Study of genetic factors and temperature influence on sex determination and differentiation in turbot

Abstract

El sexo, aunque parezca un concepto intuitivo y simple, presenta algunas de las cuestiones biológicas más interesantes y complejas. El sexo es una característica intrínseca de la mayoría de eukariotas que eventualmente condujo a la aparición de dos fenotipos adultos diferenciados conocidos como sexos, machos y hembras. Esta distinción gobierna buena parte de nuestras vidas y es el origen de importantes procesos evolutivos basados en la competición entre individuos del mismo sexo o en el conflicto entre sexos debido a fenómenos de antagonismo sexual. El sexo es un carácter importante para diversas actividades humanas. Por ejemplo, muchos peces cultivados presentan dimirfismo sexual en el que uno de los sexos crece más rápido que el otro, y por lo tanto es interesante conocer como es determinado el sexo en cada especie. Tradicionalmente, la determinación sexual ha sido considerada un proceso en cascada con un gen maestro en la cima, pero a partir de descubrimientos recientes se ha sugerido que este proceso puede responder a un modeloen red en el que diferentes factores genéticos y ambientales interaccionan para determinar el destino de la gónada., lo cual estaría conectado con el gran número de mecanismos de determinación sexual en vertebrados, sobre todo en organismos poikilotermos. En este nuevo escenario, los diferentes factores involucrados en la diferenciación gonadal cobran importancia y su estudio puede ayudar a entender cómo se decide el destino de la gónada. En este trabajo hemos estudiado la diferenciación sexual en el rodaballo, un pez plano con un marcado dimorfismo sexual en el que las hembras crecen más rápido que los machos. Esta especie presenta determinación sexual genética, pero también se han detectado efectados de la temperatura sobre las proporciones sexuales en ciertas familias. Nuestro objetivo era estudiar la diferenciación sexul del rodaballo para conocer cómo se establece el sexo en esta especie y , en un sentido amplio, en peces en general. Este trabajo consiste en estudios de expresión en gónada de rodaballo utilizando dos técnicas distintas: PCR en tiempo real y microarrays. Primero, se puso a punto la técnica de PCR en tiempo real para estudios de desarrollo gonadal en rodaballo. Los distintos métodos para determinar los genes de referencia y el cálculo de la eficiencia fueronanalizados. Después, utilizando esta información se desarrolló un amplio estudio de la diferenciación sexual en rodaballo, utilizando gónadas desde undiferenciadas hasta diferenciadas tomadas a tres temperaturas diferentes. Los primeros signos de diferenciación sexual fueron encontrados a 90 días post fertilización y tres genes, cyp19a1a, amh y vasa, pueden utilizarse para establecer el sexo de los rodaballos en este estadio. Además, la expresión de genes relacionados con las células germinales apunta a que deben tener un papel en la diferenciación sexual y posiblemente también en la determinación. También se estudiaron los efectos de la temperatura, encontrándose una mayor proporción de hembras a bajas temperatura y efectos en al expresión de varios genes. Finalmente, para completar nuestro estudio, se analizaron muestras de gónada de rodaballo desde estadios indiferenciados hasta machos y hembras juveniles mediante microarrays. Se encontró que la gónada femenina se diferencia más de la gónada indiferenciada que la masculina, requiriendo la regulación de un mayor número de genes y la acción de diferentes procesos incluyendo mecanismos epigenéticos. Este estudio ha ampliado nuestro conocimiento sobre la diferenciación sexual en el rodaballo en particular y en peces en general, ayudándonos a entender el papel de muchos genes involucrados en la diferenciación sexual en los vertebrados y apuntando a otros genes conectados con el sexo por primera vez. Nuestros datos sugieren que un modelo de red sería más preciso para explicar la determinación sexual en el rodaballo, donde el ambiente puede interactuar con factores genéticos y modificar el destino de la gónada.