Una pulga explica para qué sirve el sexo
Los seres vivos asexuales están más expuestos a los parásitos y las enfermedades
Miguel Ángel Criado
El País
El sexo es ineficiente y un derroche de recursos. Al no generar machos, las especies asexuales presentan una mayor ratio de nacimientos. Además, si no hay apareamiento, las crías heredan el 100% de los genes de la madre, una herencia modelada por la evolución. Encima, se ahorran el cortejo y la eterna pelea de los machos. Sin embargo, dejando aparte a las bacterias, la sexual es la estrategia reproductiva predominante entre los seres vivos. Una pulga puede ayudar a explicar esta paradoja biológica.
Las pulgas o lías de agua (Daphnia magna) en realidad son pequeños crustáceos que se mueven en el agua como aquellos insectos saltarines. A pesar de su reducido tamaño, unos pocos milímetros, es el animal con más genes de los secuenciados hasta ahora, más de 30.000 frente a los menos de 20.000 del ser humano. Otra de sus peculiaridades es que pueden reproducirse con sexo y sin él. En el primer caso, como tantas otras especies, copulan con el macho. En el segundo, los óvulos no fecundados acaban desarrollando una nueva dafnia. Que elija una u otra estrategia parece que depende de la temperatura.
Esa versatilidad reproductiva en un animal de ciclo de vida relativamente corto ha convertido a la pulga de agua en el candidato ideal para apoyar o refutar la teoría dominante sobre la dominación del sexo. La hipótesis o efecto de la Reina Roja, que toma su nombre de un personaje del cuento de Lewis Carroll, A través del espejo y lo que Alicia encontró allí, postula que, como los personajes del libro, las especies deben moverse constantemente, evolucionar para seguir en el mismo sitio. De no ser así sus rivales, depredadores o parásitos (que coevolucionan con ellas) lograrían ventajas adaptativas que pondrían en peligro su supervivencia.
En el caso de la pulga, su antagonista en esta carrera genética de armamentos es la Pasteuria ramosa, una bacteria que la parasita de la forma más radical: dafnia que infecta, dafnia que esteriliza. Al existir tanto poblaciones sexuales como asexuales de pulgas de agua, se podría comparar ambas estrategias reproductivas y ver si alguna ofrece alguna ventaja frente al parásito.
Es lo que ha hecho un grupo de biólogos británicos que capturaron dos centenares de Daphnia magna, algunas con óvulos fecundados. Un tercio de ellas venían infectadas por la bacteria. En paralelo, recolectaron colonias de Pasteuria ramosa. En estado natural, tras la puesta de los huevos, la dafnia vuelve a su estado asexual. La clave es la temperatura: los huevos de origen sexual son los únicos que pueden entrar en diapausa, una especie de letargo, con la que superar el invierno.
Tras obtener unas 6.000 crías, tanto sexuales como asexuales, las expusieron al parásito. Los investigadores comprobaron que las sexuales resistían mucho mejor la infección. Mientras que solo el 15% de estas se infectaba, entre las asexuales lo hacía el 46%. Además, la intensidad de la infección, medida en densidad de esporas bacterianas por huésped infectado, era mucho mayor en las pulgas de agua asexuales. En su caso, la combinación de genes favoreció el sistema defensivo de las pulgas concebidas.
"La clave para que la recombinación [genética] supere a la transmisión por clonación reside en que la descendencia debe ser, de media, el doble de buena que sus madres. Vimos que las pulgas de agua creadas sexualmente eran más de dos veces más resistentes al parásito", explica el biólogo de la Universidad de Stirling (Reino Unido) y principal autor del estudio, Stuart Auld.
Para los autores de esta investigación, publicada en Proceedings of the Royal Society B, la clonación permite una reproducción el doble de rápida y la herencia genética se mantiene intacta. "Si una madre está bien adaptada a un ambiente determinado, tendrá la seguridad de que su descendencia también estará bien adaptada", explica Auld. Pero esta estrategia tiene un riesgo: si aparece una mutación perjudicial o su antagonista evoluciona obteniendo ventaja, puede comprometer a todo el linaje.
