Identifican un nuevo fenómeno en la formación de las células germinales como estrategia evolutiva
25/03/2019
La recombinación meiótica es un proceso fundamental para los organismos con reproducción sexual, ya que aumenta la diversidad genética mediante el intercambio entre cromosomas homólogos y permite, al mismo tiempo, que los cromosomas se transmitan de forma íntegra, sin alteraciones estructurales y/o numéricas, a la siguiente generación.
Tiene lugar a través de la meiosis, durante la formación de las células germinales. La meiosis es un tipo de división celular especializada que permite la formación de gametos (óvulos y espermatozoides) haploides -con un solo juego de cromosomas- mediante dos divisiones celulares consecutivas precedidas de una sola ronda de replicación del ADN.
El trabajo, publicado en la revista Cell, realizado en varias especies -hongos, plantas y mamíferos-, muestra que los organismos generan poblaciones de células germinales heterogéneas mediante un fenómeno de variación de las tasas de recombinación meiótica. Durante el proceso de formación de gametos se generaría un pool de células con tasas altas de recombinación, así como células con tasas bajas. Estas diferentes tasas se correlacionarían entre los cromosomas de una misma célula y serían el resultado de la forma en que se empaqueta el DNA dentro del núcleo.
“Los resultados obtenidos sugieren que la generación de esta diversidad dentro de un mismo organismo podría formar parte de una estrategia evolutiva que permitiría a las especies diversificar sus opciones de supervivencia frente a unas condiciones ambientales determinadas. De esta forma, las células germinales con bajos niveles de recombinación podrían verse beneficiadas en un entorno estático, mientras que las que tienen niveles altos se verían favorecidas en un ambiente fluctuante”, explica la coautora del estudio Aurora Ruiz Herrera, investigadora del Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología y del Instituto de Biotecnología y Biomedicina (IBB) de la UAB, donde dirige el grupo de investigación en Genómica Animal.
Los nuevos datos apuntan a que la variación en las tasas de recombinación en las células germinales es una característica intrínseca a la meiosis y aparentemente común a la mayoría de los organismos sexuales, ofreciendo el potencial de aumentar el poder de la recombinación en la adaptación evolutiva de las especies.
La investigación se ha llevado a cabo mediante el análisis y modelado de la recombinación que tiene lugar dentro de la célula. Estos eventos son visibles a través del microscopio, ya que los mecanismos moleculares implicados en la recombinación están altamente conservados entre las especies.
El trabajo supone un avance significativo en el estudio de los mecanismos que generan y regulan la recombinación meiótica. Determinar estos mecanismos resulta fundamental, porque la creación de diversidad genética a través de la recombinación es crucial para que los organismos puedan optimizar su adaptación al ambiente que los rodea. También porque la desregulación de este proceso puede provocar enfermedades como la infertilidad y la alteración del número de cromosomas, como por ejemplo la trisomía 21.
El estudio ha sido liderado por la Universidad de Shandong (China) y la Universidad de Harvard (EE.UU.). Además de la UAB, ha contado con la participación de las universidades Paris Sud (Francia) y Nantong (China).
Célula germinal de tigre (Panthera tigris) en la que se muestra la localización de los eventos de recombinación (puntos amarillos) sobre el eje proteico de los cromosomas homólogos (líneas rojas). La localización de los centrómeros en cada cromosoma está representada como puntos azules.
Referencia: Shunxin Wang, Carl Veller, Fei Sun, Aurora Ruiz-Herrera, Yongliang Shang, Hongbin Liu, Denise Zickler, Zijiang Chen, Nancy Kleckner and Liangran Zhang (2019) Per-Nucleus Crossover Covariation and Implications for Evolution. Cell 177, 1–13, doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.02.021