Un estudio liderado por el CSIC describe, por primera vez, un mecanismo epigenético que vincula la temperatura ambiental con la determinación del sexo. La alta temperatura provoca una hipermetilación del promotor del gen de la aromatasa, enzima que convierte los andrógenos en estrógenos.
Se sabe que en muchas especies de vertebrados, especialmente peces y reptiles, la temperatura ambiental influye en la determinación del sexo de los individuos. Hay especies en las que esta determinación depende fundamentalmente de la temperatura (es el caso del pejerrey del Atlántico). Pero hay otras en las que, aunque la determinación sexual está escrita en el ADN, puede suceder que la temperatura se imponga a la determinación genética.
En estudios anteriores se había visto como en la lubina, un pez cuya determinación sexual depende de la combinación de factores genéticos y ambientales, es posible conseguir que una población con un porcentaje similar de hembras y machos pase a tener un 100% de machos, a causa del aumento de la temperatura.
Lo más intrigante era que los efectos de la temperatura eran máximos en un momento en el que las gónadas no sólo no estaban aun diferenciadas, sino que ni siquiera se habían empezado a formar. Por qué sucede eso, qué hace que la temperatura llegue a anular el factor genético y de forma tan temprana, era hasta ahora una incógnita sin resolver.
Ahora, una investigación liderada por el CSIC acaba de hallar la respuesta. El equipo dirigido por Francesc Piferrer, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona, describe el mecanismo por el cual el aumento de temperatura conlleva la inhibición de la aromatasa.
La aromatasa es una enzima que convierte los andrógenos en estrógenos, esenciales para la formación de los ovarios en todos los vertebrados no mamíferos. Sin aromatasa no hay estrógenos, y sin estrógenos no se forman los ovarios.
La investigación, que ha contado con la colaboración del Centro de Regulación Genómica, en Barcelona, se publica esta semana en la revista PLoS Genetics.
Desde el primer día de vida
En el trabajo, los investigadores expusieron a dos grupos de larvas de lubina a diferentes temperaturas, normal y alta, durante las primeras semanas de vida. Los resultados muestran que la alta temperatura conlleva la metilación del ADN del promotor del gen de la aromatasa (denominado cyp19a), lo que equivale a su silenciamiento, al bloquearse su activación transcripcional.
En este grupo, detalla Piferrer, había hembras afectadas en las cuales se había inhibido la aromatasa parcialmente y que aún se habían desarrollado como hembras. En otras hembras del mismo grupo, sin embargo, la inhibición de la aromatasa había sido en un grado superior, de forma que se habían convertido en machos.
Este estudio es el primero en animales en el que se describe un mecanismo epigenético entre el factor ambiental y el mecanismo celular que lleva a la determinación sexual del animal (anteriormente, tan sólo se había documentado un mecanismo similar en algunas plantas).
Además, tal como señala Francesc Piferrer, “el animal resulta afectado muy pronto, mucho antes de que las gónadas empiecen a formarse, lo que sucede a partir del día 35 de vida, y mucho antes de que las diferencias entre sexos empiecen a ser visibles a nivel histológico, en el día 150 de vida”.
Estas observaciones explican a nivel molecular cómo incrementos de unos pocos grados llevan consigo la masculinización de estos animales, un aspecto relevante en un contexto de cambio global.
También explican por qué muchos peces de cultivo son machos ya que, en el afán de acelerar el crecimiento, los acuicultores cultivan las larvas a temperaturas elevadas. “La determinación del sexo por la temperatura es muy común en reptiles y será interesante comprobar si un mecanismo similar está presente en este grupo de vertebrados”, añade Piferrer.
Articulo de referencia:
DNA methylation of the gonadal aromatase (1 cyp19a) promoter is involved in temperature-dependent sex ratio shifts in the European sea bass. Laia Navarro-Martín, Jordi Viñas, Laia Ribas, Noelia Díaz, Arantxa Gutiérrez, Luciano Di Croce & Francesc Piferrer. PLoS Genetics http://www.plosgenetics.org/doi/pgen.10021002447