Un colombiano tras las pistas del cambio de sexo en peces

La imagen que acompaña este texto es de un grupo de peces lábrido cabeza azul, o blue-headed wrasse, como suelen llamarlos en inglés. El ejemplar que está en la parte superior izquierda es un macho. El resto del grupo son hembras. Ellas son de color amarillo y un poco más pequeñas; “él” es más grande y su cabeza es azul. La fotografía, probablemente, fue tomada en la costa de Florida, en Estados Unidos, y es valiosa porque muestra una especie que desde hace muchos años ha inquietado a la ciencia. El Thalassoma bifasciatum, como se lo conoce en el argot científico, es muy particular: es uno de los casos en los que un individuo puede cambiar de sexo. En otras palabras, una de esas hembras algún día se transformará en ese macho vistoso y se convertirá en el protector de su grupo.

La imagen que acompaña este texto es de un grupo de peces lábrido cabeza azul, o blue-headed wrasse, como suelen llamarlos en inglés. El ejemplar que está en la parte superior izquierda es un macho. El resto del grupo son hembras. Ellas son de color amarillo y un poco más pequeñas; “él” es más grande y su cabeza es azul. La fotografía, probablemente, fue tomada en la costa de Florida, en Estados Unidos, y es valiosa porque muestra una especie que desde hace muchos años ha inquietado a la ciencia. El Thalassoma bifasciatum, como se lo conoce en el argot científico, es muy particular: es uno de los casos en los que un individuo puede cambiar de sexo. En otras palabras, una de esas hembras algún día se transformará en ese macho vistoso y se convertirá en el protector de su grupo.

Como la transformación se puede identificar a simple vista por la modificación de los pigmentos, este pez se ha convertido en una de las especies icónicas para estudiar el cambio de sexo en animales. Sin embargo, descifrar las razones por las que ocurre este proceso no ha sido tan sencillo. Las explicaciones han variado a lo largo de las décadas, pero hace poco, un grupo de investigadores de la Universidad de Otago, en Dunedin (Nueva Zelanda), cree haber encontrado una de las piezas faltantes en ese complejo rompecabezas. (Lea: Las hembras murciélagos ofrecen sexo a los machos a cambio de comida)

Óscar Ortega Recalde es colombiano y se arma de paciencia para explicar cuáles han sido los hallazgos de ese grupo al que llegó hace tres años. Junto con otros once científicos presentó sus conclusiones en un artículo a principios de julio, en la prestigiosa revista Science Advances. Su título daba algunas pistas del resultado, pero era difícil de comprender: “Stress, novel sex genes, and epigenetic reprogramming orchestrate socially controlled sex change” (“El estrés,  nuevos genes sexuales y la reprogramación epigenética orquestan el cambio de sexo controlado socialmente”).

Ortega, médico de la Universidad del Cauca y con un par de maestrías en genética humana y bioinformática, intenta sintetizar la investigación en una frase: “Lo que hicimos fue evaluar los cambios que hacen que se produzca esa transformación de hembra a macho”. En pocas palabras, dice, lo que sucede es que las células femeninas de esta especie deben olvidar quiénes son y se reprograman.

Para formular una respuesta más compleja, Ortega empieza por las costas de Florida, en el este de Estados Unidos. Allí, en los arrecifes de coral que se extienden por 7 kilómetros, hay con frecuencia bancos de estos peces. Capturaron algunos y retiraron a los únicos machos. Por un lapso de seis y ocho días observaron los cambios que se producían en el grupo. Ante la ausencia de un macho, una hembra (la más grande) empezaba a tomar otro tono. Primero se oscurecía su parte superior; luego, la inferior. Al mismo tiempo, sus actitudes cambiaban: parecía más agresiva y comenzaba un ritual de cortejo masculino. Finalmente, adquiría el característico color azul. Sus ovarios habían desaparecido. En cambio, tenía testículos.

Los investigadores retiraron los ejemplares que sufrieron esa transformación. Luego tomaron muestras de su cerebro y de sus gónadas. En términos muy sencillos, lo que buscaban era muestras de ADN, para analizar modificaciones químicas denominadas metilación, y ácido ribonucleico, conocido popularmente con la sigla ARN. Su análisis, intuían, les iba a permitir entender cuándo se ha activado o desactivado un gen en cada tejido. (Puede leer: Un secreto arrancado a las estrellas por un colombiano)

Ortega recurre a una analogía para explicarlo: “Imagine que el genoma es un gran libro que está formado por unas palabras y letras determinadas. Sin embargo, no teníamos muy claro cómo leer ese libro, cómo cada célula del cuerpo lo interpreta. Pero hay unas marcas en ese libro que nos dicen ‘lea este capítulo’. Lo que hicimos fue analizarlas para saber qué genes se van prendiendo y apagando”.

En otras palabras, lo que Ortega y sus colegas creían es que, como los genes del pez cabeza azul no cambian cuando se presenta la metamorfosis de ovario a testículo (es decir, conservan el mismo genoma), debía haber un cambio en la manera como se leen esos genes. Cambio epigenético, es como lo llaman.

“El ARN, por otra parte, nos sirve para hacer algo que se conoce como transcriptoma. Básicamente, lo que hacemos es preparar una gran librería: tomamos todos los genes que están activos y los secuenciamos para saber qué letras tienen. Con base en eso observamos cuáles están ‘prendidos’ y cuáles ‘apagados’”, dice Ortega desde Nueva Zelanda.

Se trata, como señala, de un proceso en el que, gradualmente, varios genes de las hembras se apagan, mientras otros genes que promueven la masculinización se activan. Los peces son capaces de reprogramar la memoria celular, que es la que le recuerda a cada célula su función. En este caso, suprimen las marcas femeninas y promueven las masculinas. (Le puede interesar: “La verdad también tiene una historia”: Mauricio Nieto)

¿Por qué sucede eso? ¿Qué genera esa radical transformación? Como escriben en el artículo de Science Advances, todo parece indicar que lo que desencadena esa reacción en cadena es el estrés. Al no haber un macho que proteja el grupo, las hembras entran en un estado de competencia para tomar su lugar. Ese estrés, cuenta Ortega, produce muchos cambios hormonales y transformaciones en la expresión de los genes.

“Hemos encontrado que una de las vías alteradas de manera temprana es la del cortisol, la hormona del estrés. Parece existir una relación estrecha entre esta hormona y otras hormonas sexuales, como estrógeno y testosterona”, le dijo hace unas semanas a la BBC.

Un mes después de que estos investigadores presentaran su artículo, Ortega publicó otro junto con otros tres investigadores en Nature Communications, sobre otro animal que tiene un misterioso proceso de determinación sexual y que ha intrigado a la ciencia: el pez cebra. "Existe un gran número de animales en el que desconocemos que factores influyen en el desarrollo sexual.  En peces hay unas 500 especies que pueden cambiar de sexo durante su vida adulta", añade Ortega.

El otro buen ejemplo es el pez payaso, el protagonista de la popular película Nemo, que puede transformarse de macho a hembra. ¿Por qué? Ortega dice que ya hay investigaciones en marcha que están ayudando a descifrar esos interrogantes. Poco a poco, menciona, tendremos más piezas para entender mejor este complejo rompecabezas.