Biólogo observa a las mariposas para ayudar a resolver la infertilidad humana
Cuando los insectos sobrepasan el acto reproductivo, sus movimientos seductivos a menudo implican bastante movimientos hipnóticos y colores llamativos. En algunas especies termina con un complejo paquete de eyaculación que hace más que fertilizar la descendencia.
En el caso de las mariposas, la col blanca Pieris rapae en particular, los científicos han descubierto que la mariposa macho eyacula, un paquete complejo diseñado para liberar esperma, también contiene una dosis de nutrientes valiosos que extienden la vida y que las mariposas que devoran como dulce.
Pero recibir este paquete de bondad tiene un costo: el dominio masculino.
Viene cubierto de un caparazón duro que tarda tres días en digerir, tiempo durante el cual la hembra no puede aparearse nuevamente, dice el biólogo de la Universidad de Cincinnati Nathan Morehouse.
Investigaciones interdisciplinarias recientes dirigidas por Morehouse en Morehouse Research Lab y Nathan Clark, biólogo en el Laboratorio de Investigación Clark en la Universidad de Pittsburgh observaron más de cerca las complejas estructuras y mecanismos dentro de los eyaculados de mariposas masculinas y las respuestas adaptativas en el tracto reproductivo femenino de las mariposas.
Los investigadores esperan que los hallazgos de este estudio ayuden a comprender el ciclo reproductivo humano complejo y los problemas ocasionales que se originan a nivel molecular.
Los autores publicaron sus resultados co-evolutivos en la revista de junio Proceedings of the National Academy of Sciences.
“Como científicos, ya sabíamos que los eyaculados de mariposas masculinas eran estructuras triples complejas que llamamos espermatóforos, compuestas por una envoltura externa, una matriz interna de fluidos y un bolo de esperma”, dice Morehouse de la Universidad de California. “Lo que no sabíamos y descubrimos a través de nuestra investigación es que estas tres estructuras son claramente diferentes en la composición de proteínas, se almacenan por separado en el tracto reproductivo masculino y se transfieren secuencialmente al tracto reproductor femenino durante el apareamiento”.
¿Por qué un proceso tan elaborado para una mariposa tan pequeña? El control sobre la reproducción femenina, dice Morehouse.
Debido a que el espermatóforo ocupa gran parte del tracto reproductivo femenino, no puede aparearse nuevamente hasta que se haya ido. Los machos hacen que sea difícil para ella al envolver el espermatóforo en una cáscara dura. Esta demora beneficia al hombre al asegurar que más esperma fertilice sus óvulos.
Método detrás de una locura
“En este conjunto de especies, y en muchos insectos, tienen lo que se conoce como la última precedencia masculina de esperma”, dice Clark. “Cuando otro macho entra y se aparea, su esperma desplaza el esperma del primer macho o los empuja hacia atrás”.
Ocasionalmente, los fluidos seminales masculinos individuales y las enzimas femeninas no funcionarán juntas de manera eficiente, creando un desequilibrio que puede resultar en una baja fertilización del huevo. Los investigadores dicen que mirar cómo las mariposas femeninas han resuelto este obstáculo puede abrir el telón para corregir desequilibrios similares de proteínas y enzimas en la infertilidad humana.
Utilizando tecnología computarizada de alta tecnología como espectrometría de masas y procesos bioquímicos estándar más antiguos, los investigadores determinaron que los pequeños machos alados transfieren el 13 por ciento de su peso corporal total a través de su complejo espermatóforo durante el proceso de apareamiento. Pero sorprendentemente, solo el 2 por ciento de eso es en realidad esperma.
El resto de las proteínas, carbohidratos, lípidos y otros compuestos desempeña todo tipo de papeles importantes en la reproducción, una de las formas más importantes para que los machos eviten que la hembra vuelva a aparearse durante tres o cuatro días. , dice Morehouse.
Por otro lado, dice que las mujeres se benefician mucho más al aparearse a menudo por una serie de razones:
A las hembras les gusta una variedad en la genética de las crías que producen, ya que algunos genotipos masculinos son mejores que otros y esto le asegura el resultado más exitoso.
Las hembras anhelan los deliciosos nutrientes proteínicos que los machos pasan durante el apareamiento que proporcionan una reparación celular que prolonga la vida, algo así como ir a un spa de mariposas, así que cuanto más, mejor.
Estos nutrientes proteicos también ayudan a las hembras a formar huevos. Estimamos que una hembra que se aparea 2-3 veces puede construir 30-40 por ciento de los huevos que deposita a partir de las proteínas que el macho transfiere durante la cópula. Entonces, los machos están financiando su reproducción.
“Para evitar que una hembra vuelva a formarse, los machos han desarrollado una cáscara externa dura alrededor de los preciosos nutrientes que son especialmente deseables para las hembras para reparar sus células y vivir más tiempo”, dice Clark. “Esta cáscara externa dura se transfiere detrás del bolo de esperma y actúa como un tapón copulatorio que evita que la hembra pueda aparearse de nuevo con otros machos, con la esperanza de asegurar su esperma como el cóctel que fertiliza los óvulos de la hembra cuando los pone”.
¡Espere! No tan rapido
“Me fascinó descubrir que las hembras están muy bien equipadas para digerir rápidamente el regalo nupcial del macho”, dice Camille Meslin-Auclair, bióloga postdoctoral que realizó la mayor parte del análisis trabajando en la Universidad de Pittsburgh. “Aún más fascinantes son las herramientas mecánicas y bioquímicas que posee para disolver esta capa exterior”.
En un giro evolutivo del destino, estas inteligentes hembras han desarrollado una forma extraordinaria de liberarse del control del macho.
“Descubrimos un sorprendente dispositivo mecánico para masticar dentro del tracto reproductivo femenino revestido con una espectacular variedad de estructuras similares a dientes que pueden roer la capa exterior dura en cuestión de horas”, dice Morehouse. “Sin este mecanismo que llamamos cariñosamente la ‘vagina dentata’, probablemente llevaría una semana o más disolver la capa protectora dura solo con sus enzimas”.
Al considerar la reproducción como una fuente de cooperación y conflicto entre los sexos, los investigadores están encontrando pistas de este estudio en un nivel conductual y molecular que puede ser un vínculo importante para resolver ciertas causas inexplicables de la infertilidad humana.
“La reproducción es una interfaz social muy interesante en la que machos y hembras mantienen una conversación”, dice Morehouse. “Esa conversación a menudo comienza con el cortejo, pero no se detiene después de que ocurre el apareamiento.
“Se convierte en una negociación entre las moléculas de ambos sexos para el objetivo compartido de producir descendencia”.
A medida que los investigadores entienden las incompatibilidades entre las mariposas a nivel molecular, planean rastrear cómo estas criaturas evolucionan y desarrollan ciertas enzimas y proteínas para resolver este tira y afloja.
Morehouse y Clark esperan que nuevos descubrimientos finalmente descubran algunos de los misterios de la infertilidad humana que existen en una etapa similar entre los fluidos seminales masculinos y las enzimas reproductivas femeninas.
“Estas mariposas blancas de repollo son una de las mariposas más comunes en el mundo y muy comunes en Cincinnati”, dice Morehouse.
“Hay magia a nuestro alrededor y lo encantador de la ciencia es que a veces las pistas que realmente pueden ayudar con problemas de salud como la infertilidad humana pueden provenir de una mariposa en su propio jardín”.
