El nacimiento virginal, que implica el desarrollo de un óvulo no fertilizado, ha preocupado a los humanos durante eones. Y aunque no puede ocurrir en los mamíferos, sí parece posible en otros animales con columna vertebral (vertebrados), como las aves y los lagartos.
Un artículo reciente dirigido por investigadores del zoológico de San Diego informa sobre dos polluelos machos sin padre criados en un programa para salvar al cóndor de California de la extinción. ¿Podría la especie ser restaurada por una sola hembra superviviente?
La reproducción sexual es fundamental en todos los vertebrados. Normalmente se requiere que un óvulo de una hembra sea fecundado por un espermatozoide de un macho, por lo que cada progenitor aporta una copia del genoma.
La violación de esta regla, en cuanto a los polluelos de cóndor huérfanos, nos dice mucho sobre por qué la reproducción sexual es una estrategia biológica tan buena, así como sobre cómo funciona el sexo en todos los animales, incluidos los humanos.
Cómo se identificaron los polluelos sin padre
El magnífico cóndor de California, un tipo de buitre, es el ave voladora más grande de América del Norte. En 1982, la especie se redujo a una población de solo 22 individuos, lo que provocó un ambicioso programa de cría en cautiverio dirigido por el Zoológico de San Diego, que ha visto crecer su número.
Con tan pocas aves, el equipo tuvo que tener cuidado de no elegir padres que estuvieran estrechamente relacionados, ya que la falta de variación genética produciría crías menos vigorosas y aceleraría la extinción.
Los investigadores realizaron un estudio genético detallado de las aves para evitar esto, utilizando marcadores de ADN que eran específicos para los cóndores y que variaban entre aves individuales. Recolectaron plumas, sangre y cáscaras de huevo de casi 1,000 aves durante 30 años.
Al analizar estos datos, establecieron la paternidad y confirmaron que la mitad de los marcadores de ADN en cada pollito procedían de una hembra y la otra mitad de un macho, como era de esperar. Continuaron siguiendo el destino de cientos de polluelos criados en cautiverio en la colonia y después de liberarlos en la naturaleza.
Pero había algo inusual en dos pollitos machos, como se detalla en el artículo reciente. Estos polluelos, que nacieron con varios años de diferencia de los huevos puestos por diferentes hembras, tenían marcadores de ADN que provenían todos de la hembra. No había rastro de marcadores del macho con el que había sido emparejada.
Nacimiento virginal
El desarrollo de óvulos no fertilizados se llama «partenogénesis» (de palabras griegas que literalmente significan «creación virgen»). Es bastante común en insectos y otros invertebrados como pulgones y estrellas de mar, y puede lograrse mediante varios mecanismos diferentes. Pero es muy raro en los vertebrados.
Ha habido informes de partenogénesis en peces y reptiles que se alojaron sin machos. En Tennessee, una solitaria dragona de Komodo mantenida en cautiverio durante muchos años renunció a encontrar pareja y produjo tres crías viables por su cuenta. También lo hicieron una pitón hembra y una boa, aunque todos estos descendientes partenogénicos murieron temprano.
Sin embargo, algunos lagartos han adoptado la partenogénesis como forma de vida. Hay especies exclusivas para hembras en Australia y los EE. UU. en las que las hembras ponen huevos que solo contienen combinaciones de sus propios genes.
La partenogénesis también ocurre en pollos y pavos domesticados criados en ausencia de un macho, pero el embrión generalmente muere. Solo hay unos pocos informes de pavos machos sin padre que llegaron a la edad adulta, y solo uno o dos que produjeron esperma.
¿Cómo sucede?
En las aves, la partenogénesis siempre resulta de un óvulo que lleva una sola copia del genoma (haploide). Los óvulos se producen en el ovario de una mujer mediante un tipo especial de división celular llamada meiosis, que mezcla el genoma y también reduce a la mitad el número de cromosomas. Los espermatozoides se fabrican mediante el mismo proceso en los testículos de un hombre.
