Descubren la transmisión paterna de un cromosoma exclusivo de las células reproductoras de los pájaros cantores

Un estudio internacional en el que participan científicos de la Universidad de Granada (UGR) ha descubierto que un cromosoma ‘extra’ que solo está presente en las células reproductivas de los pájaros cantores es de naturaleza parásita y se transmite también por vía paterna, y no solo por la materna como se pensaba hasta ahora.

El trabajo, realizado en el pinzón cebra (un tipo de pájaro cantor también conocido como ‘diamante mandarín’), acaba de publicarse en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Es el resultado de una colaboración internacional en la que participan dos miembros actuales del grupo de Genética Evolutiva del departamento de Genética de la UGR (Josefa Cabrero y Juan Pedro Martínez Camacho) y un egresado del mismo (Francisco J. Ruiz-Ruano), así como un investigador de la Estación Experimental del Zaidín del CSIC (Juan de Dios Alché), entre otros investigadores en Alemania, Reino Unido y Suecia.

Fotografía del cromosoma GRC dentro de un espermatozoide del eyaculado.

La mayoría de los pájaros cantores, si no todos, poseen un cromosoma (denominado GRC) en las células de ovarios y testículos destinadas a producir óvulos y espermatozoides, que está ausente del resto de los órganos. Este cromosoma probablemente derivó de un cromosoma parásito (cromosoma B) que se estableció en el antecesor de los Passeriformes, hace más de 30 millones de años.

Los cromosomas parásitos representan material genético adicional, de origen intra- o interespecífico, cuyo papel biológico principal es reproducirse mediante cualquier mecanismo que les proporcione una transmisión ventajosa, incluso aunque puedan resultar perjudiciales para la aptitud del organismo que los alberga. Esto genera un conflicto intragenómico, porque el genoma hospedador intenta suprimir esa ventaja, y la selección natural favorece a los parásitos más eficientes en su transmisión.

La ausencia del cromosoma GRC de la mayoría de los órganos del pájaro (hígado, riñón, músculo, cerebro, etc.) disminuye los daños colaterales de su parasitismo, pero su misión de transmitirse de generación en generación la cumple al estar presente en las células reproductoras localizadas en ovarios y testículos.

Imagen de un pinzón cebra, pájaro con el que se ha realizado este estudio.

Hasta ahora, se pensaba que este cromosoma se heredaba exclusivamente por vía materna, al haberse observado su expulsión de los núcleos espermáticos durante la espermatogénesis (proceso de formación de las células sexuales masculinas). Esta expulsión puede interpretarse como parte de la resistencia del genoma hospedador para librarse del cromosoma parásito.

Sin embargo, este nuevo estudio ha demostrado que, en el pinzón cebra, este cromosoma supernumerario se encuentra en algunos núcleos de los espermatozoides presentes en el eyaculado, en una cuantía que difiere entre familias (del 1 al 19%).

Asimismo, los resultados sugieren que un solo tipo de GRC se ha extendido hace relativamente poco tiempo (menos de 250.000 años) en todos los linajes maternos australianos examinados, y que algunas mutaciones diagnósticas de GRC, que surgieron desde entonces, se han propagado entre linajes. Esto plantea la posibilidad de que ciertos tipos de GRC podrían propagarse más que otros gracias a su transmisión paterna ocasional, desplazando a los tipos de GRC que muestran sólo herencia materna, incluso aunque esto fuese perjudicial para la aptitud del pájaro.

Por tanto, este estudio sugiere que el cromosoma GRC tiene potencial para evolucionar de manera egoísta, y que el conflicto intragenómico que inició con los cromosomas normales, en sus comienzos como cromosoma B, aún sigue vigente y claramente manifiesto por la carrera de armamentos que lleva a cabo, con el genoma hospedador, durante la espermatogénesis.

Referencia bibliográfica:

Pei, Y., Forstmeier, W., Ruiz-Ruano, F. J., Mueller, J. C., Cabrero, J., Camacho, J. P. M., … Kempenaers, B. (2022). Occasional paternal inheritance of the germline-restricted chromosome in songbirds. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(4), e2103960119. https://doi.org/10.1073/pnas.2103960119