Existe nueva evidencia de que la "maldición de la madre", la posibilidad de que las madres transmitan genes a sus hijos que dañan a sus hijos pero no a sus hijas, es válida en los animales.
Tal posibilidad surge porque hay dos partes independientes del genoma en las células eucariotas, que se encuentran en plantas y animales, y las dos están encerradas en una "carrera armamentista molecular impulsada por el conflicto" que afecta la salud y el bienestar humanos.La mayor parte del genoma se encuentra en el núcleo celular, pero también hay una porción secundaria mucho más pequeña ubicada en las mitocondrias.
Según la teoría generalmente aceptada, las mitocondrias fueron originalmente bacterias independientes que desarrollaron la capacidad de aprovechar moléculas de oxígeno altamente tóxicas como una fuente de energía poderosa. Los eucariotas carecían de esta capacidad, por lo que algunos de ellos encontraron una manera de tragar el ancestro de las mitocondrias sin digerirlo.- convirtiéndolo en un "endosimbionte", un organismo que vive dentro del cuerpo de otro organismo. A diferencia del genoma nuclear, que se construye a partir de una combinación de material genético del padre y la madre, el genoma mitocondrial se transmite exclusivamente de la madre.Como resultado, la descendencia masculina es un callejón sin salida evolutivo. Si bien la selección natural suprime activamente las mutaciones en el ADN mitocondrial ADNmt que debilitan a las mujeres, no existe un mecanismo directo para eliminar a las que debilitan a los hombres: una situación que conduce a la maldición de la madre.
Si bien la selección natural suprime activamente las mutaciones en el ADN mitocondrial ADNmt que debilitan a las mujeres, no existe un mecanismo directo para eliminar a las que debilitan a los hombres: la situación que hace posible la maldición de la madre.
Ahora, un equipo de biólogos de la Universidad de Vanderbilt y el Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson en Seattle han descubierto un mutante de ADNmt en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster que corrobora la hipótesis de la maldición de la madre en animales: reduce la fertilidad de la descendencia masculina a medida que envejecen, pero lo haceno tiene ningún efecto observable en las hermanas.
"En los 20 años desde que se reconoció esta posibilidad, se ha informado que algunos mutantes mitocondriales tienen efectos nocivos en la descendencia masculina", dijo Maulik Patel, profesor asistente de ciencias biológicas en Vanderbilt que dirigió el estudio, "pero ninguno de ellosDe manera convincente demostró que los mutantes no tenían ningún efecto negativo en las mujeres. Nuestro estudio es el primero en buscar exhaustivamente los posibles efectos de los mutantes de ADNmt que dañan a los hombres en las mujeres y tuvimos la suerte de encontrar uno de esos mutantes que tiene un impacto negativo en los hombres.descendencia sin tener, por lo que podemos evaluar, ningún efecto adverso en las hermanas ".
El descubrimiento se describe en un artículo publicado en línea el 2 de agosto en la revista eLife .
La "maldición de las madres" es una de las consecuencias más extrañas de la selección natural. Según la teoría evolutiva, el ADN mitocondrial ADNmt y el ADN nuclear están encerrados en una competencia interminable. Cuando uno acumula mutaciones beneficiosas, el otro se ve forzadopara adaptarse. Esto se conoce como la "hipótesis de la Reina Roja". El nombre se deriva de una declaración hecha por la Reina Roja en "A través del espejo" de Lewis Carroll: "... toma todo lo que puedas hacer para manteneren el mismo lugar."
En las plantas, que tienen genomas mitocondriales mucho más grandes que contienen una mayor cantidad de genes, ya se han descubierto casos sorprendentes de mitocondrias que dañan a los hombres. Sin embargo, el genoma mitocondrial en los animales es mucho más pequeño, lo que hace que sea mucho más difícil detectar machos similaresmutaciones perjudiciales.
