El extraordinario caso de los feroces topos hembra con genitales testiculares

Rafael Jim¨¦nez Medina aprendi¨® a cazar a los escurridizos topos ib¨¦ricos de los campos del sur de Espa?a, cuando era un joven estudiante de doctorado en gen¨¦tica en la Universidad de Granada, en los a?os ochenta. Fue un cazador local de topos ib¨¦ricos (Talpa occidentalis) el que le ense?¨® c¨®mo capturar a estos animales solitarios, agresivos y territoriales, que excavan galer¨ªas y laberintos subterr¨¢neos en los prados de la pen¨ªnsula Ib¨¦rica, especialmente en aquellos con su...

Rafael Jim¨¦nez Medina aprendi¨® a cazar a los escurridizos topos ib¨¦ricos de los campos del sur de Espa?a, cuando era un joven estudiante de doctorado en gen¨¦tica en la Universidad de Granada, en los a?os ochenta. Fue un cazador local de topos ib¨¦ricos (Talpa occidentalis) el que le ense?¨® c¨®mo capturar a estos animales solitarios, agresivos y territoriales, que excavan galer¨ªas y laberintos subterr¨¢neos en los prados de la pen¨ªnsula Ib¨¦rica, especialmente en aquellos con suelos blandos y ricos en lombrices de tierra, su alimento predilecto. Aunque su faena puede ser beneficiosa para el suelo, al airearlo o mezclarlo, su presencia y movimiento constante en terrenos cultivados los hacen blanco de la ira de agricultores, que contratan cazadores para deshacerse de ellos.

Pero el inter¨¦s de Jim¨¦nez Medina en capturar estos mam¨ªferos subterr¨¢neos era otro. Su proyecto de doctorado consist¨ªa en visualizar y analizar sus cromosomas, una tarea que implicaba la recolecci¨®n y preparaci¨®n de muestras derivadas de los test¨ªculos de los machos. Durante este proceso, sin embargo, se enfrent¨® con un problema curioso: cuando realizaba la disecci¨®n de algunos topos que reconoc¨ªa como machos y los analizaba en el laboratorio, resultaban ser gen¨¦ticamente hembras; es decir, sus cromosomas sexuales eran XX (hembra) y no XY (macho).

La confusi¨®n era generada, ahora sabemos, por la inusual composici¨®n de los ¨®rganos sexuales reproductivos de las hembras topo. En contraste con la mayor¨ªa de los mam¨ªferos hembra, que solo tienen ovarios, las del topo ib¨¦rico tienen, adem¨¢s de esos mismos ovarios funcionales, un tejido testicular que se asemeja en anatom¨ªa a los test¨ªculos de un macho, aunque funcionalmente difiere de ellos: produce testosterona, pero no espermatozoides. A estos ¨®rganos, compuestos por una parte ov¨¢rica y por otra testicular, se les conoce como ovotestes.

Adem¨¢s, las hembras topo tienen un cl¨ªtoris cubierto de prepucio y con un aspecto alargado que lo asemeja a un pene; y es a trav¨¦s de este prepucio por donde orinan. Otro aspecto anat¨®mico singular es que durante la etapa juvenil de estas hembras el orificio vaginal se mantiene cerrado. Las caracter¨ªsticas anat¨®micas peculiares de las hembras topo impactaron tanto a Jim¨¦nez Medina que, despu¨¦s del doctorado, decidi¨® dejar de lado su labor de an¨¢lisis cromos¨®mico para sumergirse de lleno en el estudio del enigm¨¢tico desarrollo sexual de estos animales. Su trabajo, y el de otros colegas a lo largo de las ¨²ltimas d¨¦cadas, convertir¨ªan a esta peque?a especie de mam¨ªfero (que cabe en la palma de una mano) en un modelo para el estudio de la masculinizaci¨®n femenina y los mecanismos biol¨®gicos que la subyacen.

