Cuando el biólogo Thiago Gazoni examinó por primera vez los cromosomas de una rana de la especie a la que se conoce en Brasil como jia-da-floresta, la rana esfumada de la selva (Leptodactylus pentadactylus), en el curso de sus estudios de maestría, obtenida en 2011 en la Universidade Estadual Paulista (Unesp) en Rio Claro, no imaginaba que iba a registrar al vertebrado con la mayor cantidad de cromosomas hasta ahora encontrada, tal como lo describió en un artículo que salió publicado al final del mes de enero en el sitio web de la revista Chromosoma: son 12 de esos paquetes de ADN que, en esa especie, se acomodan en forma de anillo durante la división celular, como si bailaran una ronda. Se trata de un sistema muy diferente al del X e Y que determina si un humano es varón o mujer. La plusmarca anterior la registraba el ornitorrinco, con 10 cromosomas sexuales.
“Menos del 5% de los anfibios cuyos cromosomas se hayan descritos hasta ahora presenta cromosomas sexuales inmediatamente identificables”, dice Gazoni, quien profundizó sus estudios en el doctorado que obtuvo en 2015. Esto significa que cuando se monta el cariotipo –una forma de organizar y estudiar el conjunto de cromosomas de un individuo–, la mayoría de las veces resulta imposible distinguir visualmente a aquéllos que están relacionados con la determinación del sexo. En realidad, es poco lo que se sabe acerca de los genes específicos que definen que un anfibio sea macho o hembra, una función que en los mamíferos desempeña el gen SRY.
Hay un dato aún más curioso, las 13 ranas que se estudiaron (seis hembras y siete machos) poseen más cromosomas sexuales que no sexuales (los denominados autosomas o cromosomas somáticos). Hay 12 cromosomas sexuales sobre un conjunto total de 22 cromosomas. “Aquello que define visualmente que sean cromosomas sexuales radica en que hay diferencias entre los cariotipos de los machos y los de las hembras”, explica Gazoni. Los cromosomas exclusivos de un sexo serían los responsables de definirlo. En el marco de la evolución, lo que ocurre es que los autosomas van sufriendo alteraciones que pueden dar origen a los cromosomas con genes específicos para uno de los dos sexos. Paulatinamente, otros genes próximos al que determina el sexo van siendo inactivados, dando origen a cromosomas especializados. Las partes inactivadas quedan más condensadas y pueden reconocerse mediante métodos adecuados de coloración.
En 2014, Gazoni pasó tres meses en la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, en el laboratorio del genetista Malcolm Ferguson-Smith, para desarrollar una sonda que consiguiera marcar los cromosomas de las ranas y mapear el desplazamiento de los segmentos intercambiados entre cromosomas distintos. En el futuro, una de las metas es la identificación y localización de los genes relacionados con la determinación del sexo en esos anfibios.
Aún no se conoce el significado de los cromosomas sexuales múltiples”, dice la bióloga Patricia Parise-Maltempi, de la Unesp de Rio Claro, supervisora de Gazoni durante su doctorado, quien tuvo como codirector al zoólogo Célio Haddad, de la misma institución. Hace 10 años, la investigadora completó una pasantía de posdoctorado con Ferguson-Smith con el objetivo de aprender ciertas técnicas como la pintura cromosómica, que posibilita la distinción de partes específicas de los cromosomas y comparar cariotipos. Ella se especializó particularmente en peces, que también presentan cromosomas sexuales múltiples, aunque comenta que el conocimiento sobre la determinación sexual aún es bastante acotado. Aparentemente, tanto en el caso de los peces como en el de la rana L. pentadactylus, los excedentes no quedan inactivados, tal como ocurre en el caso de las hembras de los mamíferos, que enrollan uno de los cromosomas X para mantener una actividad genética equiparable a la de los machos, portadores de tan sólo uno de ellos.
