Los espermatozoides gigantes…

Drosophila melanogaster (en griego literalmente es:'amante del rocío de vientre negro'), también llamada mosca del vinagre o mosca de la fruta, es una especie de díptero braquícero de la familia Drosophilidae, que recibe su nombre porque se alimenta de frutas en proceso de fermentación. Esta especie es muy reconocida pues es utilizada frecuentemente en experimentación genética ya que posee un reducido número de cromosomas (cuatro pares), un breve ciclo de vida (de quince a veintiún días) y aproximadamente el 61 % de los genes de enfermedades humanas que se conocen tienen una contrapartida identificable en el genoma de las moscas de la fruta, y el 50 % de las secuencias proteínicas de la mosca tiene análogos en los mamíferos. ​

 

Aunque la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) nos siga fastidiando alrededor de en nuestras cocinas cuando revolotean zumbando cerca algún alimento fermentado, en los laboratorios la mosca de la fruta es toda una estrella. Porque a pesar de su sencillez (solo tiene 4 pares de cromosomas, frente a los 23 de los humanos), comparte con nosotros el 75% de los genes que causan nuestras enfermedades, lo que la hace la candidata perfecta para estudiar dolencias que van desde el cáncer al alzhéimer.

Los espermatozoides de la mosca de la fruta son filiformes, pero no funcionan como lo que se ven, o sea, miles de hilos independientes, sino como un material vivo colectivo: ellos poseen una estructura dinámica que se mueve, se reorganiza y coopera para resolver uno de los problemas físicos más extremos de la reproducción animal. Un estudio ha desentrañado el misterio de por qué las colas de estas células masculinas, llegan a ser casi tan grandes como el propio macho que las porta, pero no se enredan unas con otras como una madeja de hilos…

Con todos los datos que se tienen sobre este asunto del que vamos a hablar hoy en el blog… Los investigadores llegaron a crear un modelo matemático en el que -cada espermatozoide está en algo similar a un 'túnel' - formado por sus vecinos, avanzando mediante ondas de flexión de su cola, algo parecido a cómo una lombriz avanza dentro de un tubo estrecho. El modelo predijo que ese movimiento colectivo genera fuerzas que mantienen el conjunto alineado y evitan los enredos. En la Universidad de Boston, con una fotografía nos han mostrado a una pareja de moscas de la fruta en plena cópula (ver) 

 

               Ya en el año 2023 hablamos en este blog ( lapesteloca ) sobre esta peculiar mosca (https://tinyurl.com/5n77f6ye) la Drosophila y señalábamos que había sido genéticamente modificada para que pudiese tener hijos sin que necesite de un macho para reproducirse…  Ya sabíamos que las moscas de la fruta “pierden la cabeza” por el sexo: el deseo provoca en ellas que no capten las amenazas, y de este tema que nos recordaría a JoseLuis Rodríguez cantando, ya en abril del 2024, hablamos (https://surl.li/tqaiih) en este blog.

Lo cierto es que las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) son seres sencillos que se reproducen rápidamente sin unas condiciones muy especiales, así que es uno de los seres más estudiados y por ello resulta ser el animal perfecto para los científicos, ya que el 75% de genes asociados a determinadas enfermedades humanas tienen un equivalente en el genoma de la mosca de la fruta. Además, es fácil de mantener, con un ciclo de vida corto que permite realizar muchas pruebas en muy poco tiempo, aparte de que su tamaño permite que muchos ejemplares convivan en un espacio reducido.

 

La Drosophila melanogaster posee un 'superpoder' más, un poder que es decisivo para la investigación: una sola pareja puede producir cientos de huevos en pocos días. Es decir, cientos de posibles individuos para analizar. No obstante, en torno a esto existe un misterio: el macho posee espermatozoides gigantes que llegan a medir casi tanto como la propia mosca, con unas colas increíblemente largas que, como dicta la lógica, serían candidatas perfectas a liarse como una madeja de hilos. Pero eso no es lo que ocurre, a tenor del éxito reproductivo de esta especie. Y ahora, un grupo de científicos de EE.UU. e India acaba de resolver el misterio: los espermatozoides se mueven en una suerte de grupo de baile, o “material vivo” totalmente coordinado que se reorganiza para evitar los enredos.

Para entender la magnitud del problema es necesario conocer las medidas exactas: un macho adulto de la mosca de la fruta mide aproximadamente dos milímetros de largo, el tamaño de una semilla de sésamo. Una longitud muy cercada a la de uno de sus espermatozoides, que puede llegar a medir 1,8 milímetros (como dato: si se extrapola esta proporción, es como si una persona de 1,80 metros produjera células reproductivas de 1 metro de largo). Y la cuestión se complica aún más si pensamos que miles de estas células se almacenan en una vesícula seminal –el órgano masculino que almacena los espermatozoides antes del apareamiento– que mide aproximadamente doscientos micrómetros.

«Aunque se han estudiado las presiones evolutivas que explican estas longitudes extremas de los flagelos (colas), las consecuencias físicas de este gigantismo siguen sin estar claras». exponen los autores. «Nuestro trabajo sugiere que las tensiones activas generadas por los propios flagelos mantienen a los espermatozoides sin enredarse tanto en los órganos de almacenamiento masculinos como femeninos, y establece a los espermatozoides gigantes, en su entorno natural, como un ejemplo fisiológicamente relevante de materia activa». Los resultados se publicaron en 'Nature Physics'. Aquí observamos la comparación de la longitud de un espermatozoide de la mosca de la fruta frente a de un humano(Ver).

La ciencia conoce la razón detrás de que estas células sean enormemente largas: competición. Las hembras de la mosca de la fruta –que también cuentan con sistemas reproductivos inusualmente largos– se aparean con varios machos durante una misma cópula. Y en esta situación, el hecho de poseer más longitud tiene la ventaja de desplazar a más competidores en el camino. Lo que se conoce menos es sobre “el desafío físico”, según señalan los autores, que supone empaquetar y almacenar todas estas células. Así, para desentrañar el misterio, marcaron espermatozoides vivos dentro del aparato reproductor de la mosca y, después, con microscopía 3D, reconstruyeron cómo estaban colocados. Y ahí surgió la sorpresa: las colas no estaban enredadas en un caos, sino que estaban alineadas paralelamente, como grupos de fibras, formando una especie de material ordenado.

Un espermatozoide de la mosca de la fruta se muestra torpe; pero la situación cambia mucho cuando se unen en una suerte de fibras, convirtiéndose en «material vivo». El siguiente paso fue mirar más de cerca las colas (flagelos) tanto de espermatozoides aislados como del conjunto de ellos. Así, vieron que uno solo tenía poca movilidad y se movía de forma «torpe». Pero la situación cambiaba drásticamente si estaban en grupo, ya que los espermatozoides vecinos de empujan entre sí, se deslizan unos sobre otros y aparecen una suerte de 'corrientes' de dirección. Además, cuando introducían una 'perturbación', el movimiento cambiaba y se separaban en direcciones opuestas, apoyándose unos en otros, pero siguiendo patrones, dando cuenta de su grado organizativo.

En Maracaibo, el jueves 2 de julio, todavía en el trágico año 2026 del terremoto de Caracas.