Hienas y peces

Estas y otras hembras con rasgos t¨ªpicamente masculinos (como la hiena moteada) ¡°se han convertido en los paradigmas de la masculinizaci¨®n femenina¡±, escriben Jim¨¦nez Medina y sus colegas en un art¨ªculo en el Annual Review of Animal Biosciences de 2023, en el que discuten los frutos y los retos de estudiar la anatom¨ªa y el comportamiento de estas criaturas. Estos casos excepcionales, adem¨¢s, nos invitan ¡°a reconsiderar los conceptos de feminidad y masculinidad¡± en el campo de la biolog¨ªa reproductiva, agregan los autores en el art¨ªculo.

La presencia de caracter¨ªsticas sexuales tanto masculinas como femeninas en un solo organismo ha sido documentada en muchas especies de invertebrados y peces, pero en mam¨ªferos este fen¨®meno est¨¢ principalmente restringido a casos aislados; es decir, reportes de individuos, pero no generalidades de una especie. Esta amalgama anat¨®mica ha sido incluso descrita en humanos, desde hace siglos: ya en la antigua Grecia est¨¢n documentadas intervenciones quir¨²rgicas a pacientes con genitales ambiguos.

Anteriormente llamado hermafrodismo (en referencia a Hermafrodito, un personaje de la mitolog¨ªa griega con pechos voluptuosos y genitales externos masculinos), el t¨¦rmino que ahora se usa para describir a los individuos con estas caracter¨ªsticas es intersexual, explica la genetista molecular Francisca Mart¨ªnez Real, del Instituto Max Planck de Gen¨¦tica Molecular, en Berl¨ªn.

La particularidad de los topos, sin embargo, es que esta intersexualidad no ocurre en unos pocos individuos: es la norma en las hembras. Y no es algo exclusivo de los topos ib¨¦ricos: se ha identificado en ocho especies de topos, incluido el ib¨¦rico, y en una especie de desmanes, mam¨ªferos parecidos a los topos que viven cerca de ambientes acu¨¢ticos, como r¨ªos y lagos. Estas caracter¨ªsticas masculinas proveen a estas hembras de herramientas para sobrevivir en entornos extremos.

El poder de la testosterona

Una consecuencia clave de la presencia de ovotestes en las hembras topo es su alta producci¨®n de testosterona, la principal hormona sexual de los machos (esencial para el desarrollo del crecimiento y las caracter¨ªsticas masculinas), que influye directamente en su anatom¨ªa y comportamiento. Pero la producci¨®n de testosterona es estacional, variando conforme el tama?o del tejido testicular en los ovotestes cambia a lo largo del a?o, explica Mart¨ªnez Real, quien empez¨® a estudiar el control del desarrollo sexual en mam¨ªferos en el laboratorio de Jim¨¦nez Medina, a principios de este siglo.

A finales del oto?o, durante el invierno y principios de la primavera, la vida se vuelve m¨¢s f¨¢cil para estos topos, pues el terreno se va llenando de lombrices. En esta ¨¦poca, la parte testicular de los ovotestes es m¨¢s peque?a y, por tanto, las hembras son menos agresivas. Entre septiembre y mayo (y de manera particularmente intensa entre noviembre y marzo) es cuando las hembras permiten que los machos entren en su territorio para la c¨®pula, explica Jim¨¦nez Medina. Fuera del periodo de apareamiento, las interacciones entre ambos sexos se reducen principalmente a enfrentamientos territoriales.

En los meses de verano, las cosas se complican. En esta ¨¦poca de terreno seco y duro, y alimento escaso, es m¨¢s dif¨ªcil excavar t¨²neles y galer¨ªas, y es entonces cuando se necesita m¨¢s fuerza. La parte testicular de los ovotestes se agranda y los niveles de testosterona en sangre en las hembras alcanzan en promedio 2,62 nanogramos por mililitro, en adultas, y 5,5 en juveniles. Son cifras en el mismo orden de magnitud que los machos en esa misma ¨¦poca: 4,9 en adultos y 3,9 en juveniles. A modo de comparaci¨®n, una mujer adulta tiene niveles de testosterona de alrededor de 0,5, equivalente a una d¨¦cima parte de los que presenta un hombre adulto en promedio (alrededor de 5 nanogramos por mililitro).