Al contrario, la recombinación genética mediante la estrategia sexual permite la mezcla de genes de diferentes individuos. Esto implica que las posibles mutaciones genéticas dañinas se concentrarán, con el paso del tiempo, en unos individuos laminados por la selección natural. "Mientras que la transmisión por clonación tiene ventaja en aquellos ambientes que son constantes, la recombinación encaja mejor allí donde hay variación, y la mayoría de los ambientes son variables", comenta Auld. La pulga de agua combina como pocos animales ambas estrategias.
En los lagos de Nueva Zelanda hay otro animal que refuerza la idea del efecto Reina Roja y la relevancia del parasitismo. Se trata del caracol Potamopyrgus antipodarum. Como la pulga de agua, hay poblaciones sexuales y otras asexuales. La diferencia es que cada hembra solo usa una estrategia u otra. Su principal enemigo es un gusano tremátodo (Microphallus sp) que, como la bacteria de la pulga, lo esteriliza. Según varios estudios, los caracoles asexuales aparecen, de media, entre dos y cinco veces más infectados que los sexuales. Además, parece haber una correlación entre machos de caracol y parásito. En las zonas donde hay más machos, la prevalencia de tremátodos disminuye.
"La gran cuestión tiene que ver con la ventaja de la diversidad genética", recuerda el biólogo de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza), Jukka Jokela, que lleva 25 años estudiando la coevolución de especies y parásitos, en particular la del caracol P. antipodarum. "Los patógenos, las enfermedades, los parásitos son específicos de cada genotipo. Lo sabemos por la gripe, el VIH, el sarampión y otras muchas enfermedades humanas. No todos somos igual de susceptibles, unos enferman mientras otros no, incluso dentro de la misma familia. Imagine que todos somos iguales, un individuo copiado millones de veces. Una población con solo un genotipo sería muy vulnerable a la siguiente gripe que fuera letal para ese genotipo. Todos enfermaríamos a la vez y probablemente moriríamos", razona Jokela.
El País
El sexo es ineficiente y un derroche de recursos. Al no generar machos, las especies asexuales presentan una mayor ratio de nacimientos. Además, si no hay apareamiento, las crías heredan el 100% de los genes de la madre, una herencia modelada por la evolución. Encima, se ahorran el cortejo y la eterna pelea de los machos. Sin embargo, dejando aparte a las bacterias, la sexual es la estrategia reproductiva predominante entre los seres vivos. Una pulga puede ayudar a explicar esta paradoja biológica.
Las pulgas o lías de agua (Daphnia magna) en realidad son pequeños crustáceos que se mueven en el agua como aquellos insectos saltarines. A pesar de su reducido tamaño, unos pocos milímetros, es el animal con más genes de los secuenciados hasta ahora, más de 30.000 frente a los menos de 20.000 del ser humano. Otra de sus peculiaridades es que pueden reproducirse con sexo y sin él. En el primer caso, como tantas otras especies, copulan con el macho. En el segundo, los óvulos no fecundados acaban desarrollando una nueva dafnia. Que elija una u otra estrategia parece que depende de la temperatura.
Esa versatilidad reproductiva en un animal de ciclo de vida relativamente corto ha convertido a la pulga de agua en el candidato ideal para apoyar o refutar la teoría dominante sobre la dominación del sexo. La hipótesis o efecto de la Reina Roja, que toma su nombre de un personaje del cuento de Lewis Carroll, A través del espejo y lo que Alicia encontró allí, postula que, como los personajes del libro, las especies deben moverse constantemente, evolucionar para seguir en el mismo sitio. De no ser así sus rivales, depredadores o parásitos (que coevolucionan con ellas) lograrían ventajas adaptativas que pondrían en peligro su supervivencia.