Normalmente, un óvulo y un espermatozoide se fusionan (fertilización), incorporando los genomas de ambos padres y restaurando el número habitual (diploide) de cromosomas.
Pero en la partenogénesis, el óvulo no se fertiliza. En cambio, alcanza un estado diploide fusionándose con otra célula de la misma división, que normalmente se desecha, o replicando su genoma sin que la célula se divida.
Entonces, en lugar de obtener un genoma de la madre y otro diferente del padre, el óvulo resultante solo tiene un subconjunto de los genes de la madre en una dosis doble.
Los pájaros sin padre siempre serán machos
Los cóndores, como otras aves, determinan el sexo por los cromosomas sexuales Z y W. Estos funcionan de manera opuesta al sistema humano XX (femenino) y XY (masculino), en el que el gen SRY en el cromosoma Y determina la masculinidad.
Sin embargo, en las aves los machos son ZZ y las hembras ZW. El sexo está determinado por la dosis de un gen (DMRT1) en el cromosoma Z. La combinación ZZ tiene dos copias del gen DMRT1 y produce un macho, mientras que la combinación ZW tiene solo una copia y produce una hembra.
Los óvulos haploides reciben una Z o una W de la madre ZW. Sus derivados diploides serán por tanto ZZ (macho normal) o WW (muerto). La razón por la que los embriones WW no pueden desarrollarse es porque el cromosoma W apenas contiene genes, mientras que el cromosoma Z tiene 900 genes que son vitales para el desarrollo.
Los polluelos huérfanos deben ser, por tanto, machos ZZ, como se observó.
Por qué falla el parto virginal
¿Es posible que una especie de ave en peligro de extinción, como el cóndor, pueda resucitar de una sola sobreviviente hembra, incubando un polluelo macho sin padre y reproduciéndose con él?
Bueno, no del todo. Resulta que a los partenógenos (animales sin padre) no les va tan bien. Ninguno de los dos cóndores sin padre produjo descendencia propia. Uno murió antes de alcanzar la madurez sexual y el otro era débil y sumiso, lo que lo convertía en una mala perspectiva para la paternidad.
En pollos y pavos, la partenogénesis produce embriones muertos o crías débiles. Incluso las especies de lagartos solo hembras, aunque parecen robustas, son generalmente el producto de una mezcla reciente de dos especies que arruinó la meiosis y no les dejó otra opción. Estas especies no parecen durar mucho.
¿Por qué a los partenógenos les va tan mal? La respuesta va al núcleo de una pregunta biológica fundamental. Es decir: ¿Por qué tenemos sexo en absoluto? Uno pensaría que sería más eficiente que el genoma de la madre simplemente se transmitiera a su descendencia clonal sin preocuparse por la meiosis.
La variación es clave
Pero la evidencia dice que no es saludable tener un genoma compuesto enteramente por los genes de la madre. La variación genética es de suma importancia en la salud de un individuo y su especie. Mezclar las variantes genéticas de padres masculinos y femeninos es vital.
En la descendencia diploide con dos genomas parentales, las buenas variantes pueden cubrir a los mutantes. Los individuos que heredan genes solo de la madre pueden tener dos copias de un gen mutante materno que los debilita, sin una versión saludable de un padre masculino para compensar.
La variación también ayuda a proteger a las poblaciones de virus, bacterias y parásitos mortales. La meiosis y la fertilización proporcionan muchos reordenamientos de diferentes variantes genéticas, que pueden desconcertar a los patógenos. Sin esta protección adicional, los patógenos podrían descontrolarse en una población de clones, y una población genéticamente similar no contendría animales resistentes.
Por lo tanto, es poco probable que la capacidad de las hembras de cóndor para incubar polluelos sin un padre salve a la especie. En el lado positivo, los esfuerzos humanos ahora han llevado a cientos de mujeres y hombres a volar por los cielos de California.
jenny tumbas es el distinguido profesor de genética y vicecanciller de la Universidad La Trobe en Melbourne, Australia.
Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Puedes encontrar el artículo original aquí.