Los gusanos parásitos revelan nuevos conocimientos sobre la evolución del sexo y los cromosomas sexuales

El grupo de investigación de Qi Zhou de la Universidad de Viena y la Universidad de Zhejiang estudia dos filas de gusanos muy divergentes que contienen numerosos parásitos que causan enfermedades humanas y ganaderas y arroja luz sobre cómo podría haber evolucionado la reproducción sexual y la subsiguiente gran diversidad de cromosomas sexuales.

Los animales o plantas con sexos separados están muy extendidos en la naturaleza y son el resultado de transiciones independientes de su ancestro hermafrodita. El mecanismo real involucrado en las transiciones entre los modos de reproducción asexual y sexual, en otras palabras, cómo se origina el sexo, sigue siendo una pregunta importante y sin respuesta. Excluyendo los insectos, alrededor de un tercio de las especies animales, como las lombrices de tierra, los caracoles y algunos teleósteos, son hermafroditas. Una comparación con sus parientes, que han desarrollado sexos separados, podría revelar cómo se originó y evolucionó este rasgo particular en los animales.

Un nuevo papel en Comunicaciones de la naturalezapublicado por Qi Zhou del Departamento de Neurociencia y Biología del Desarrollo de la Universidad de Viena y la Universidad de Zhejiang en China, proporciona pistas sobre cómo se originaron los sexos separados y caracteriza cómo evolucionaron los cromosomas sexuales en platelmintos o lombrices intestinales.

Dos filas de gusanos dan pistas sobre cómo podrían haber evolucionado los cromosomas sexuales

Aunque ambos filos se denominan «gusanos», desde un punto de vista evolutivo son muy divergentes entre sí. Una característica común de ambos filos es que numerosos representantes, como la tenia y los esquistosomas (comúnmente conocidos como trematodos sanguíneos), son parásitos de humanos o ganado y pueden causar síntomas y complicaciones graves. La identificación y los estudios de sus genes relacionados con el sexo pueden proporcionar la base para la interrupción de su ciclo reproductivo en el futuro para el control efectivo de parásitos.

El grupo de investigación recopiló datos del genoma y del transcriptoma ya publicados de 41 especies de nematodos y 13 especies de platelmintos, las últimas de las cuales comprenden en su mayoría especies hermafroditas, excepto los esquistosomas (trematodos sanguíneos). Entre estos, identificaron la composición de los cromosomas sexuales de 17 especies de nematodos en términos de «elementos Nigon». Estas son unidades cromosómicas ancestrales que son compartidas por todos los nematodos y llevan el nombre del biólogo de nematodos Victor Nigon (en paralelo a los «elementos de Muller» de la mosca de la fruta, otra especie modelo genética). Con esta comparación, los autores demostraron que la gran diversidad de cromosomas sexuales de nematodos es el resultado de diferentes combinaciones de elementos Nigon. Mediante la adición recurrente de diferentes elementos Nigon, que anteriormente habían sido cromosomas no sexuales, en los cromosomas sexuales ancestrales, diferentes especies de nematodos extendieron sus regiones ligadas al sexo que luego suprimieron la recombinación durante la evolución.

Trematodos sanguíneos: de hermafrodita a sexos separados

Otro hallazgo importante proviene de la comparación de los trematodos sanguíneos que se reproducen sexualmente con especies hermafroditas relacionadas. La transición al estado de sexos separados en el parásito ocurrió hace relativamente poco tiempo, hace unos 70 millones de años. Los autores demostraron que durante esta transición, los genes de las gónadas de los esquistosomas se volvieron menos «feminizados». En otras palabras, en general mostraron un nivel de expresión de ovario más bajo en comparación con su contraparte en las especies hermafroditas relacionadas. También identificaron un gen candidato, mag-1, cuya alteración en los esquistosomas provoca el agrandamiento de los testículos. Las mutaciones en este gen podrían haber jugado un papel crítico en la transición a los sexos separados de los esquistosomas.