Hijos sin padre

Se ha difundido la noticia de que una mosca ha sido genéticamente modificada para que pueda tener hijos sin que necesite de un macho para reproducirse… Estamos hablando de “la mosca de la fruta”. Científicos del Reino Unido y Estados Unidos transforman la biología de la mosca de la fruta para que logre reproducirse sin macho, y regresamos en este blog (lapesteloca) a la genética… ¿Qué les parece la noticia?

 

El 23 del pasado mes de julio, el periodista Nuño Domínguez en el diario El País de España, informó sobre este hecho y fue más allá, nos mostró una fotografía con microscopia electrónica de barrido, de lo que suponemos era la cara (de malas pulgas y bien fea) de la mosca de la fruta. La foto del articulo era en blanco y negro como para que nadie le pueda extrañar que las moscas machos no estuviesen añorando a sus compañeras de vida sexual tras el experimento… En este -mi blog-  se las muestro más bien -o también- en colores.

Esta curiosa historia se inicia cuando la bióloga del desarrollo Alexis Sperling se quedó obsesionada con algo que vio en el laboratorio cuando estaba estudiando su doctorado. Una mantis religiosa quedó fecundada y tuvo crías de forma espontánea, sin que previamente hubiera tenido sexo con un macho. Una virgen había tenido hijos. Para muchas especies, la reproducción es un dueto entre hombre y mujer. Esta capacidad nunca se ha observado en mamíferos, incluidos por supuesto los humanos, pero en el resto del mundo animal hay ciertas especies que si son capaces; esto se había visto en la especie Pristophorus scchoederi o Tiburón sierra americano.

 

Los peces-sierra -son en realidad tiburones- se caracterizan por tener longevidad alta, tasas de crecimiento lentas, maduración tardía y baja fecundidad, por lo que su capacidad de recuperación a una reducción drástica de la población es muy lenta. En 2015 se dijo que: “El pez sierra engendra sin sexo”. Por primera vez, cuando científicos informaron de pruebas de "nacimiento virginal" en un vertebrado salvaje, el pez sierra, y siete peces sierra en Florida fueron los primeros animales nacidos de una madre virgen procedente de una especie que hasta ahora se reproducía sexualmente en la naturaleza. Un grupo de conservacionistas se topó con el hallazgo cuando estudiaban la diversidad genética de las especies amenazadas y el descubrimiento les sugirió que estos nacimientos “pueden ser una respuesta natural a la disminución de su número”, en lugar de una anormalidad vista normalmente en cautiverio.

Hace apenas dos años, en el Zoo de San Diego (Estados Unidos), dos hembras del amenazado cóndor de California tuvieron crías ellas solas, a pesar de que en este caso sí había machos disponibles. Este fenómeno se llama partenogénesis (nacimiento virgen) y puede suponer una ventaja si la madre está bien adaptada a su medio y este no es muy cambiante. Sus crías, prácticamente clones, también lo estarán, y no necesitarán machos para poder dar lugar a nuevas generaciones. De hecho, su capacidad reproductiva se dobla de esta forma. Aún es un enigma cómo, cuándo y por qué sucede la partenogénesis y la razón por la que los mamíferos la tenemos vetada.

Si regresamos a la Dra Sperling, la bióloga evolutiva de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), ella ha despejado algunas de esas incógnitas creando el primer animal modificado genéticamente para poder tener hijos siendo virgen: la mosca de la fruta, o Drosophila melanogaster. El equipo lo ha logrado interviniendo en tres genes del animal. Pasados 40 días sin macho que las fecundara —la mitad de su vida—, las drosophilas modificadas encendieron su nuevo superpoder genético y tuvieron crías ellas solas. “Es la primera vez que se demuestra cómo inducir la capacidad de tener crías siendo virgen”, resalta Sperling. “Por lo demás, las hijas están completamente sanas y a pesar de haber heredado el poder de hacer partenogénesis, también conservan su capacidad de reproducirse sexualmente”, añade la bióloga, primera autora del estudio que describe estos experimentos en la revista especializada Current Biology.

