Científicos de la Universidad de Vigo afirman que el mejillón es un modelo relevante para avanzar en posibles soluciones a la infertilidad en mamíferos.
No cabe duda que la producción de mejillones procedentes de la acuicultura en España (y en concreto en Galicia) es una de las más importantes mundialmente. Esto es debido a que se dan las condiciones idóneas para que se desarrolle Mytilus galloprovincialis, la especie de mejillón que vive en las costas gallegas. Por tanto un recurso a conservar, cuyo valor se incrementa al ser un organismo idóneo como modelo de investigación para avanzar en el conocimiento de la fecundación, y con aplicaciones muy prometedoras para la acuicultura y la agricultura.
La estructura general del esperma y ovocito, así como ciertos mecanismos moleculares básicos en la fecundación, se conservan a través de los distintos organismos animales. Esta ha sido una de las claves para plantear la línea de investigación “Análisis evolutivo y funcional de los gametos de mejillón (Mytilus spp.) que desarrolla Ángel Pérez Diz y su equipo de investigación (Andrés Pérez-Figueroa, Juan Galindo, Mónica Rodríguez Romero y Nerea González-Lavín) en colaboración con otros investigadores de las Universidades de Washington (USA) y Swansea (UK).
Los mejillones del género Mytilus son organismos marinos que presentan fecundación externa liberando sincrónicamente sus gametos al medio marino, en dónde deben reconocerse previamente a completar la fecundación. A diferencia de la fecundación interna, los gametos liberados deben encarar condiciones y presiones selectivas muy variables. De este modo, las estrategias reproductivas y las adaptaciones específicas para enfrentarse a los desafíos de este tipo de reproducción podrían verse reflejados en la expresión génica.
El estudio de los gametos en el género Mytilus es de especial interés debido a que en los años 90, se describió un mecanismo de herencia doble uniparental (DUI) del ADN mitocondrial (ADNmt). Este mecanismo representa un modo diferente e inusual de herencia del ADNmt, ya que en la mayor parte de los organismos la herencia del ADNmt se produce exclusivamente a través de la vía materna. En el caso de los espermatozoides de mejillón, su ADNmt proviene del padre, mientras que en los ovocitos proviene de la madre. Aún no se conocen las ventajas evolutivas del DUI, los mecanismos moleculares que subyacen a este fenómeno, ni tampoco sobre la determinación del sexo, otro fenómeno interesante con el que parece estar estrechamente relacionado.
Figura 1. Mytilus galloprovincialis recogido en Vigo; se caracterizan por presentar el borde del manto más oscuro (púrpura) que el de M. edulis
En varios grupos de organismos marinos con fecundación externa se ha encontrado que algunas proteínas de reconocimiento gamético han evolucionado de una forma mucho más rápida, en comparación con otro tipo de proteínas del mismo organismo. Esta evolución rápida de las proteínas de los gametos podría contribuir a entender la infertilidad, y por lo tanto ser útil a la hora de avanzar en posibles soluciones a este problema en mamíferos.
Las evidencias apuntan a que ello podría ser el resultado de la evolución de este tipo de proteínas dirigida por selección natural positiva o darwiniana. Las causas y consecuencias que subyacen a este fenómeno, así como el detalle del mecanismo molecular, aún no están claras. Se piensa que los mecanismos podrían estar relacionados con la teoría del conflicto sexual. Es decir, los ovocitos tratarían de evitar la polispermia (i.e., ser fecundados por más un de espermatozoide) favoreciendo el desarrollo de nuevas variantes de proteínas receptoras de espermatozoide en la superficie del ovocito. A su vez las proteínas de reconocimiento/interacción con el ovocito en la superficie (o acrosoma) de los espermatozoides evolucionarían también de una forma rápida para así poder unirse a las proteínas receptoras correspondientes en el ovocito y completar la fecundación con éxito.
