Un estudi internacional amb participació de la UAB ha identificat un nou fenomen pel qual les espècies animals i vegetals generen poblacions heterogènies de cèl·lules germinals amb diferents taxes de recombinació genètica. Es tractaria d’una estratègia evolutiva que permetria a les espècies diversificar les seves opcions de supervivència en diferents entorns.
La recombinació meiòtica és un procés fonamental per als organismes amb reproducció sexual, ja que augmenta la diversitat genètica mitjançant l’intercanvi entre cromosomes homòlegs i permet, al mateix temps, que els cromosomes es transmetin de forma íntegra, sense alteracions estructurals i/o numèriques, a la següent generació.
Té lloc a través de la meiosi, durant la formació de les cèl·lules germinals. La meiosi és un tipus de divisió cel·lular especialitzada que permet la formació de gàmetes (òvuls i espermatozoides) haploides -amb un sol joc de cromosomes- mitjançant dues divisions cel·lulars consecutives precedides d’una sola ronda de replicació de l’ADN.
El treball, publicat en la revista Cell, realitzat en diverses espècies -fongs, plantes i mamífers-, mostra que els organismes generen poblacions de cèl·lules germinals heterogènies mitjançant un fenomen de variació de les taxes de recombinació meiòtica. Durant el procés de formació de gàmetes es generaria un pool de cèl·lules amb taxes de recombinació altes, així com cèl·lules amb taxes baixes. Aquestes diferents taxes es correlacionarien entre els cromosomes d’una mateixa cèl·lula i serien el resultat de la forma en què s’empaqueta el DNA dins del nucli.
“Els resultats obtinguts suggereixen que la generació d’aquesta diversitat dins d’un mateix organisme podria formar part d’una estratègia evolutiva que permetria a les espècies diversificar les seves opcions de supervivència enfront d’unes condicions ambientals determinades. D’aquesta forma, les cèl·lules germinals amb baixos nivells de recombinació podrien veure’s beneficiades en un entorn estàtic, mentre que les que tenen nivells alts es veurien afavorides en un ambient fluctuant”, explica la coautora de l’estudi Aurora Ruiz Herrera, investigadora del Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia i de l’ Institut de Biotecnologia i Biomedicina (IBB) de la UAB, on dirigeix el grup de recerca en Genòmica Animal.
Les noves dades apunten al fet que la variació en les taxes de recombinació en les cèl·lules germinals és una característica intrínseca a la meiosi i aparentment comuna a la majoria dels organismes sexuals, oferint el potencial d’augmentar el poder de la recombinació en l’adaptació evolutiva de les espècies.
La recerca s’ha dut a terme mitjançant l’anàlisi i modelatge de la recombinació que te lloc dins de la cèl·lula. Aquests esdeveniments són visibles a través del microscopi, ja que els mecanismes moleculars implicats en la recombinació estan altament conservats entre les espècies.
El treball suposa un avanç significatiu en l’estudi dels mecanismes que generen i regulen la recombinació meiòtica. Determinar aquests mecanismes resulta fonamental, perquè la creació de diversitat genètica a través de la recombinació és crucial per tal que els organismes puguin optimitzar la seva adaptació a l’ambient que els envolta. També perquè la desregulació d’aquest procés pot provocar malalties com la infertilitat i l’alteració del nombre de cromosomes, com ara la trisomia 21.
L’estudi ha estat liderat per la Universitat de Shandong (la Xina) i la Universitat de Harvard (els EUA). A més de la UAB, ha comptat amb la participació de les universitats Paris Sud (França) i Nantong (la Xina).
Cèl·lula germinal de tigre (Panthera tigris) en la qual es mostra la localització
dels esdeveniments de recombinació (punts grocs) sobre l’eix proteic dels cromosomes
homòlegs (línies vermelles).
La localització dels centròmers en cada cromosoma està representada com a punts blaus.
Referència: Shunxin Wang, Carl Veller, Fei Sun, Aurora Ruiz-Herrera, Yongliang Shang, Hongbin Liu, Denise Zickler, Zijiang Chen, Nancy Kleckner and Liangran Zhang (2019) Per-Nucleus Crossover Covariation and Implications for Evolution. Cell 177, 1–13, doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.02.021