Un nou estudi liderat pel MARBEC en col·laboració amb l’ICM-CSIC, revela, per primer cop, com predir amb precisió el sexe d’un animal sense cromosomes sexuals ni gen dominant determinant del sexe a partir d’un model que integra tota la informació genètica.

El treball mostra com canvis epigenètics ajuden a integrar informació genètica i ambiental per orientar i fixar el desenvolupament gonadal cap a un sexe o l’altre.

Un nou estudi del Marine Biodiversity Exploitaiton and Conservation (MARBEC) en el qual ha col·laborat l’Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) de Barcelona ha revelat els mecanismes que determinen el sexe en animals sense cromosomes sexuals, com és el cas d’alguns peixos, on la base genètica del sexe és un caràcter continu que va d’un extrem, amb un sexe, a l’altre extrem, amb l’altre sexe. Tanmateix, en aquests casos hi ha un llindar que, a més, està influït per l’ambient, i fa que, a nivell individual, el sexe  es resolgui de forma binària, donant lloc a proporcions variables de mascles i femelles.

Esbrinar quina és la base genètica determinant del sexe d’un individu d’una espècie sense cromosomes sexuals, així com conèixer la contribució precisa de les influències genètiques i ambientals en aquestes espècies, havia estat fins ara impossible.  Aquesta és la primera vegada que es demostra que un sistema de determinació del sexe està influït per una variació genètica i alhora ambiental, ambdues contínues.

La influència dels gens i de l’ambient

Segons el treball, publicat recentment a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America (PNAS), la determinació del sexe en alguns peixos com el llobarro és poligènica, ja que l’espècie no té cromosomes sexuals, sinó que aquest es determina per la combinació dels efectes de molts gens, cada un amb un petit efecte, que es troben en diferents cromosomes. Així mateix, està influïda per la temperatura, ja que molts dels seus gens o les proteïnes que codifiquen són susceptibles a aquesta variable ambiental.

Això podria explicar, per exemple, els casos, cada vegada més habituals, d’inversió de sexe en peixos, és a dir, aquells casos en què el sexe fenotípic (gonadal) dels individus no es correspon amb el seu sexe genètic. .

“Entendre com els factors externs poden revertir  la informació genètica, afectant un tret essencial com el sexe de les gònades, és realment de gran importància davant l’escenari actual d’escalfament global”, exposa l’investigador de l’ICM-CSIC i autor de l’estudi Francesc Piferrer.

El paper de l’energia i l’epigenètica

Un altre punt rellevant de la investigació és que revela que l’energia i l’epigenètica també juguen un paper clau en la determinació del destí sexual. En concret, el treball mostra que les vies energètiques, que inclouen la regulació dels greixos i el sucre, estan implicades en la determinació del sexe i, en el cas del llobarro, expliquen que les femelles presentin nivells més alts d’energia i una taxa de creixement més gran que la dels mascles.

Per últim, el treball mostra que l’exposició primerenca a temperatures altes regula a l’alça dos gens clau en el determinisme del sexe, és a dir, fa que aquests s’expressin més en els individus amb una tendència a ser femella poc definida, la qual cosa explica la masculinització induïda per la temperatura.

“Els nostres resultats proporcionen un avenç significatiu en la nostra comprensió dels mecanismes epigenètics subjacents a la masculinització induïda per la temperatura als peixos”, explica la investigadora de l’ICM-CSIC Núria Sánchez, que ha dut a terme les anàlisis epigenètiques.

El llobarro, una espècie model

L’estudi ha utilitzat el llobarro com a model per descriure a fons aquest sistema poligènic de determinació del sexe i la seva interacció amb la temperatura. En l’actualitat aquesta és l’espècie amb determinisme sexual poligènic més ben caracteritzada i els resultats poden ser útils per altres espècies amb sistemes semblants, algunes d’interès comercial.

En aquest cas, examinant tot el genoma, incloent-hi totes les seves modificacions i les proteïnes que codifica s’ha pogut demostrar que la tendència sexual genètica, definida com la propensió genètica a convertir-se en mascle o femella, estima amb precisió el futur sexe de l’individu.

“Gràcies a aquesta investigació hem pogut demostrar, per primera vegada, l’existència d’un sistema de determinació del sexe clarament continu en un animal”, apunta l’investigador del MARBEC i autor principal de l’estudi Benjamin Geffroy. Amb tot, els resultats d’aquest estudi contribuiran a entendre millor els possibles impactes derivats del canvi climàtic en aquelles espècies sense cromosomes sexuals, com és el cas en molts peixos i rèptils.

Article de referència

Geffroy, B., Besson, M., Sánchez-Baizán, N., Clota, F., Goikoetxea, A., Sadoul, B., … & Allal, F. (2021). Unraveling the genotype by environment interaction in a thermosensitive fish with a polygenic sex determination system. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(50).

Elena Martínez Batalla / Comunicació ICM-CSIC

Algunos de los arrecifes de coral más antiguos del Mediterráneo empezaron a formarse hace 400.000 años