Científics de l'Institut de Ciències del Mar han publicat aquesta setmana un article que mostra com en biologia la forma i la funció d'un òrgan no sempre van de la mà quan es tracta de gònades de peixos.
Científics de l'Institut de Ciències del Mar han publicat aquesta setmana un article que mostra com en biologia la forma i la funció d'un òrgan no sempre van de la mà quan es tracta de gònades de peixos.
L'article, publicat als Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) i la primera autora del qual és Laia Ribas, es basa en un estudi liderat a l'ICM per Francesc Piferrer, en col·laboració amb científics del Temasek Life Sciences Laboratory, encapçalats per Laszlo Orbán, a Singapur
Els peixos representen més de la meitat de les espècies de vertebrats vius i són ben coneguts per tenir un desenvolupament sexual molt plàstic, ja que exhibeixen diverses formes d'hermafroditisme.
Fins i tot en les espècies amb sexes separats, que són la majoria, l'alteració de l'ambient durant el desenvolupament primerenc (per exemple, a causa de temperatures anormalment altes) pot donar lloc a un nombre desproporcionat de mascles. Això es deu al fet que algunes femelles genètiques acaben diferenciant-se morfològicament com a mascles. Aquestes femelles masculinitzades, anomenades 'neomascles', poden alterar la proporció de sexes i amenaçar la supervivència de les poblacions en un escenari d'escalfament global.
Ara, utilitzant diverses famílies de peix zebra, una espècie amb sexes separats i model animal de recerca consolidat per a moltes àrees de la biologia, els investigadors han descobert que el grau de masculinització com a resposta a la temperatura elevada és depenent de la família.
Així, algunes famílies són altament sensibles a la calor, "el que indica que el resultat està relacionat amb la interacció entre la genètica i el medi ambient. Aquest és un bon exemple que ens recorda que mentre que els organismes proposen el medi ambient disposa", explica Francesc Piferrer.
Femelles que expressen gens 'masculins'
En l'experiment, els investigadors van exposar larves i jovenils de peixos zebra a ambients amb temperatures elevades. Un cop adults, els peixos que havien estat exposats a la calor eren morfològicament mascles o femelles, ja que no es van observar peixos amb gònades d'ambdós sexes o hermafrodites. Quan els científics van examinar la funció —mitjançant l'anàlisi de l'expressió combinada de tots els gens dels òrgans sexuals, l'anomenat 'transcriptoma gonadal'— entre els mascles exposats a temperatura van trobar mascles i neomascles, tal com s'esperava.
La sorpresa va arribar quan van analitzar la resta de peixos que tot i estar exposats a la calor van romandre com femelles. Els científics van trobar dos tipus de femelles: les d'aspecte normal, en termes de forma i funció, i les que, tot i tenir ovaris, tenien un transcriptoma molt similar al dels mascles. És a dir, encara que aparentment normals, en les seves gònades expressen majoritàriament gens 'masculins'.
Canvi en la funció sense canvi en la forma
Tal com explica Piferrer, "això significa un canvi important en la funció de les gònades sense canvi visible en la forma de l'òrgan, una observació nova en vertebrats. No sabem si això pot estar passant en poblacions naturals de peix zebra o altres espècies exposades a temperatures anormalment elevades". Però el descobriment de famílies altament sensibles a la calor i la presència de mascles "encoberts" que semblen femelles, "vol dir que hem de replantejar la nostra estratègia de com avaluem els efectes de les temperatures elevades en el sexe dels peixos en un escenari de canvi climàtic", afegeix.
Si en poblacions naturals existissin femelles que funcionen com mascles, significaria que actualment s'està subestimant els efectes de l'escalfament global. Per tant, a més de mirar les proporcions dels sexes (la forma), "també hauríem de mirar el transcriptoma (la funció) per tenir una millor estimació de les conseqüències d'aquest canvi", diu Piferrer. El desafiament immediat és com mostrejar i identificar a aquests peixos mentre estan vius i aclarir què succeeix en el moment de la reproducció.
Ribas, L., Liew, W.C., Díaz, N, Sreenivasan, R., Orban, L., Piferrer, F., 2017. Heat-induced masculinization in domesticated zebrafish is family-specific and yields a set of different gonadal transcriptomes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
NdP Delegació del CSIC a Catalunya