Biólogos de la Universidad de Cincinnati han hallado que la dieta de moscas de la fruta macho influyen en la capacidad de supervivencia de sus embriones.
Los doctores han recalcado durante mucho tiempo la importancia de una buena nutrición para madres encinta.
Ahora, biólogos de la Universidad de Cincinnati dicen que la dieta del padre podría jugar un papel similar en la salud del bebé.
Los profesores en biología de la Universidad de Cincinnati Michal Polak y Joshua Benoit manipularon la nutrición de moscas de la fruta macho y observaron una fuerte correlación entre una mala dieta y pocas probabilidades de supervivencia entre sus crías. El estudio ha sido publicado esta semana en la revista científica Proceedings of the Royal Society B.
“Nos sorprendimos bastante,” dijo Polak. “En muchas especies, las madres tienen mucho que ver en los cuidados. Por lo tanto, esperamos que haya un efecto de la dieta maternal en las crías debido a ese fuerte vínculo. Sin embargo, fue una verdadera sorpresa hallar un vínculo entre la dieta paternal y las crías.”
La U. de Cincinnati colaboró en el estudio con investigadores de la Universidad de Australia Occidental y del Centro Charles Perkins de la Universidad de Sydney.
La Epigenética y la influencia en los hijos
Todo mundo sabe que un padre es responsable de la mitad de los genes de sus hijos. Sin embargo, el estudio de la U. de Cincinnati llega en un momento en que los investigadores están aprendiendo más sobre otros factores en los que los padres influyen respecto a la salud de sus hijos y que no necesariamente están codificados dentro de sus genes, un concepto llamado epigenética. Estos factores incluyen efectos ambientales directos como exposición a toxinas, que puede ser transmitida del padre a los hijos a través de su plasma seminal.
La epigenética es la manera mediante la cual las células leen los genes, desactivando algunos y activando otros. Los estímulos ambientales pueden activar o desactivar ciertos genes. Y estas modificaciones epigenéticas también pueden ser heredadas.
Por ejemplo, un estudio australiano en 2016 halló que un ratón macho al que se dio una dieta equivalente a la de comer comida rápida tenía más probabilidad de tener crías macho diabéticas mientras que las crías hembra no eran afectadas. Si estas características estuvieran codificadas en el ADN del padre, tanto crías macho como crías hembra tendrían efectos similares en la salud.
“Los cambios epigenéticos son vistos en la genética de la población como menos durables que las mutaciones reales al código genético o a la molécula de ADN,” dijo Polak.” “Si es una mutación dominante y perjudicial, podría ser eliminada rápidamente de un conjunto de genes por selección. Pero si es una selección positiva, entonces podría arrastrar el conjunto de genes e incrementar su frecuencia hasta que se haga fija.”
La moscas de la fruta y la genética humana
Investigaciones en moscas de la fruta han ganado seis Premios Nobel, incluyendo al ganador de este año en fisiología o medicina. El último estudio del Premio Nobel examinó la manera en que los genes controlan los horarios corporales o ritmos circadianos, lo que podría ayudar a explicar por qué algunas personas tienen problemas crónicos para dormir.
“Me da mucho gusto por el campo. Me da mucho gusto por la mosca de la fruta,” le dijo Michael Rosbash a The Associated Press.
Las moscas de la fruta existen en todo el mundo. Benoit, de la U. de Cincinnati incluso las ha visto volar dentro de una estación de investigación en la Antártida, donde probablemente estaban ocultas en suministros de alimentos importados de Chile.
Las moscas se convirtieron en sujetos de estudio populares al inicio del siglo XX cuando los biólogos comenzaron a aclarar la forma en que funcionaba la herencia genética. Los libros de texto de biología del bachillerato todavía usan el color de los ojos de la mosca de la fruta para ilustrar el concepto.
Hoy en día, los científicos estudian regularmente a las moscas de la fruta porque comparten el 60% de nuestros genes y más del 75% de los genes de nuestras enfermedades. Los genetistas han logrado crear la representación de su genoma completo. Más de 150 años de estudio han hecho a esta pequeña mosca un buen sistema de modelo, dijo Polack.
“Resulta casi arbitrario el por qué fueron elegidas las moscas de la fruta,” dijo Polak. “Simplemente se convirtieron en las candidatas elegidas en esos estudios de laboratorio originales.”
Benoit dijo que las moscas son un sujeto de pruebas práctico y poco costoso.
“Se reproducen rápidamente. Se pueden criar unos cientos de ellas en tan sólo uno de estos pequeños frascos. Se pueden tener a miles de moscas de la fruta en la misma cantidad de espacio en que tendrías a seis ratones,” dijo Benoit. “Es un maravilloso sistema para trabajar. Es por eso que se han respondido muchas preguntas sobre ellas.”
El estudio
Para el estudio de la U. de Cincinnati, Polack aisló a hembras y machos de la especie de moscas de la fruta Drosophila melanogaster, las cuales son famosas por sus enormes ojos rojos y alta capacidad reproductiva. Tan sólo una mosca puede poner 50 huevos por día o hasta 2,000 huevos en su corta vida de dos meses.
