Publicado en Nature: La cooperación entre espermatozoides, los carotenoides y la importancia de la ticopartenogénesis

En la película “Avatar” de James Cameron, de la que aún no hemos hablado en este blog, todos los seres vivos son hexápodos (tienen 6 extremidades, como los prolemures de la imagen de la izquierda) excepto unos pocos que son cuadrúpedos (como los humanoides azules). La evolución por selección natural y sexual tiene estas cosas, algunos pocos linajes divergen del resto. Por ejemplo, hay unos cientos de especies animales en la Tierra que se reproducen por partenogénesis, los embriones de las hembras evolucionan a partir de huevos no fertilizados por machos. La reproducción sexual apareció hace mucho tiempo, entre 3,5 y 2 mil millones de años. ¿Por qué hay seres vivos que se reproducen por partenogénesis? Un nuevo estudio sugiere que la razón es una realimentación positiva que aprovecha la ticopartenogénesis (“tychoparthenogenesis“), el hecho de que, en algunas especies, una pequeña proporción de huevos no fecundados pueden eclosionar de forma espontánea y se convierten en hembras. Los investigadores han utilizado modelos por ordenador para demostrar que la ticopartenogénesis se puede realimentar de forma positiva, limitando el número de embriones machos y provocando que en algunas especies la selección natural prefiera que las hembras se reproduzcan por partenogénesis. Una inestabilidad biológica que hace crecer un fenómeno muy excepcional y que lo acaba convirtiendo en lo habitual. Nos lo cuentan en “Evolutionary biology: How girls go solo,” Nature 463: 272, 21 January 2010, haciéndose eco del artículo de Tanja Schwander1 et al., “Positive feedback in the transition from sexual reproduction to parthenogenesis,” Proceedings of the Royal Society B, Biological Sciences, Published online before print January 13, 2010.

Entras en una habitación y hueles cierto olor. No sabes bien dónde está, pero si insistes acabarás encontrando la fuente de dicho olor. Olisqueando acabarás encontrando la dirección en la que el olor es más intenso. El movimiento browniano, en última instancia, es el responsable. Hay moléculas de la substancia olorosa por doquier pero con mayor concentración en la dirección de la fuente. ¿Serías capaz de encontrar el olor en un laberinto? Quizás sí, quizás no, pero tu perro seguro que es capaz. Un gradiente de pH (acidez) produce tensiones en la superficie de una gota de aceite que provoca su movimiento en un canal estrecho. La gota se mueve en la dirección en la que el gradiente es máximo. En un laberinto, dicho gradiente máximo estará en el camino “correcto” hacia la fuente del ácido. A algunos les parece absurdo que una “gota de aceite resuelva un laberinto,” Lisandro Pardo, 15 de enero de 2010 [visto en Menéame]. Pero si uno lo piensa bien, el movimiento browniano de las moléculas del ácido es el secreto que el mago oculta tras la chistera. Nos lo cuentan brevemente en “Chemistry: Chase acid, solve maze,” Nature 463: 272, 21 January 2010, haciéndose eco del artículo de István Lagzi et al., “Maze Solving by Chemotactic Droplets,” J. Am. Chem. Soc., Article ASAP, January 11, 2010.

¡Y quién le importa que una gota de aceite sea capaz de resolver un laberinto! Como nos cuenta Lisandro, el proyecto de los investigadores busca encontrar formas más eficientes para la distribución en el cuerpo humano de medicinas para luchar contra el cáncer. La química y la física explican perfectamente la “inteligencia” de las gotas de aceite. ¿No serán los mismos principios físicos los que explican cómo resuelve laberintos un moho? Quizás, pero bueno, si en dicho caso concedieron un Ig Nobel, seguramente en este caso también acabará cayendo. Enhorabuena a los investigadores por anticipado.

El hábito no hace al monje. La librea era el uniforme que los nobles y señores hacían llevar a sus criados. La librea de muchos pájaros es un indicador de la calidad de su esperma y de la fertilidad de los machos que la portan. Los espermatozoides son muy vulnerables a los radicales libres y los ornamentos sexuales de muchos pájaros presentan carotenoides que tienen una función protectora ante el estrés oxidativo. Así lo demuestra un estudio en carboneros comunes (Parus major), que se puede considerar la primera evidencia de que los ornamentos y la calidad del esperma pueden estar vinculados a través del estrés oxidativo. De hecho, el estudio logró mejorar la calidad del esperma de los machos con ornamentos menos coloridas gracias a suplementos alimentarios a base de carotenoides. Nos lo han contado en “Evolutionary Biology: Sperm signals,” Nature 463: 273, 21 January 2010, haciéndose eco del artículo de Fabrice Helfenstein et al., “Sperm of colourful males are better protected against oxidative stress,” Ecology Letters 13: 213-222, 4 Jan 2010.

La lucha por fertilizar a las hembras y lograr preservar nuestro genoma tiene su mejor expresión en la cooperación entre espermatozoides que se observa en las especies animales cuyas hembras son más promiscuas. Hay que vencer a la competencia sea como sea. Así lo ha mostrado un estudio del esperma de varias especies de ratones ciervo, ratones norteamericanos del género Peromyscus. Las hembras de los ratones ciervo de la especie Peromyscus maniculatus son mucho más promiscuas sexualmente que las hembras de la especie Peromyscus polionotus (que son monógamas). Los espermatozoides forman grupos con objeto de cooperar entre ellos para aumentar su velocidad de natación y obtener una ventaja competitiva a la hora de alcanzar el óvulo. En la especie de ratones monógamos, P. polionotus, los espermatozoides de un macho cooperan por igual con los espermatozoides de otros machos, sin distinción. Sin embargo, en la especie más promiscua P. maniculatus, son capaces de reconocer a sus “hermanos” y unirse sólo a ellos para nadar más rápido hacia el óvulo y vencer así al de machos rivales. Este comportamiento es observa en el esperma de la mayoría (más del 90%) de los mamíferos, sin embargo, sorprende que no se observe en los espermatozoides del hombre. Egoístas ellos no colaboran entre sí formando agregados que les faciliten hidrodinámicamente fertilizar el óvulo. Quizás porque los humanos no presentamos un periodo de celo estacional, estamos en celo permanentemente. El artículo técnico es Heidi S. Fisher, Hopi E. Hoekstra, “Competition drives cooperation among closely related sperm of deer mice,” Nature, Advance online publication 20 January 2010. Muchos medios se han hecho eco de esta noticia, como Público [visto en Menéame]. Los interesados en más información sobre estos temas pueden recurrir al libro de Tim Birkhead, “Promiscuity: An Evolutionary History of Sperm Competition.” La información suplementaria del artículo técnico incluye el siguiente vídeo, muy breve, de espermatozoides de P. maniculatus formando agregados.


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