?C¨®mo ocurren estas variaciones estacionales en la producci¨®n de testosterona en estas hembras? Es una pregunta a¨²n sin respuesta, que Jim¨¦nez Medina y sus colegas est¨¢n actualmente investigando. Lo que s¨ª est¨¢ claro es que disponer de esos niveles de testosterona permite a las hembras topo alcanzar el grado de musculaci¨®n necesario para hacer su trabajo: construir sus galer¨ªas, hacer su zona de caza para atrapar lombrices y defender su territorio. ¡°Es impresionante la musculatura que tienen. Cuando uno hace una disecci¨®n de un topo (ya sea hembra o macho) y le quita la piel, lo que queda a la vista es el cuerpo de un fisicoculturista¡±, dice Jim¨¦nez Medina.

¡°La testosterona est¨¢ vinculada a la agresividad en todo tipo de mam¨ªferos y otros vertebrados¡±, se?ala Jenny Graves, genetista evolutiva de la Universidad La Trobe, en Australia, que ha estudiado la determinaci¨®n sexual en mam¨ªferos. Aunque en la mayor¨ªa de las especies de mam¨ªferos el macho es el m¨¢s grande, el m¨¢s fuerte y el m¨¢s agresivo, dice Graves, es muy interesante ver ejemplos como el de los topos, en donde la selecci¨®n natural ha hecho que las hembras protejan su territorio.

Reacomodos en el genoma

En los mam¨ªferos el sexo se determina gen¨¦ticamente, por lo que la intersexualidad de las hembras topo debe tener una base gen¨¦tica. En busca de pistas, Mart¨ªnez Real y Jim¨¦nez Medina fueron parte de un equipo que analiz¨® el genoma del topo ib¨¦rico y el de uno de sus parientes, el topo de nariz estrellada (Condylura cristata), cuyas hembras tambi¨¦n desarrollan ovotestes. El equipo encontr¨® que los genomas de ambas especies tienen alteraciones que afectan la actividad de genes clave involucrados en la producci¨®n de testosterona y en el desarrollo de test¨ªculos, modificando cu¨¢ndo y cu¨¢nto se encienden y apagan esos genes en los ¨®rganos sexuales de las hembras, seg¨²n informaron en un art¨ªculo en Science de 2020.

Una de estas alteraciones afecta la actividad de un gen llamado CYP17A1, que codifica una enzima que controla la producci¨®n de hormonas sexuales masculinas, incluyendo la testosterona. Los topos ib¨¦ricos y los de nariz estrellada tienen tres copias de este gen, mientras que la mayor¨ªa de los mam¨ªferos solo tiene una. Pero las dos copias adicionales del gen no funcionan; el cambio importante se encuentra en una copia extra y modificada de una secuencia de ADN cercana que regula la actividad del gen. Esta modificaci¨®n en los elementos regulatorios incrementa la actividad de CYP17A1 tanto en los test¨ªculos de los machos como en el tejido testicular de los ovotestes de las hembras, lo que deriva en una mayor producci¨®n de testosterona en ambos sexos.

Adem¨¢s, en mam¨ªferos hay otro gen, CYP19A1, que com¨²nmente se encuentra activo solo en los ovarios y que convierte la testosterona en hormonas femeninas. Este gen podr¨ªa echar atr¨¢s los efectos de la mayor producci¨®n de testosterona debido a los cambios en el gen CYP17A1. Sin embargo, en los topos, CYP19A1 solo est¨¢ activo en la parte ov¨¢rica de los ovotestes, pero no en la testicular, por lo que no interfiere con la producci¨®n de testosterona.