Un enigma evolutivo
La especie que ostentaba el récord anterior tampoco exhibía cromosomas desactivados: se trata del ornitorrinco, el extraño animal australiano que, pese a tener patas con membranas entre los dedos, un pico achatado y poner huevos, no es un pato, sino un mamífero. Un mamífero peculiar que, junto al espinoso equidna, pertenece al orden de los monotremas, pero, pese a ello, alimenta a sus crías con leche, aunque no posee mamas en el sentido estricto del término. Desde los años 1970 se sabe que esos singulares cazadores subacuáticos poseen 52 cromosomas, de los cuales 10 son sexuales que se encuentran alineados durante la división celular. Hubo que aguardar alrededor de 30 años para disponer de las herramientas adecuadas para estudiar ese sistema, según explica el genetista alemán Frank Grützner, de la Universidad de Adelaida, en Australia, quien desde 2002 se encuentra abocado a descifrar este enigma. “Yo había aprendido una técnica denominada hibridación in situ por fluorescencia, mediante la cual pueden marcarse los cromosomas con colores diferentes”, relata. “Quedaba claro que la misma permitiría solucionar ese complejo sistema, pero fueron necesarios varios años de trabajo arduo para poder demostrar que se trataba de cinco pares de cromosomas XX o XY, que se alternan en hilera durante la meiosis, en la división celular”.
El descubrimiento de que esa cadena de cromosomas de los ornitorrincos posee genes típicos de los cromosomas X de los mamíferos y Z de las aves fue especialmente determinante para entender la evolución de los sistemas de determinación sexual, según consta en el artículo que publicó Grützner en 2004, en la revista Nature. Se trata de un indicio del origen común entre esos sistemas que hasta ahora se consideraba que habrían surgido en forma independiente. Pese a ello, aún no está claro cuál es el gen que determina el sexo en ese animal. Los trabajos de secuenciación del genoma completo se encuentran en curso, con mayores dificultades en los que respecta al cromosoma Y. “Recientemente, en forma conjunta con Henrik Kaessmann [de la Universidad de Heidelberg, en Alemania], descubrimos un candidato potencial, un gen AMH ligado al Y”, describe. “Se trata de un gen que tradicionalmente se encuentra relacionado con el desarrollo de los órganos reproductivos, y será interesante verificar cómo puede incidir en la determinación sexual en esa especie”.
Como una huella dactilar
Más allá de las profundas implicaciones evolutivas del sistema de determinación genética del sexo, la configuración de los cromosomas es muy utilizada como parte de la caracterización de especies, algo similar a una huella dactilar. Éste era uno de los objetivos de Gazoni durante su maestría, que contó con la dirección de la citogenetista Sanae Kasahara, de la Unesp de Rio Claro, quien falleciera en enero de este año. “Había problemas taxonómicas mal resueltos en el género y por eso los científicos que en ese entonces trabajaban en el laboratorio de Haddad –Olivia Araujo y Felipe Toledo– nos trajeron un ejemplar de L. pentadactylus macho capturado en la localidad de Paranaíta, en el estado de Mato Grosso”, relata. “Inmediatamente notamos que había varios reordenamientos cromosómicos”.
El trabajo se diversificó por otros caminos, pero la búsqueda de una clasificación prosigue. “Nuestro trabajo reciente muestra que existen dos especies a las cuales actualmente se las denomina L. pentadactylus, y necesitamos saber cuál de ellas es la verdadera”, dice Gazoni. La idea es bautizar a la nueva especie en homenaje a su primera supervisora, quien dedicó su carrera al estudio citogenético de los vertebrados.
Proyectos
1. Contribuciones para la comprensión del origen y evolución de los cromosomas sexuales de los vertebrados, con base en el estudio de los ADNs repetitivos (nº 17/00195-7); Modalidad Ayuda a la Investigación – Regular; Investigadora responsable Patricia Pasquali Parise-Maltempi (Unesp); Inversión R$ 106.795,21
2. Diversidad y conservación de los anfibios brasileños (nº 13/50741-7); Modalidad Proyecto Temático; Programa Biota; Investigador responsable Célio Fernando Baptista Haddad (Unesp); Inversión R$ 4.386.814,61
Artículos científicos
GAZONI, T. et al. More sex chromosomes than autosomes in the Amazonian frog Leptodactylus pantadactylus. Chromosoma. Online. 26 ene. 2018.
GRÜTZNER, F. et al. In the platypus a meiotic chain of ten sex chromosomes shares genes with the bird Z and mammal X chromosomes. Nature. v. 432, n. 7019, p. 913-7. 24 oct. 2004.
