Universidad de Ciencias de Tokio, 2013
La ‘paradoja del sexo’ se refiere al enigma de por qué el modo de reproducción sexual es más común entre los seres vivos que el modo asexual.
La reproducción sexual requiere al menos dos individuos, los expone a un mayor riesgo de enfermedades y consume más energía. Por el contrario, la reproducción asexual compensa todas estas desventajas al requerir solo un padre y al mismo tiempo permitir la generación rápida de descendencia. Ahora, esta ‘paradoja’ se ha visto reforzada por los hallazgos de un nuevo estudio sobre una especie de hongo patógeno que infecta una variedad de granos cultivados, como el arroz, el trigo, la cebada y el mijo africano.
Pyricularia (Magnaporthe) oryzae, una especie de hongo patógeno filamentoso, causa estragos en la producción mundial de arroz, ya que provoca la enfermedad del tizón o quema del arroz. El ciclo de infección comienza con la reproducción asexual, donde las esporas asexuales llamadas ‘conidios’ se adhieren a la superficie de las hojas de la planta de arroz. Esto produce una estructura específica de infección llamada apresorio, que comienza a penetrar en la capa celular más externa de la hoja, lo que produce lesiones visibles en su superficie. Cuando las condiciones son favorables, emergen estructuras especializadas llamadas conidióforos y producen más conidios, que se dispersan a más plantas de arroz a través del viento o las gotas atmosféricas. Si bien este modo de reproducción asexual es la principal forma de reproducción en el ciclo de vida de P. oryzae, los científicos han demostrado que existe la reproducción sexual exitosa de este hongo en entornos de laboratorio. El hongo parece tener cepas equivalentes a machos y hembras biológicos. Sin embargo, la mayoría de los especímenes recolectados en los campos muestran una pérdida de fertilidad femenina. Los genes y mecanismos subyacentes responsables de la pérdida de la reproducción sexual en P. oryzae siguen siendo un misterio.
Investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio, la Organización Nacional de Investigación Agrícola y Alimentaria y la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio, Japón, recientemente descubrieron evidencia de esta ventajosa pérdida de reproducción sexual en el hongo causante del Tizón del arroz.
El equipo de investigación estuvo dirigido por el profesor Takashi Kamakura y el profesor asociado Takayuki Arazoe, del Departamento de Ciencias Biológicas Aplicadas de la Universidad de Ciencias de Tokio. Su estudio fue publicado en “iScience”.
Con respecto a la premisa del estudio, el profesor Kamakura explica: «Muchas especies de hongos han abandonado la reproducción sexual, lo que no se alinea con las ventajas evolutivas del sexo y alimenta la paradoja del sexo. En el futuro, esta investigación también ayudará a generar cepas industriales útiles o comprender cómo los patógenos responden a las mutaciones al explicar cómo se adquiere la diversidad en los hongos».
Los investigadores utilizaron múltiples experimentos genéticos para identificar qué genes estaban relacionados con la esterilidad femenina. Se criaron cepas parentales a partir de aislamientos de campo de P. oryzae para dar lugar a descendientes femeninos estériles y fértiles de P. oryzae. Análisis genéticos adicionales revelaron que las mutaciones que resultaron en la proteína Pro1 disfuncional (involucrada en la expresión de genes relacionados con la reproducción en hongos filamentosos) causaron esterilidad femenina en el hongo que causa el tizón del arroz.
El Dr. Arazoe agrega: «Para nuestra sorpresa, el Pro1 disfuncional aumentó la liberación de conidios pero no afectó la patogenicidad de P. oryzae. También encontramos mutaciones Pro1 en aislados que infectan el trigo, que se teme que se propaguen por todo el mundo (pandemia), un hallazgo que sugiere que ha ocurrido una evolución similar (pérdida de la reproducción sexual) en el hongo del tizón del trigo». Sobre la base de estos resultados, el grupo de investigación ya está encabezando la identificación y caracterización de otros genes que causan la esterilidad femenina en especies de hongos.
Al explicar las implicaciones más amplias de este trabajo, el profesor Kamakura concluye: «Hemos proporcionado la primera evidencia de que la pérdida de la fertilidad femenina puede ser una ventaja adaptativa para este patógeno vegetal. La liberación de conidios asexuales favorece la dispersión en la naturaleza. Este trabajo también abre puertas para estudiar cómo se adquiere la diversidad, otro aspecto importante a entender en la reproducción asexual».
Referencias: Universidad de Ciencias de Tokio. (24 de Julio de 2013). Pro1 protein malfunction allows rice blast fungus to thrive, new study shows. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-07-pro1-protein-malfunction-rice-blast.html
Quimcasa de México 