Figura 2. Mytilus edulis recogido en Swansea (UK); se caracterizan por presentar el borde del manto marrón.
Por otro lado, este proceso podría explicar la formación de nuevas especies debido a que se forman barreras reproductivas entre poblaciones de individuos que evolucionan de forma independiente. Es decir, este hecho da lugar a que los ovocitos de una especie no puedan ser fecundados por espermatozoides de otra especie, y viceversa. Un escenario excelente para investigar estas barreras son las zonas en las que por convivencia de dos especies distintas se forman híbridos. En mejillón del género Mytilus se han descrito 3 especies evolutivamente muy cercanas, i.e. Mytilus galloprovincialis, M. edulis, and M. trossulus. En algunas zonas europeas la distribución de M. galloprovincialis se solapa con la de M. edulis y como consecuencia se forman híbridos que se localizan principalmente en el borde de Francia-España y zonas de las costas francesa e inglesa.
Estos científicos también afirman que los resultados de este tipo de investigación podrían tener aplicación en la acuicultura y la agricultura.
En el caso de la Acuicultura los resultados de este tipo de estudios podrían incrementar la producción al desarrollar métodos de fecundación más exitosos. Además, también proporcionarían información esencial para el mantenimiento de la diversidad genética y fenotípica, parámetros importantes en la acuicultura del mejillón y su conservación. A Galicia puede llegar también semilla de M. edulis bien sea de forma natural (movimiento en la distribución debido a cambio climático), o accidental (e.g. barcos). La mezcla de mejillones con diferente historial genético podría tener consecuencias impredecibles que afectan a su eficacia biológica e indirectamente a su producción. Entender por lo tanto hasta qué punto son viables las fecundaciones entre especies distintas, y con ello la erosión/contaminación genética en las poblaciones gallegas, es relevante para entender el posible impacto en la producción de las poblaciones locales-regionales (autóctonas) de mejillón.
Figura 3. Instalaciones para el mantenimiento de mejillón en la ECIMAT
En agricultura podría facilitar las fecundaciones entre especies, ampliando así la gama de posibles combinaciones de especies para la generación de híbridos. En plantas y animales, los híbridos se generan a menudo para explotar la heterosis, así como para generar las combinaciones de caracteres de importancia agrícola. Por otro lado, los sistemas agrícolas están cada vez más obligados a limitar la reproducción incontrolada en el campo para contener los individuos transgénicos y limitar la introgresión con individuos silvestres, algo que puede lograrse mediante el estudio de la fecundación en cada especie. La fecundación es quizás uno de los procesos más específicos, y su carácter crítico le hace un candidato obvio para el control biológico (e.g., plagas).
Figura 4. Ovocitos de M. galloprovincialis
Con la llegada de la tecnología de alto rendimiento en genómica y proteómica es posible aplicar tests para detectar selección positiva sobre una gran cantidad de proteínas y estudiar las consecuencias funcionales de los cambios observados. El principal objetivo de esta línea de investigación es la utilización combinada de distintas tecnologías OMICAS (genómica, transcriptómica y proteómica). Para ello se están realizando estudios del genoma, transcriptoma y proteoma en poblaciones de M. galloprovincialis (Fig. 1) y M. edulis (Fig. 2), que viven tanto en alopatría (alejados geográficamente) como en simpatría (compartiendo hábitat), e híbridos naturales. Los individuos se mantienen vivos en la ECIMAT (Fig. 3), con alimentación basada en una combinación de microalgas producida en la propia estación. Se induce la producción de gametos mediante choque térmico (Fig. 4, Fig. 5). Posteriormente se filtran y se congelan en N2 líquido hasta su posterior análisis proteómico y genómico.
Figura 5. Espermatozoides de M. galloprovincialis
Un enfoque integrado utilizando herramientas genómicas y proteómicas ayudará a comprender mucho mejor el proceso de la fecundación, la evolución de las proteínas de reconocimiento gamético y las consecuencias funcionales.
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