Una investigación liderada por el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, ha desarrollado un test para predecir el sexo en peces basado en la detección de marcas epigenéticas. Estas últimas son las marcas químicas presentes en el ADN que dan información de cómo tienen que expresarse los genes. Los resultados del trabajo, liderado por Francesc Piferrer, profesor de investigación del ICM-CSIC, se han publicado en la revista Epigenetics.
Una investigación liderada por el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, ha desarrollado un test para predecir el sexo en peces basado en la detección de marcas epigenéticas. Estas últimas son las marcas químicas presentes en el ADN que dan información de cómo tienen que expresarse los genes. Los resultados del trabajo, liderado por Francesc Piferrer, profesor de investigación del ICM-CSIC, se han publicado en la revista Epigenetics.
El test permite la predicción del sexo con una fiabilidad cercana al 90% y puede tener aplicaciones en acuicultura y biología de la conservación. En la producción acuícola, permite determinar la proporción de machos y hembras en los juveniles, lo que puede contribuir a seleccionar los mejores individuos y aumentar la producción. En biología de la conservación, el método permitiría conocer mejor la demografía de poblaciones salvajes, para mejorar su gestión y conocer la capacidad reproductiva de especies amenazadas.
El desarrollo se ha llevado a cabo utilizando la lubina (Dicentrarchus labrax) como modelo experimental. “Las marcas epigenéticas ya se habían aplicado recientemente en la determinación del sexo de un árbol, el chopo balsámico (Populus balsamifera), pero ésta es la primera vez que se aplica a un animal”, explica Francesc Piferrer. “El método es útil para la predicción del sexo en la lubina, así como en otras especies similares, pero posiblemente podría ser aplicado a otros vertebrados con las adaptaciones adecuadas”.
El estudio, que tiene de primera autora a Dafni Anastasiadi, investigadora postdoctoral del ICM-CSIC, y cuenta con la participación de Núria Sánchez, doctoranda del mismo centro, se ha realizado con muestras obtenidas en el marco del proyecto europeo AQUAEXCEL. En este proyecto, además de los investigadores del CSIC, han participado también investigadores franceses del Instituto Francés de Investigación para la Explotación del Mar (IFREMER) e Instituto Nacional de la Investigación Agronómica (INRA). Como resultado del estudio, el CSIC ha solicitado una patente europea por las potenciales aplicaciones prácticas del método.
Una de las marcas epigenéticas más conocidas
Para el desarrollo del test, los científicos han partido de una de las modificaciones químicas más conocidas e importantes en epigenética: la metilación de la citosina en un dinucleótido citosina-guanina en la secuencia del ADN.
Las marcas de metilación del dinucleótido citosina-guanina se hallan en todo el genoma, tanto en los genes como en las regiones entre ellos. La metilación de la citosina actúa como un sistema binario: está o no está metilado. Pero en un gen hay muchos pares citosina-guanina, y es la combinación de los metilados y no metilados lo que ofrece la información, que se expresa en valores de entre el 0 y el 100%. “Las alteraciones en los niveles de metilación de los dinucleótidos citosina-guanina se traducen en cambios permanentes en la expresión de los genes afectados”, explica Piferrer.
Los investigadores seleccionaron siete genes relacionados con el desarrollo sexual en lubina y analizaron la metilación de los dinucleótidos guanina-citosina en estos genes. Los datos obtenidos se introdujeron en un modelo de aprendizaje automático (“machine learning”) con el que se obtuvo la información para determinar el sexo en estos peces con un 89% de fiabilidad.
Las marcas epigenéticas son objeto de numerosas investigaciones. Por ejemplo, muchos estudios sobre cáncer se centran en el desarrollo de estas marcas, pues dan información no sólo para el diagnóstico sino también para el pronóstico de ciertos tumores antes de que estos se manifiesten. “Actualmente, hay gran interés en el desarrollo de marcas epigenéticas, tanto en ciencias agrarias como para la gestión de recursos naturales”, explica Piferrer.
Artículo de referencia:
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