Una tercera alteraci¨®n afecta la actividad de otro gen, conocido como FGF9, que contribuye al desarrollo de los test¨ªculos en mam¨ªferos. Tanto el topo ib¨¦rico como el topo de nariz estrellada tienen un pedazo de ADN al rev¨¦s en una regi¨®n clave para la regulaci¨®n de este gen. A consecuencia de esto, Mart¨ªnez Real y sus colegas encontraron que el gen se encuentra activo en los ¨®rganos sexuales reproductivos de las hembras durante el desarrollo embrionario, cuando en otros mam¨ªferos solo est¨¢ activo en los machos. Su actividad retrasa el desarrollo ov¨¢rico y favorece el desarrollo de tejido testicular de lo que m¨¢s adelante ser¨¢n ovotestes, explica Mart¨ªnez Real.

Cuando estas alteraciones gen¨¦ticas fueron introducidas en ratones, distintos experimentos comprobaron que desempe?an un papel en el desarrollo de hembras con rasgos masculinizados. Los ratones (machos y hembras) a los que se les introdujo la copia extra de la secuencia que regula la actividad de CYP17A1 produjeron mayores cantidades de testosterona: las hembras generaron el doble que las hembras cuyos genomas no fueron alterados, y los machos tres veces m¨¢s que los machos sin alteraci¨®n. Por su parte, ratones hembra a las que se les hizo una alteraci¨®n gen¨¦tica para aumentar la actividad del gen FGF9, similar a la actividad incrementada de ese gen en los topos, desarrollaron test¨ªculos.

Distintas formas de ser hembra

?La presencia de ovotestes, grandes m¨²sculos y comportamiento agresivo hacen menos hembras a estas hembras topo? Para Jim¨¦nez Medina, la respuesta es no. ¡°Desde un punto de vista biol¨®gico, lo m¨¢s femenino es conseguir ser madre¡±, dice, ya que el objetivo de que existan las formas sexuales hembra y macho es llevar a cabo la reproducci¨®n sexual. Y las hembras de topo cumplen este rol sin ning¨²n problema: tienen alrededor de cuatro cr¨ªas al a?o, a las que cuidan y amamantan durante aproximadamente un mes. ¡°Construyen un nido nuevo, especialmente habilitado para parir y amamantar a sus cr¨ªas,¡± cuenta Jim¨¦nez Medina, y lo hacen utilizando capas de hojas secas que probablemente sirven para garantizar la impermeabilidad y el aislamiento t¨¦rmico.

Adem¨¢s, las hembras topo son amamantadoras muy eficientes. Sus cr¨ªas incrementan su peso al nacer de alrededor de 3 gramos a 45 gramos despu¨¦s de un mes de lactancia, lo que quiz¨¢s refleja la alta calidad de la leche materna. Hembras con un peso promedio de 53 gramos pueden producir en promedio camadas de 144 gramos al destete, lo que sugiere un esfuerzo reproductivo superior al de otras hembras de mam¨ªferos con las que las han comparado; en concreto, con diversas especies de musara?as.

As¨ª, las hembras topo dejan claro que no hay una sola forma de ser hembra en t¨¦rminos biol¨®gicos y que, en casos excepcionales, el desarrollo de rasgos masculinizados podr¨ªa estar relacionado con la adaptaci¨®n a un ambiente poco amigable, como es vivir bajo la tierra.

Kay Holekamp, ec¨®loga del comportamiento de la Universidad Estatal de Michigan, que lleva d¨¦cadas estudiando a las hembras de hiena moteada, considera que tanto ellas como las hembras topo son una extra?a mezcla de caracter¨ªsticas. Decir que estas hembras est¨¢n masculinizadas ¡°es solo una fracci¨®n de la historia¡±, agrega. Hay aspectos de su sistema nervioso y sus repertorios de comportamiento que no est¨¢n masculinizados en absoluto y que ¡°son muy femeninos¡±. ¡°Lo interesante de estos animales es que, en ¨²ltima instancia, son quimeras¡±, concluye.

Este art¨ªculo apareci¨® originalmente en Knowable en espa?ol, una publicaci¨®n sin ¨¢nimo de lucro dedicada a poner el conocimiento cient¨ªfico al alcance de todos.

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