Una investigació liderada per l'Institut de Ciències del Mar del CSIC ha desenvolupat un test per predir el sexe en peixos basat en la detecció de marques epigenètiques. Aquestes últimes són les marques químiques que estan a l'ADN i donen informació de com s'han d'expressar els gens. Els resultats del treball, liderat per Francesc Piferrer, professor d'investigació de l'ICM-CSIC, s'han publicat a la revista Epigenetics.
Una investigació liderada per l'Institut de Ciències del Mar del CSIC ha desenvolupat un test per predir el sexe en peixos basat en la detecció de marques epigenètiques. Aquestes últimes són les marques químiques que estan a l'ADN i donen informació de com s'han d'expressar els gens. Els resultats del treball, liderat per Francesc Piferrer, professor d'investigació de l'ICM-CSIC, s'han publicat a la revista Epigenetics.
El test permet la predicció del sexe amb una fiabilitat propera al 90% i pot tenir aplicacions en aqüicultura i biologia de la conservació. En la producció aqüícola, permet determinar la proporció de mascles i femelles en els juvenils, el que pot contribuir a seleccionar els millors individus i augmentar la producció. En biologia de la conservació, el mètode permetria conèixer millor la demografia de poblacions salvatges, per millorar la seva gestió i conèixer la capacitat reproductiva d'espècies amenaçades.
El desenvolupament s'ha dut a terme utilitzant el llobarro (Dicentrarchus labrax) com a model experimental. "Les marques epigenètiques ja s'havien aplicat recentment en la determinació del sexe d'un arbre, l’àlber balsàmic (Populus balsamifera), però aquesta és la primera vegada que s'aplica a un animal", explica Francesc Piferrer. "El mètode és útil per a la predicció del sexe en el llobarro, així com en altres espècies similars, però possiblement podria ser aplicat a altres vertebrats amb les adaptacions adequades".
L'estudi, que té de primera autora a Dafni Anastasiadi, investigadora postdoctoral de l'ICM-CSIC, i compta amb la participació de Núria Sánchez, doctoranda de l'ICM-CSIC, s'ha realitzat amb mostres obtingudes en el marc del projecte europeu AQUAEXCEL.
En aquest projecte, a més dels investigadors del CSIC, han participat també investigadors francesos de l'Institut Francés de Recerca per a l’Explotació del Mar (IFREMER) i de l’Institut Nacional de Recerca Agronòmica (INRA). Com a resultat de l'estudi, el CSIC ha sol·licitat una patent europea per les potencials aplicacions pràctiques del mètode.
Una de les marques epigenètiques més conegudes
Per al desenvolupament del test, els científics han partit d'una de les modificacions químiques més conegudes i importants en epigenètica: la metilació de la citosina en un dinucleòtid citosina-guanina en la seqüència de l'ADN.
Les marques de metilació del dinucleòtid citosina-guanina es troben en tot el genoma, tant en els gens com en les regions entre els gens. La metilació de la citosina actua com un sistema binari: està o no està metilat. Però en un gen hi ha molts parells citosina-guanina, i és la combinació dels metilats i no metilats el que ofereix la informació, que s'expressa en valors d'entre el 0 i el 100%. "Les alteracions en els nivells de metilació dels dinucleòtids citosina-guanina es tradueixen en canvis permanents en l'expressió dels gens afectats", explica Piferrer.
Els investigadors van seleccionar set gens relacionats amb el desenvolupament sexual en llobarro i van analitzar la metilació dels dinucleòtids guanina-citosina en aquests gens. Les dades obtingudes es van introduir en un model d'aprenentatge automàtic ("machine learning") amb el qual es va obtenir la informació per determinar el sexe en aquests peixos amb un 89% de fiabilitat.
Les marques epigenètiques són objecte de nombroses investigacions. Per exemple, molts estudis sobre càncer se centren en el desenvolupament d’aquestes marques, ja que donen informació no només per al diagnòstic sinó també per al pronòstic de certs tumors abans que aquests es manifestin. “Actualment hi ha un gran interès en el desenvolupament de marques epigenètiques, tant en ciències agràries com per a la gestió recursos naturals”, explica Piferrer.
Article de referència:
Anastasiadi D, Vandeputte M, Sánchez-Baizán N, Allal F, Piferrer F. 2018. Dynamic epimarks in sex-related genes predict gonad phenotype in seabass, a fish with mixed genetic and environmental sex determination. Epigenetics. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15592294.2018.1529504