En el caso de la pulga, su antagonista en esta carrera genética de armamentos es la Pasteuria ramosa, una bacteria que la parasita de la forma más radical: dafnia que infecta, dafnia que esteriliza. Al existir tanto poblaciones sexuales como asexuales de pulgas de agua, se podría comparar ambas estrategias reproductivas y ver si alguna ofrece alguna ventaja frente al parásito.
Es lo que ha hecho un grupo de biólogos británicos que capturaron dos centenares de Daphnia magna, algunas con óvulos fecundados. Un tercio de ellas venían infectadas por la bacteria. En paralelo, recolectaron colonias de Pasteuria ramosa. En estado natural, tras la puesta de los huevos, la dafnia vuelve a su estado asexual. La clave es la temperatura: los huevos de origen sexual son los únicos que pueden entrar en diapausa, una especie de letargo, con la que superar el invierno.
Tras obtener unas 6.000 crías, tanto sexuales como asexuales, las expusieron al parásito. Los investigadores comprobaron que las sexuales resistían mucho mejor la infección. Mientras que solo el 15% de estas se infectaba, entre las asexuales lo hacía el 46%. Además, la intensidad de la infección, medida en densidad de esporas bacterianas por huésped infectado, era mucho mayor en las pulgas de agua asexuales. En su caso, la combinación de genes favoreció el sistema defensivo de las pulgas concebidas.
"La clave para que la recombinación [genética] supere a la transmisión por clonación reside en que la descendencia debe ser, de media, el doble de buena que sus madres. Vimos que las pulgas de agua creadas sexualmente eran más de dos veces más resistentes al parásito", explica el biólogo de la Universidad de Stirling (Reino Unido) y principal autor del estudio, Stuart Auld.
Para los autores de esta investigación, publicada en Proceedings of the Royal Society B, la clonación permite una reproducción el doble de rápida y la herencia genética se mantiene intacta. "Si una madre está bien adaptada a un ambiente determinado, tendrá la seguridad de que su descendencia también estará bien adaptada", explica Auld. Pero esta estrategia tiene un riesgo: si aparece una mutación perjudicial o su antagonista evoluciona obteniendo ventaja, puede comprometer a todo el linaje.
Al contrario, la recombinación genética mediante la estrategia sexual permite la mezcla de genes de diferentes individuos. Esto implica que las posibles mutaciones genéticas dañinas se concentrarán, con el paso del tiempo, en unos individuos laminados por la selección natural. "Mientras que la transmisión por clonación tiene ventaja en aquellos ambientes que son constantes, la recombinación encaja mejor allí donde hay variación, y la mayoría de los ambientes son variables", comenta Auld. La pulga de agua combina como pocos animales ambas estrategias.
En los lagos de Nueva Zelanda hay otro animal que refuerza la idea del efecto Reina Roja y la relevancia del parasitismo. Se trata del caracol Potamopyrgus antipodarum. Como la pulga de agua, hay poblaciones sexuales y otras asexuales. La diferencia es que cada hembra solo usa una estrategia u otra. Su principal enemigo es un gusano tremátodo (Microphallus sp) que, como la bacteria de la pulga, lo esteriliza. Según varios estudios, los caracoles asexuales aparecen, de media, entre dos y cinco veces más infectados que los sexuales. Además, parece haber una correlación entre machos de caracol y parásito. En las zonas donde hay más machos, la prevalencia de tremátodos disminuye.
"La gran cuestión tiene que ver con la ventaja de la diversidad genética", recuerda el biólogo de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza), Jukka Jokela, que lleva 25 años estudiando la coevolución de especies y parásitos, en particular la del caracol P. antipodarum. "Los patógenos, las enfermedades, los parásitos son específicos de cada genotipo. Lo sabemos por la gripe, el VIH, el sarampión y otras muchas enfermedades humanas. No todos somos igual de susceptibles, unos enferman mientras otros no, incluso dentro de la misma familia. Imagine que todos somos iguales, un individuo copiado millones de veces. Una población con solo un genotipo sería muy vulnerable a la siguiente gripe que fuera letal para ese genotipo. Todos enfermaríamos a la vez y probablemente moriríamos", razona Jokela.
