Un estudio pionero revela los secretos del útero de Drosophila

Universidad de California - Davis 26 octubre 2024

Es probable que no haya dedicado mucho tiempo a pensar en el útero de la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster. Pero la mayoría de los científicos tampoco, a pesar de que la Drosophila es uno de los animales de laboratorio más estudiados. Ahora, un equipo de biólogos de la Universidad de California en Davis ha estudiado a fondo por primera vez el útero de la Drosophila y se ha encontrado con algunas sorpresas, que podrían tener implicaciones no sólo para entender la reproducción de los insectos y, potencialmente, el control de plagas, sino también para comprender la fertilidad en los seres humanos.

El trabajo se publica el 25 de octubre en Proceedings of the National Academy of Sciences.

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"Drosophila es un sistema muy productivo en muchos sentidos", afirma Rachel Thayer, investigadora postdoctoral que trabaja con el catedrático David Begun en el Departamento de Evolución y Ecología de la UC Davis. Existen extensos catálogos de tipos celulares y genes para la mayoría de los sistemas orgánicos de la mosca. Pero los órganos reproductores femeninos -el útero, las glándulas femeninas y los órganos de almacenamiento de esperma- se han dejado fuera en su mayor parte.

Tanto los humanos como los insectos tienen fecundación interna, por lo que el aparato reproductor femenino tiene que lidiar con material extraño, desde espermatozoides hasta virus de transmisión sexual. Los insectos, como muchas otras hembras, incluidas las aves y los reptiles, tienen órganos que pueden almacenar esperma viable durante largos periodos.

"Queríamos identificar todos los tipos de células y sus patrones de uso de genes para estos importantes órganos", dijo Thayer.

Thayer y Begun, con los coautores Elizabeth Polston y Jixiang Xu, diseccionaron los tractos reproductores de unas 150 moscas. Pudieron separar los núcleos celulares en gotitas individuales y etiquetar el ARN de cada célula con una especie de código de barras. Al secuenciar el ARN, pudieron identificar un perfil de expresión génica de células individuales y clasificarlas por tipos.

"Podemos identificar los tipos de células que expresan determinados genes y de dónde proceden", explica Thayer.

Anteriormente, no existían tipos celulares del útero de la mosca identificados con marcadores genéticos. El nuevo estudio revela más de 20 tipos celulares diferentes en el útero y órganos asociados.

Lo más emocionante para mí es encontrar tipos de células que antes no habíamos previsto que existieran. Esto es anatomía antes invisible".

Rachel Thayer, investigadora postdoctoral, Departamento de Evolución y Ecología de UC Davis

Apoyo al almacenamiento de esperma

El estudio descubrió que alrededor del 40% de los genes de las "proteínas del líquido seminal", que anteriormente se consideraba que sólo se producían en las moscas macho, también se expresan en la mosca hembra, especialmente en los órganos de almacenamiento de esperma. Estas proteínas pueden ser fundamentales para mantener el esperma viable durante largos periodos.

Se cree que algunas proteínas del líquido seminal manipulan a la mosca hembra de forma que benefician al macho, por ejemplo, retrasando que la hembra vuelva a aparearse. Estos conflictos sexuales han sido objeto de numerosos estudios, en su mayoría teóricos.

"Hay controversia sobre la importancia real de estos conflictos sexuales, porque la reproducción sexual debe seguir siendo colaborativa", dijo Thayer. El descubrimiento de que muchas de estas proteínas son producidas tanto por las moscas macho como por las hembras significa que los científicos tendrán que ajustar su pensamiento sobre estas ideas, dijo Thayer.

"No descarta por completo la posibilidad de un conflicto sexual molecular, pero sí limita cómo podría producirse", dijo.

Aunque la reproducción es, obviamente, muy diferente en humanos e insectos, la mosca de la fruta puede ser un modelo para entender la reproducción animal a un nivel fundamental. Por ejemplo, las proteínas del líquido seminal podrían conducir a nuevas formas de cultivar y almacenar esperma humano sin congelarlo, lo que beneficiaría los tratamientos de fertilidad.

Los insectos, la especie más numerosa de la Tierra, polinizan y aportan otros beneficios, pero también destruyen cultivos y transmiten enfermedades. Comprender mejor la reproducción de los insectos podría conducir a nuevas estrategias de control.

Thayer trabaja actualmente con aislados de Drosophila de todo el mundo para comprender mejor cómo evolucionan las moscas en respuesta a las tensiones ambientales, como el cambio climático y los pesticidas.

Este trabajo ha sido financiado por los Institutos Nacionales de Salud.