad en hembras: Curiosamente, las hembras
mostraron una mayor excitabilidad neuronal basal en múltiples poblaciones
neuronales, lo que podría reflejar diferencias en el ambiente de las hormonas
esteroides circulantes entre sexos.
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