La partenogénesis es uno de los procesos biológicos más desconocidos del reino animal. A medida que los óvulos maduran dentro de la madre, estos se dividen varias veces hasta quedar listos, con la mitad del material genético necesario para crear un nuevo individuo -la otra mitad la aporta el esperma del macho-. En ese proceso puede suceder una fusión del óvulo con material genético sobrante, lo que da lugar a una fecundación espontánea. El proceso genera crías que son muy parecidas a la madre, pero no idénticas, pues en el proceso de fusión se remezcla ligeramente la secuencia genética original.

Los intentos de conseguir que los mamíferos tengan crías sin sexo de forma espontánea han fracasado. En estos animales existe la impronta, que hace que ciertos genes esenciales para el desarrollo del embrión estén desactivados y se enciendan solo cuando se mezclan las mitades genéticas de la hembra y el macho. En ratones se ha conseguido desactivar parcialmente esta impronta para generar crías sin necesidad de padre ni sexo, pero siempre ha requerido una compleja manipulación de los óvulos, que después hay que implantar en una hembra para que los geste.

Las barreras biológicas a la partenogénesis son probablemente mucho más complejas en primates y humanos, con lo que la aplicación de estas técnicas a la reproducción asistida presenta muchas dificultades. El equipo de Sperling dio con la clave de cómo crear nacimientos vírgenes estudiando el genoma de dos variantes de otra mosca, la Drosophila mercator. Una se reproduce solo sexualmente y la otra lo hace únicamente por partenogénesis. Esto permitió identificar dos genes responsables de la fecundación asexual: el polo -esencial para la proliferación celular y descubierto a finales de los 80 por David Glover, coautor del presente estudio-y el Desat2. 

Los científicos encontraron sus equivalentes en el genoma de la mosca de la fruta y comenzaron a cruzar diferentes linajes hasta conseguir uno que tuviese los mismos patrones de funcionamiento que en la otra especie. Y así surgió la primera generación capaz de reproducción asexual. Si además se intensifica la función del gen Myc, esencial para el crecimiento celular, la partenogénesis se hace mucho más eficiente. “Esto es genética de la vieja escuela”, reconoce Sperling; pero funciona. El descubrimiento ha requerido seis años de trabajo y la creación de más de 220.000 moscas, algo impensable con otros animales de laboratorio con tiempos de cría mayores y mucho menos manejables, explica Sperling.

Cayetano González, veterano investigador con Drosophila en el Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB), cree que este es un experimento “muy sorprendente”. “No solo han encontrado la combinación mágica de genes, sino que además la usan para darle la capacidad de hacer partenogénesis a una especie que no era capaz de ello”, resalta. El hallazgo muestra uno los caminos evolutivos hacia la reproducción asexual en animales, pero probablemente hay muchos otros que aún no se han descubierto, añade.

Sperling va a redirigir su investigación hacia un fenómeno nuevo y preocupante. La partenogénesis es mucho más común en insectos que son plagas agrícolas y que pueden ocasionar pérdidas millonarias. Un ejemplo es el taladro del tomate -Tuta absoluta-, considerada una de las peores pestes agrícolas a nivel global. Aunque estaba relativamente controlada gracias a los métodos actuales de gestión de plagas, en los últimos años los insectos parecen haber ganado resistencia.

Un método de combatir estas plagas es inundar el invernadero con feromonas femeninas artificiales. Los machos quedan tan saturados por estas señales bioquímicas que son incapaces de encontrar a las hembras reales, con lo cual no hay reproducción. Pero parece que las hembras de taladro son cada vez más capaces de reproducirse por partenogénesis, y esto a su vez les da una enorme ventaja, pues en cada generación no solo la mitad de los individuos adaptados a su medio pueden tener crías —50% hembras, 50% machos— sino potencialmente el 100%. A pesar de esto, los experimentos han mostrado que solo el 2% de las moscas de la fruta de segunda generación desarrollan crías sin sexo, y siempre que no haya machos alrededor.

La Dra Sperling, que trabajaba en el Departamento de Genética de Cambridge, se ha mudado al Centro de Investigación de Cultivos asociado a la misma universidad. “Quiero comenzar a comprender cómo ocurre esto en las plagas”, comenta. “Me gustaría probar todos los pesticidas que usamos y ver si alguno está favoreciendo la patogénesis. Saber si realmente nuestros medios de producción agrícola en masa favorecen el avance de este tipo de plagas”, añade.

Maracaibo, sábado 5 del mes de agosto del año 2023