MADRID, 12 de mayo – Los núcleos del espermatozoide y del óvulo compiten por tamaño inmediatamente después de la fecundación, algo que es esencial para el correcto desarrollo embrionario, según un estudio realizado con ratones en colaboración con la Universidad de Kobe (Japón). Esta investigación, publicada en la revista ‘Nature’, da respuesta a un fenómeno que los biólogos han observado durante décadas.
Al principio de la vida de un nuevo individuo, un óvulo y un espermatozoide se fusionan para formar un cigoto, que es el óvulo fecundado. En mamíferos, como ratones y humanos, los núcleos que contienen el ADN de estas células no se fusionan de inmediato, sino que permanecen separados como los llamados pronúcleos hasta justo antes de la primera división celular.
«Este hecho se conoce desde hace décadas, pero nadie entendía realmente por qué existe esta separación. Simplemente se consideraba una característica descriptiva en lugar de algo que debiera investigarse experimentalmente», argumenta Kyogoku Hirohisa, biólogo del desarrollo en la Universidad de Kobe.
La separación de los núcleos podría aumentar el riesgo de errores durante la primera división celular. Por ello, en la reproducción asistida, los embriones donde los pronúcleos materno y paterno se fusionan prematuramente han despertado interés, aunque se ha observado que estos embriones tienen una menor probabilidad de llegar a término.
Kyogoku se especializa en el estudio del desarrollo temprano después de la fecundación. «El ADN que un individuo hereda de su madre y su padre difiere no solo en información genética. Se ha comprobado que el genoma materno tiene muchas modificaciones químicas, como pequeñas marcas, en las moléculas que rodean el ADN. En cambio, el genoma del espermatozoide prácticamente no presenta estas modificaciones. Sin embargo, son esenciales para el desarrollo embrionario», explica.
Influencia de la Fusión de Pronúcleos en la Regulación Genética
Sospechando que la fusión de los pronúcleos podría influir en la regulación genética, el equipo se asoció con investigadores de RIKEN y, utilizando técnicas especiales de manipulación celular, examinó detalladamente qué sucedía con estas modificaciones cuando los pronúcleos se fusionaban y en otras condiciones.
En la revista ‘Nature’, el equipo publicó que descubrieron que el tamaño de los pronúcleos es esencial para mantener las modificaciones reguladoras. Cuando el tamaño del núcleo era grande, ya fuera por manipulación o por la fusión prematura de los pronúcleos, el grado de marcaje químico disminuía.
Al investigar qué mantiene los pronúcleos en un estado natural y separado, descubrieron que ambos compiten por absorber factores que regulan el crecimiento nuclear. Esta competencia explica por qué el potencial de desarrollo de los núcleos fusionados es menor: el núcleo único, al no competir por estos factores, termina siendo mucho más grande y, como resultado, se pierden las marcas reguladoras del genoma. «Me parece fascinante que una estructura tan familiar, como son dos núcleos separados en un óvulo fecundado, tenga una función clara y específica: crea activamente un entorno competitivo dentro de la célula que ayuda a mantener una regulación adecuada y favorece el desarrollo», comenta Kyogoku.
Para poner a prueba su teoría, el equipo introdujo temporalmente un pronúcleo adicional en cigotos con pronúcleos fusionados prematuramente, con el fin de restablecer la competencia. Esta intervención logró limitar el tamaño nuclear y restaurar parcialmente las marcas reguladoras, así como el potencial de desarrollo.
Implicaciones para la Investigación en Desarrollo Embrionario
El trabajo de la Universidad de Kobe abre un nuevo capítulo en la investigación sobre los primeros pasos de una nueva vida. «Incluso al comienzo de la vida, la organización espacial no es meramente incidental, sino de vital importancia», explica Kyogoku.
«Este resultado nos acerca un paso más a la comprensión de los principios físicos y biológicos que explican por qué los embriones tempranos son a la vez robustos y propensos a errores», concluye.