El experimento que finalmente descubrió el mutante de ADNmt que daña a los machos fue una especie de tour de force que tardó más de cuatro años en completarse. Los científicos establecieron 18 líneas independientes de moscas de la fruta, cada una compuesta por 300 hembras y 100 machosEn 12 de estas líneas, se recogieron hembras vírgenes de cada generación y se aparearon con machos del stock original. Los investigadores hicieron esto durante 35 generaciones aproximadamente 70 semanas. En las seis líneas restantes se permitió a las hembras aparearse con los hermanos machos desu elección. A lo largo de este período, los investigadores estuvieron monitoreando la aptitud de las moscas para determinar si los machos estaban sufriendo daños.
"Ganesh Miriyala, Aimee Littleton y yo pasamos un año y medio 'volteando moscas' sin saber si terminaríamos con algo significativo", dijo Patel. Miriyala y Littleton eran técnicos de investigación en el Centro Hutchinson.
Afortunadamente, cuando terminaron, los investigadores descubrieron que un mutante de ADNmt de un solo punto se había apoderado de una de las líneas. Esto produjo un cambio de aminoácido único en la estructura química de una subunidad de una enzima llamada citocromo C oxidasa.Los investigadores determinaron que la mutación causa que la producción de esperma y la motilidad de los hombres disminuyan prematuramente a medida que envejecen, pero no parece tener ningún otro efecto en hombres o mujeres.
"No estábamos buscando mutantes específicamente que afecten la fertilidad", dijo Patel, "pero, en retrospectiva, tiene sentido. Los mutantes que afectan a los machos pero no a las hembras deben estar afectando tejidos que son diferentes en machos y hembras".
Sus hallazgos son consistentes con una hipótesis que se ha avanzado para explicar una asociación entre un mutante de ADNmt humano y una motilidad reducida de los espermatozoides: que las mutaciones de ADNmt pueden ser un contribuyente significativo a la subfertilidad masculina intratable, que se sabe afecta al 7-10 por ciento de los hombres.
Los investigadores también descubrieron que la enzima mutante era sensible a la temperatura. Al aumentar la temperatura en sus jaulas cuatro grados centígrados, los portadores masculinos se volvieron casi completamente estériles. Esto permitió a los científicos realizar un experimento adicional para probar una segunda predicción deLa hipótesis de la maldición de la madre: que el genoma nuclear debería desarrollar mecanismos para restaurar el estado físico masculino al suprimir la actividad de los mutantes de ADNmt que dañan al hombre.
Se aparearon hembras con el ADNmt mutante con machos de diferentes cepas de moscas de la fruta recolectadas de diferentes lugares del mundo. Luego analizaron la fertilidad de la descendencia masculina y se sorprendieron al descubrir que los genomas nucleares de muchos de loslas cepas fueron capaces de restaurar por completo la fertilidad de los machos.
"La estrategia que utilizamos en este estudio, combinada con los avances en los métodos para manipular los genomas mitocondriales, nos brinda nuevas y emocionantes oportunidades para explorar el 'lado oscuro' de una de las simbiosis más antiguas e importantes del planeta. Esperamosesto conducirá a formas de tratar las enfermedades mitocondriales, solo unas pocas que actualmente pueden tratarse, y que son heredadas por un recién nacido de cada 200 y se manifiestan en aproximadamente un adulto de cada 5,000 ", dijo Patel.
Además de Patel, Miriyala y Littleton, los coautores del artículo incluyen a Janet Young del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson, Hieko Yang y Yukiko Yamashita de la Universidad de Michigan, Kien Trinh, Scott Kennedya y Leo Pallanck de la Universidad de Washington.La investigación se realizó en el laboratorio del biólogo evolutivo Harmit Singh Malik en el Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson.
La investigación fue apoyada por subvenciones de la Fundación Helen Hay Whitney, la Fundación Mathers y las subvenciones del Instituto Nacional de Salud F30 AG045021, GM104990 y GM074108.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Vanderbilt . Original escrito por David Salisbury. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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