Extendiendo las fronteras de la reproducción: de cómo hubo una vez una hija con dos madres.

Por primera vez en la historia, se ha logrado concebir una ratona producto de la fecundación de un óvulo con el material genético de dos hembras. Las individuas obtenidas con este proceso han llegado a la adultez en perfectas condiciones y han podido cruzarse con machos de su especie produciendo ratoncitos completamente saludables. Esto mismo se probó utilizando el material genético de dos machos, y aunque nacieron unos pocos ratoncitos de este experimento, los mismos fallecieron a los pocos días de nacer. Estos descubrimientos nos traen mas dudas que respuestas, y abren una serie de debates éticos y filosóficos que intentaremos plantear en esta nota.
Autora. Rosalia C. Paz.
Investigadora de CIGEOBIO (CONICET/FCEFN, UNSJ, San Juan)
rosaliapaz@gmail.com

Desde un punto de vista biológico, la reproducción sexual no es mas que una de las tantas formas de reproducción que existen en la naturaleza. No obstante, es la forma de reproducción preponderante en mas del 99.9 % de los organismos superiores. Este tipo de reproducción implica la formación de células sexuales en órganos reproductivos especializados (ovarios y testículos) que sufren un proceso de división celular conocido como reduccional, que como su nombre lo indica, reduce o divide el contenido genético a la mitad. Cuando ocurre el acto sexual entre dos organismos de sexos diferentes, ocurre la fecundación o fusión de las células sexuales femenina y masculina, restituyéndose así el contenido genético total del nuevo individuo y permitiendo iniciar un nuevo ciclo biológico.

Existen diferentes variaciones en los mecanismos de reproducción sexual, y en los animales con características sexuales más primitivas puede ocurrir el hermafroditismo, o sea que poseen los órganos sexuales de ambos sexos en el mismo individuo. Este fenómeno puede darse en forma simultánea como en el caso de la lombriz de tierra, implicando que al encontrarse un individuo con otro animal de su misma especie pueden ser receptores y dadores de las células sexuales al mismo tiempo. También puede darse en forma secuencial, como en el caso del pez kobudai, donde el sexo del animal puede cambiar a lo largo del tiempo, naciendo como hembra, pero ante una eventual escasez de ejemplares masculinos, cambia su sexualidad y se convierte en macho. Todas estas variaciones tienen lugar debido a que la determinación del sexo en estas especies es más laxa y todos los individuos de la especie poseen la información genética para convertirse en machos o hembras.

El hermafroditismo como estrategia sexual. Muchas especies de invertebrados como la lombriz de tierra son hermafroditas simultáneos. Esto permite que durante el acto sexual actúen tanto como hembras como machos a la vez. Otro caso de hermafroditismo ocurre en muchas especies de peces, donde el sexo del individuo se define por variables ambientales como la temperatura o por la densidad de sexos de la población. En este caso, un mismo individuo puede variar de sexo a lo largo de su vida, y actuar como hembra-madre en un momento, y como macho-padre en otro. Generalmente estos casos se dan en especies que no poseen la información genética de la sexualidad en unidades compactas, sino que están distribuidas en todo el ADN de la especie.

No obstante, en las aves y en los mamíferos como nosotros, la sexualidad es un aspecto mucho más especializado, estando la información genética que define el sexo empaquetada en unidades conocidas como cromosomas sexuales (los cromosomas X e Y en mamíferos y Z y W en aves). En el caso de los mamíferos, el par de cromosomas XX definen el sexo femenino y el par XY el sexo masculino; mientras que en aves es al revés. La falta de un cromosoma sexual (X0) o cualquier forma de desbalance (XXX; XXXX; XXY; XYY) produce severos trastornos genéticos y malformaciones congénitas en el individuo que los porta, siendo letales en la mayoría de los casos.

Los cromosomas sexuales son unidades genéticas compactas que portan la mayor parte de la información genética que define el sexo. Estas estructuras son muy especializadas, y están ampliamente distribuidas en mamíferos y aves. (Adaptado de Bachtrog et al., 2011)

Se han hecho muchísimos avances en comprender los mecanismos subyacentes al proceso de desarrollo embrionario en mamíferos, y los trastornos que producen los desbalances de la información genética en los mismos. De este modo, se ha descubierto que a pesar de que todas las células de un mismo organismo poseen la misma información genética, estas poseen algún tipo de memoria relativa a la edad del organismo y tipo de célula al que pertenecen. Esta memoria no está en la secuencia genética propiamente dicha si no que se encuentra en forma de decorado sobre la secuencia del ADN. Es por eso se conoce como epigenética (por encima de la genética) y es responsable de modular el correcto desarrollo del organismo prendiendo y apagando genes en los lugares que corresponde. Es por este motivo que la oveja Dolly (el primer mamífero clonado) envejeció y murió prematuramente, ya la célula que utilizaron para recrearla conservaba la memoria de su edad (no le borraron la memoria). Afortunadamente, cuando se producen las células sexuales del padre y de la madre, esta memoria relativa a la edad se “resetea”, y hacemos borrón y cuenta nueva, y nace un bebe “0 km”.

