Impactantes implicaciones del esperma sin cola de los peces eléctricos

Apostar por espermatozoides sin cola que evolucionaron desde valientes nadadores hasta desventurados flotadores parece una apuesta evolutiva loca, pero un grupo de peces parece haber hecho precisamente eso. Comprender esa compensación promete arrojar luz sobre las enfermedades humanas y cambiar las lecciones de biología sobre los roles tradicionales de género.

Jason Gallant y su equipo investigan un arroyo en busca de peces eléctricos en Gabón. Crédito: Lauren Koenig

Jason Gallant, biólogo integrativo de la Universidad Estatal de Michigan, y sus colegas están utilizando casi un millón de dólares de la Fundación Nacional de Ciencias para comprender las implicaciones de un pequeño pez africano que evolucionó para tener esperma sin cola pero con una llamada de apareamiento eléctrica.

"Queremos saber por qué los peces eléctricos se salen con la suya cuando ningún otro vertebrado puede hacerlo", dijo Gallant, profesor asociado en el Departamento de Biología Integrativa de la Facultad de Ciencias Naturales de MSU y miembro del Programa de Ecología, Evolución y Comportamiento de MSU. “Una noción general en biología es que el esperma es barato y los óvulos caros, pero estos peces pueden estar diciéndonos que el esperma es más caro de lo que pensamos. Podrían ahorrar energía al reducir el número de colas de esperma”.

Paramormyorps kingsleyae, un pez africano débilmente eléctrico de la familia Mormyridae, también conocido como pez elefante, tiene muchas adaptaciones interesantes, incluidos cerebros enormes, la capacidad de percibir y producir campos eléctricos y espermatozoides sin flagelos. Crédito: Lauren Koenig

La variedad de peces llamados mormiroides son comúnmente llamados pez elefante porque, aunque son pequeños, sus bocas alargadas se parecen un poco a una trompa. Viven en aguas africanas turbias, tan densas que dependen de breves cargas eléctricas para encontrarse. Los pulsos de producción eléctrica y la capacidad intelectual necesaria para seleccionar y analizar estos pulsos requieren mucha energía. Es posible que el pez elefante haya priorizado gastar sus reservas de energía en encontrar hembras y luego confiar en otras formas de llevar el esperma al óvulo.

Y dentro de esa teoría hay tantas preguntas.

Los miembros del Electric Fish Lab de MSU trabajarán para confirmar el gen que creen que desactiva el desarrollo de la cola del espermatozoide. Una forma de probarlo es aislar el gen e insertarlo en otra especie de pez con esperma tradicionalmente ondulado para ver si esas colas desaparecen. Los investigadores también han desarrollado una forma de medir la respiración para determinar cuánta energía ahorran los peces al eliminar las colas de los espermatozoides.

El esperma del pez mormírido débilmente eléctrico Paramormyrops kingsleyae es la única especie de vertebrado conocida que carece de flagelo. El panel A muestra una imagen de microscopio óptico de una muestra de esperma: los espermatozoides están completamente inmóviles. El panel B muestra una imagen de microscopio electrónico de barrido de un solo espermatozoide de Paramormyrops kinglsyeae. Crédito: Jason galante

Y el grupo cree que las preguntas van más allá del esperma de pescado. Los flagelos abundan en todo nuestro árbol de la vida, incluso en el esperma de las personas. Los flagelos están relacionados con otro apéndice palpitante llamado cilios, que son estructuras más cortas parecidas a pelos que también se mueven.

"Es interesante que los cilios hagan girar el mundo biológico: los flagelos son en realidad cilios muy largos y muchas de las mismas partes", dijo Gallant.

Y aquí es donde entran en escena tanto la salud humana como las normas de género.

Un trastorno genético humano llamado discinesia ciliar primaria (DPC) provoca infección respiratoria crónica, órganos en posición anormal, líquido en el cerebro e infertilidad, todo ello derivado de la falta de cilios y flagelos que funcionen normalmente. El gen en el que se centra el equipo de Gallant parece ser uno de varios factores en la PCD, sin embargo, señala que es intrigante que los mormiroides parezcan sanos y normales, excepto los espermatozoides sin cola. Una mejor comprensión de la función del gen en los peces podría proporcionar otra pieza del rompecabezas de la PCD para comprender los problemas de salud humana.

Y dado que los peces que procrean con espermatozoides que no nadan son desconcertantes, los investigadores están explorando cómo el pez elefante está lejos de ser tradicionalista. Una parte del proyecto de investigación involucrará a estudiantes universitarios para explorar una de las historias menos conocidas de la biología.

"Lo bueno de esta subvención es que estamos trabajando con una biología que cambia nuestras suposiciones", dijo Gallant. “Como humanos asumimos que los machos están programados para ser fertilizantes. Las hembras son receptoras pasivas de esperma. Pero estos espermatozoides ni siquiera pueden nadar; también tienen testículos pequeños, por lo que no pueden competir con otros machos.

Imagen del encabezado: Las cataratas Bongolo a lo largo del río Louetsí (Lebamba, Gabón) crean un hábitat de flujo rápido donde residen mormíridos de corta y larga duración, capturando comida y cantando eléctricas canciones de cortejo por la noche. Cómo se encuentran sus espermatozoides y óvulos en esos entornos sigue siendo un misterio. Crédito: Jason galante