Los investigadores de la U. de Cincinnati les dieron a las hembras la misma dieta. Sin embargo, les dieron a los machos 30 dietas diferentes de levaduras y azúcares. Las moscas podían comer todo lo que quisieran de la mezcla de agar en el fondo de sus hogares en vasos de precipitados, pero la calidad de la comida varió radicalmente de concentraciones bajas a altas de proteínas, carbohidratos y calorías.
Resulta importante señalar que ninguna de las moscas murió de inanición. Esto garantizó que el experimento no desechara inintencionadamente a los machos más débiles y menos robustos, dijo Polak.
Después de 17 días con esa estricta dieta, los machos fueron emparejados individualmente y de manera consecutiva con dos hembras, las cuales recibieron la misma dieta de harina de maíz con levadura. Al controlar la dieta y la edad de estas hembras, los investigadores intentaron limitar la variación en las condiciones maternales para el estudio.
Al emparejar a los machos con dos hembras de manera consecutiva, los investigadores pretendían aprender sobre el efecto del orden de emparejamiento de los machos y el rol que jugaba la dieta al cambiar la eyaculación del macho.
Después del primer emparejamiento, la mosca macho fue emparejada 15 minutos después con una segunda hembra. Posteriormente, las hembras fueron colocadas en frascos aislados llenos de agar de uva ideales para poner sus huevos. Después de 24 horas, los investigadores contaron sus huevos.
Después de otro periodo de incubación de 24 horas, se examinó los huevos bajo el microscopio para determinar cuántos se desarrollaban o contenían embriones viables. Los huevos fertilizados no fueron tomados en cuenta. Después del primer conteo, los investigadores esperaron otras 24 horas para darles tiempo a los huevos potencialmente viables de desarrollarse, pero ninguno lo hizo.
Polak y Benoit hallaron que los embriones del segundo emparejamiento tenían más probabilidades de sobrevivir puesto que la dieta de sus padres mejoró en nutrición. Estos efectos fueron menos aparentes en el primer emparejamiento. De la misma forma, la mortalidad de los embriones era mayor en las crías de machos a quienes se dio una dieta alta en carbohidratos y baja en proteínas.
Los investigadores también hallaron una conexión entre la condición del cuerpo del macho y la mortalidad de sus crías. Los machos con menores reservas de energía (medidas en ácidos grasos, glucosa y proteínas del cuerpo completo) tenían más probabilidades de tener menos crías que sobrevivieran.
Las hembras pusieron aproximadamente la misma cantidad de huevos independientemente de la dieta del macho o la frecuencia de emparejamiento. Sin embargo, el estudio sugirió que algo importante en la eyaculación del macho se perdía entre el primer y segundo emparejamiento.
“La segunda copulación es donde los efectos de la dieta en verdad se hicieron más fuertes,” dijo Polak. “Los machos macilentos, en malas condiciones producían embriones con una mayor tasa de mortalidad. Pero sólo en la segunda copulación.”
El estudio de Polak también halló una incidencia ligeramente mayor de mortalidad de embriones relacionada con moscas macho en el primer emparejamiento, a las que se dio la dieta más alta en calorías.
“Ha habido un gran número de estudios que sugieren que la nutrición del macho en efecto afecta la capacidad reproductiva, dijo Benoit. “Sin embargo, la reducción de viabilidad era mucho menor de lo que vimos en la dieta de baja calidad, o habría sido ocultada puesto que sólo se evaluó un emparejamiento.”
Polak dijo que el estudio plantea preguntas sobre cómo la nutrición podría afectar a generaciones sucesivas. Un estudio poblacional sueco del 2002 halló una correlación entre niños de 9 años que tenían acceso a alimentos a voluntad, y tasas más altas de diabetes y enfermedades cardíacas entre sus nietos. Por otra parte, los niños que sufrieron carencias hambre a la misma edad tenían hijos y nietos con menos incidencias de ataques cardíacos y diabetes.
El estudio fue auspiciado, en parte, por una subvención de cuatro años, por $882,000 de la Fundación Nacional de Ciencia.
Ahora Benoit y Polak están concentrando su atención en un nuevo estudio que examina las respuestas epigenéticas y genéticas de moscas de la fruta que son alteradas por ácaros parasitarios.
“El fluido seminal en efecto tiene un rol protector para el embrión. Definitivamente existen implicaciones para la salud y viabilidad de los embriones. Pero ese es otro capítulo,” dijo Polak.
Los investigadores también están interesados en probar si las infecciones parasitarias podrían cambiar la calidad del plasma seminal masculino, ejerciendo posiblemente efectos en el embrión, de igual forma que se observó en el estudio de la dieta.
Después de pasar la mayor parte de su carrera académica estudiándola, Polak tiene respeto por la modesta mosca de la fruta.
“Te generan una especie de aprecio cuando las ves en tu cocina rondando una pieza de fruta,” añadió. “Sabes mucho de ellas y tal vez es menos probable que las aplastes.”
Fuente: eurekalert.org
Link: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-10/uoc-bss101217.php
Fecha: 12 de octubre de 2017
Fuente original: Universidad de Cincinnati
Nota: Instituto Nutrigenómica no se hace responsable de las opiniones expresadas en el presente artículo.