Siguiendo esta misma línea de pensamiento, pese a los innumerables intentos para obtener descendencia utilizando células reproductivas provenientes del mismo sexo en mamíferos, hasta ahora estos habían resultado infructuosos. Esto se debe a que las células sexuales de hembras y machos poseen otro tipo de memoria relativa al sexo que les dio lugar. Simplemente la información genética de los dos padres no se junta y se mezclan como si nada, sino que cada paquete de información sabe muy bien de donde viene y posee un rol muy fino en el orquestado del desarrollo embrionario. Si esta información por algún motivo se pierde, nadie sabe bien qué hacer y se prenden y apagan cosas en forma simultánea, generando un descontrol descomunal que termina con la muerte del bebe.

La memoria de las células sexuales. Durante el proceso de formación de los óvulos y los espermatozoides, a la información genética se le agrega otro tipo de información conocida como epigenética que hace que cuando el ADN del óvulo y del espermatozoide se unan luego de la fecundación, cada una recuerde si proviene de la madre o del padre. Esta memoria es muy importante para el correcto desarrollo embrionario del embrión. (Figura desarrollada por la autora).

Lo novedoso de este trabajo recién salido del horno es que han logrado obtener células sexuales femeninas y masculinas desmemoriadas a las que les borraron además todo lo que pudiese generar algún tipo de conflicto con la memoria del sexo opuesto.

Proceso de obtención de células sexuales desmemoriadas. Para ello, se logran establecer cultivos de células madre derivadas de óvulos y espermatozoides. Estas lineas celulares poseen la mitad del contenido de ADN de la célula adulta, y se pueden multiplicar varias veces en el tiempo (50 veces aproximadamente). Para borrarles la memoria, lo que se hace es crecerlas en medios conteniendo agentes químicos que borran esta información. De este modo, encada ciclo de multiplicación van perdiendo un poco de su memoria. Las células sexuales masculinas poseen una memoria epigenética mucho mas fuerte que las células sexuales femeninas, motivo por el cual debe ser mas difícil lograr obtener un hijo de dos padres masculinos. (Adaptado por autora de Li et al., 2018)

En el caso de los estudios de fecundación entre dos hembras, la información genética de una célula sexual femeninas desmemoriadas se fusionó con la información genética de una célula sexual femenina normal utilizando un óvulo sin información genética como receptor que fue incubado en el vientre una ratona. Una vez fusionada la información genética de ambas progenitoras, tuvo inició el proceso de desarrollo normal del embrión. Las ratonas descendientes de este proceso resultaron perfectamente sanas, y cuando llegaron a la adultez se pudieron cruzar sin problemas con machos, y tuvieron descendencia perfectamente normal. Los experimentos con fusión de células sexuales masculinas no tuvieron la misma suerte, habiendo muerto los ratoncitos a los pocos días de nacer. Esto se debe a que los procesos de memoria genética en los machos son más complejos y fuertes que en las hembras.

Esquema ilustrando el proceso de obtención de una hembra a partir de información genética proveniente de dos hembras.

Estos resultados representan un gran avance científico en entender los aspectos genéticos subyacentes durante los procesos de diferenciación sexual y reproducción de organismos complejos como los mamíferos. No obstante, también abren un gran abanico de posibilidades y una serie de conflictos éticos y morales para la experimentación con células sexuales y embriones humanos. A pesar de que estos resultados preliminares podrían permitir en un futuro hipotético que personas del mismo sexo pudieran tener descendencia, los mismos autores del trabajo y otros críticos consideran que eso todavía está muy lejos de ser realidad por la alta tasa de mortandad y la ocurrencia de malformaciones congénitas en los individuos que no prosperaron (el porcentaje de éxito en la fusión de células femeninas fue del solo 14 %). En muchos países como en Argentina, la ley es clara y está terminantemente prohibido realizar este tipo de experimentos con embriones humanos.

 

 

Referencias Bibliográficas

Li Zhi-Kun y otros autores (2018) Generación de ratones bimaternales y biparentales a partir de lineas de células madre haplóides utilizando la delección de regiones marcadas. Revista: Cell Stemm Cell, 1-12.

Doris Bachtrog y otros autores (2011) ¿Son todos los cromosomas sexuales iguales? Revista: Trends in Genetics, 27(9), 350–357.

 

 

 

 

 

 

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