Figura 1:Fluorescencia de la cepa informadora dsx1. Se observaron dafniidos completamente maduros de nueve días bajo campo claro (fila superior), Filtro GFP (fila central), y filtro mCherry (fila inferior). La fluorescencia verde ubicua es causada por el genotipo de fondo EF1α-1 ::h2b-gfp. En todos los casos, la señal roja de las tripas (líneas punteadas) representa la autofluorescencia de la chlorella, el principal alimento utilizado en el cultivo de dafníidos. An1:primeras antenas. T1:primeras piernas torácicas. Barras de escala =0,5 mm. Las fotografías se tomaron con la misma configuración de cámara. Crédito:Universidad de Osaka
Dos nuevos estudios realizados por investigadores de la Universidad de Osaka proporcionan información sobre por qué los cuerpos masculinos y femeninos de la misma especie difieren. Los estudios muestran factores que regulan la expresión de doublesex1, un gen responsable del crecimiento de los rasgos masculinos en el antiguo crustáceo Daphnia magna y la posterior expresión espacial de doublesex1 en el desarrollo embrionario. Los estudios proporcionan información sobre cómo el medio ambiente provoca cambios genéticos para la preferencia de género y la evolución del dimorfismo sexual.
La rica melena de un león, la colorida cola de un pavo real, abundan los ejemplos de dimorfismo sexual. El profesor de la Universidad de Osaka, Hajime Watanabe, ha estado investigando los genes que son la base de por qué los cuerpos masculinos y femeninos de la misma especie difieren. En dos nuevos papeles, su laboratorio informa sobre la regulación molecular y la expresión espacial del gen con el nombre adecuado, dobleex1, en Daphnia magna. Este antiguo crustáceo proporciona un modelo para explicar la evolución del dimorfismo sexual en el reino animal.
"La determinación del sexo se puede dividir en dos categorías:determinación genética del sexo y determinación ambiental del sexo (ESD), "dice Watanabe.
En condiciones normales, Daphnia magna se reproduce asexualmente para formar solo hembras. Sin embargo, en momentos de mucho estrés, como la escasez de alimentos, aplicará ESD para producir también machos asexualmente, lo que contribuirá a la reproducción sexual.
En el primer estudio, utilizando la edición de genes basada en TALEN, el grupo conectó con éxito un reportero fluorescente al gen doublesex1 para observar la expresión espacial de doublesex1 en el embrión de Daphnia magna en tiempo real. El estudio muestra cuándo y dónde en el embrión se expresa por primera vez doublesex1 y cómo esa expresión cambia con el tiempo para producir rasgos masculinos.
"Nuestros resultados sugieren un papel específico de tiempo y sitio de doublesex1. El gen solo se recluta cuando y donde se necesita, "dice Watanabe.
Figura 2:Patrón de expresión espacial de mCherry como informador de la expresión del gen Dsx1 a 50 hpo. Los machos no inyectados muestran expresión de mCherry en la primera antena (An1), primera pierna torácica (T1) y genital (Ge). A las hembras se les inyectó ARNm de Vri que alberga su CDS de longitud completa. Barras de escala:200 μm. Crédito:Universidad de Osaka
Los hallazgos dividen la expresión de dobulesex1 para el desarrollo masculino en seis etapas, incluyendo dos etapas previamente no identificadas, invaginación estomodal y migración de cúmulos.
Aunque ambos sexos son portadores del gen, la expresión temporal de doublesex1 es mucho más larga en hombres que en mujeres, sugiriendo que ciertos factores se comportan de manera diferente en los dos sexos. En el segundo estudio, Watanabe demuestra que el factor de transcripción es responsable de expresar doublesex1. Se sabe que Vrille tiene un papel en el crecimiento y los ritmos circadianos, pero el grupo descubrió que es sensible al estrés ambiental. El equipo de Watanabe descubrió que suprimir la expresión de Vrille en embriones en desarrollo masculino o forzar su expresión en embriones en desarrollo femenino provocaba que los embriones mostraran signos del sexo opuesto y cambiaran la expresión doublesex1.
La mayoría de los embriones de los experimentos murieron, probablemente porque Vrille es crucial para muchas otras funciones biológicas además del desarrollo sexual, pero los datos, Watanabe dice:dejó en claro que Vrille activa la transcripción de doublesex1 a través de la cooptación genética.
"La cooptación genética es un método evolutivo a través del cual los genes toman nuevas funciones. Los humanos no tienen Vrille. Tienen un ortólogo, E4BP4 / NFLIL3, " él dice, y agregó que el estudio de esta cooptación en Daphnia magna podría dar una idea de la evolución de E4BP4 / NFLIL3 en humanos.
Los hallazgos de los estudios son consistentes con otros animales y, Watanabe enfatiza, Apoyar el uso de Daphnia magna para estudiar la evolución del dimorfismo sexual.
"Varios grupos han estudiado el desarrollo de rasgos específicos del sexo en organismos modelo como el ratón y la Drosophila. Estos modelos son informativos, pero no son adecuados para estudiar la evolución. Daphnia magna tiene una posición más ancestral y un sistema sexual único, " él dice.
