Científicos revelan procesos genéticos ocultos que causan cambios de sexo en los peces

Por ejemplo, el lábrido de cabeza azul utiliza una estrategia de apareamiento que implica la transformación de hembra a macho.
Lábrido de cabeza azul macho rodeado de hembras color amarillo
Lábrido de cabeza azul macho rodeado de hembras color amarillo. Imagen: Kevin Bryant

Artículo publicado originalmente por VICE Estados Unidos.

Algo extraordinario sucede cuando un lábrido de cabeza azul macho, un tipo de pez tropical pequeño, es retirado de su harén de hembras. En su ausencia, la hembra más grande se transformará en el nuevo macho dominante en el transcurso de aproximadamente 10 días.

Los científicos lograron trazar los intrincados cambios genéticos que sustentan esta notable transición en el lábrido de cabeza azul, que es una de las aproximadamente 500 especies de peces capaces de realizar un cambio de sexo en la edad adulta.

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Liderado por Erica Todd, ecóloga de la Universidad de Otago en Nueva Zelanda, un equipo indujo cambios sexuales en las hembras salvajes de la costa de Florida al separar a los machos de sus harenes. El equipo obtuvo muestras de las gónadas y el cerebro de los lábridos durante todo el proceso de transición y los examinó con secuenciación de ARN y análisis epigenéticos.

Los resultados, publicados recientemente en Science Advances, arrojan luz sobre los genes que determinan el "destino sexual" de una amplia variedad de animales, incluidos los humanos.

"Muchos genes importantes para el desarrollo sexual en peces también son importantes en otros animales", explicó Todd en un correo electrónico. "Por lo tanto, entender cómo los peces pueden cambiar de sexo puede decirnos más sobre cómo evolucionaron estas complejas redes de genes y cómo interactúan para determinar y mantener el sexo, no solo en peces sino en animales vertebrados en general".

El lábrido de cabeza azul es una especie particularmente interesante porque su cambio de sexo es relativamente rápido e inicia con señales visuales.

Cuando el macho desaparece, la hembra más grande se vuelve más agresiva y simula el color azul de la cabeza del macho, lo que indica que sufrirá un cambio de sexo. Todd y sus colegas descubrieron que esta fase inicial estaba marcada por un aumento de la hormona del estrés cortisol, acompañada por una represión de la enzima aromatasa, que está relacionada con la producción de estrógenos.

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Hipótesis mecánica del cambio de sexo socialmente señalizado. Imagen: Erica Todd

Después de estos detonantes iniciales, la expresión genética que gobierna las gónadas de los lábridos cambió significativamente en relación con la expresión genética del cerebro. Los ovarios se transformaron en testículos productores de espermatozoides, una "reprogramación epigenética" que refleja la determinación del sexo en las células tempranas de los mamíferos en desarrollo.

"Nuestro estudio confirma que el cambio de sexo implica una reacción en cadena donde los genes importantes para la función femenina primero se desactivan paulatinamente, antes de que los genes masculinos opuestos se activen progresivamente", dijo Todd. "En los peces, parece que las fuerzas externas, como el estrés, pueden afectar con mayor facilidad el equilibrio de los factores que mantienen el destino sexual".

Algunos peces, como los gobios, pueden alternar entre sexos, pero el lábrido de cabeza azul tiende a pasar de hembra a macho.

"Los beneficios del cambio de sexo tienen que ver con el tamaño corporal", explicó Todd. "En las especies altamente sociales como el lábrido de cabeza azul, los machos dominantes solo tienen éxito en la reproducción si son lo suficientemente grandes para defender un territorio".

Como resultado, si eres un lábrido de cabeza azul que busca difundir sus genes tanto como sea posible, tiene más sentido reproducirse como una hembra cuando eres pequeño, y luego cambiar a macho si eres lo suficientemente grande como para defender un territorio. Como dice Todd: "¡Lo mejor de ambos mundos!".

Además de proporcionar información sobre esta estrategia de apareamiento verdaderamente ingeniosa, el equipo espera que el nuevo estudio aliente a otros científicos a poner en práctica los mecanismos elaborados que determinan el sexo en los vertebrados, lo que podría llevar a aplicaciones interdisciplinarias.

"La extraordinaria velocidad a la que los ovarios de un lábrido de cabeza azul pueden transformarse en nuevos testículos puede eventualmente abrir posibles aplicaciones en la ingeniería de tejidos y órganos", dijo Todd. "Además, comprender el cambio de sexo a nivel genético también puede aportar beneficios para la industria de la acuicultura, ya que muchos peces de valor comercial también pueden cambiar de sexo".