Un nuevo estudio en el que ha participado el ICM-CSIC revela, por primera vez, cómo se puede predecir con precisión el sexo de un animal sin cromosomas sexuales ni gen dominante determinante del sexo a partir de un modelo que integra toda la información genética.
Un nuevo estudio del Marine Biodiversity Exploitaiton and Conservation (MARBEC) en el que ha colaborado el Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) de Barcelona ha revelado los mecanismos que determinan el sexo en animales sin cromosomas sexuales, como es el caso de algunos peces, donde la base genética del sexo es un carácter continuo que va de un extremo, con un sexo, al otro extremo, con el otro sexo. Sin embargo, en estos casos existe un umbral que, además, está influido por el ambiente, y hace que, a nivel individual, el sexo se resuelva de forma binaria, dando lugar a proporciones variables de machos y hembras.
Averiguar cuál es la base genética determinante del sexo de un individuo de una especie sin cromosomas sexuales, así como conocer la contribución precisa de las influencias genéticas y ambientales en estas especies, había sido hasta ahora imposible. Ésta es la primera vez que se demuestra que un sistema de determinación del sexo está influido por una variación genética y, a la vez, ambiental, ambas continuas.
La influencia de los genes y del ambiente
Según el trabajo, publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America (PNAS), la determinación del sexo en algunos peces como la lubina es poligénica, ya que la especie no tiene cromosomas sexuales, sino que éste se determina por la combinación de los efectos de muchos genes, cada uno de efecto pequeño, que se encuentran en distintos cromosomas. Asimismo, está influida por la temperatura, pues muchos de sus genes o proteínas que codifican son susceptibles a esta variable ambiental.
Esto podría explicar, por ejemplo, los casos, cada vez más habituales de inversión de sexo en peces, es decir, aquellos casos en los que el sexo fenotípico (gonadal) de los individuos no se corresponde con su sexo genético. .
“Entender cómo los factores externos pueden revertir la información genética, afectando a un rasgo esencial como el sexo de las gónadas, es realmente de gran importancia ante el escenario actual de calentamiento global”, expone Francesc Piferrer, investigador del ICM-CSIC y autor del estudio.
El papel de la energía y la epigenética
Otro punto relevante de la investigación es que revela que la energía y la epigenética también juegan un papel clave en la determinación del destino sexual. En concreto, el trabajo muestra que las vías energéticas, que incluyen la regulación de las grasas y el azúcar, están implicadas en la determinación del sexo y, en el caso de la lubina, explican que las hembras presenten niveles más altos energía y una tasa de crecimiento mayor que la de los machos.
Por último, el trabajo muestra que la exposición temprana a altas temperaturas regula al alza dos genes clave en el determinismo del sexo, es decir, hace que estos se expresen más en los individuos con una tendencia a serhembra poco definida, lo que explica la masculinización inducida por la temperatura.
"Nuestros resultados proporcionan un avance significativo en nuestra comprensión de los mecanismos epigenéticos subyacentes a la masculinización inducida por la temperatura en los peces", explica la investigadora del ICM-CSIC Núria Sánchez, que ha llevado a cabo los análisis epigenéticos.
La lubina, una especie modelo
El estudio ha utilizado la lubina como modelo para describir a fondo este sistema poligénico de determinación del sexo y su interacción con la temperatura. En la actualidad esta es la especie con determinismo sexual poligénico mejor caracterizada y los resultados pueden ser útiles para otras especies con sistemas similares, algunas de interés comercial.
En este caso, examinando todo el genoma, incluyendo todas sus modificaciones y proteínas que codifica se ha podido demostrar que la tendencia sexual genética, definida como la propensión genética a convertirse en macho o hembra, estima con precisión el futuro sexo del individuo.
"Gracias a esta investigación hemos podido demostrar, por primera vez, la existencia de un sistema de determinación del sexo claramente continuo en un animal", apunta el investigador del MARBEC y autor principal del estudio Benjamin Geffroy. Con todo, los resultados de este estudio contribuirán a entender mejor los posibles impactos derivados del cambio climático en aquellas especies sin cromosomas sexuales, como es el caso en muchos peces y reptiles.