Machos embarazados y otros secretos sobre la reproducción de los caballitos de mar

Todas las especies de la familia Syngnathidae, caballitos de mar, pero también peces pipa y dragones de mar, se caracterizan por una peculiaridad biológica: la gestación masculina, una característica única entre las especies heterógamas, es decir, aquellas que se reproducen mediante la unión de un gameto masculino y uno femenino, y que confían la incubación de los embriones al macho de la especie. Este es un fenómeno extremadamente raro y aún incomprendido. Una investigación recién publicada en Nature Ecology & Evolution revela algunos de sus secretos.

Padres modelo

En los caballitos de mar, los papeles reproductivos de los dos sexos están invertidos: la hembra produce los huevos, como en muchas especies animales, pero luego los implanta en un órgano especializado situado en el vientre del macho, conocido como bolsa incubadora. Ahí son fecundados, y los embriones reciben nutrientes y oxígeno del organismo paterno, como suele ocurrir en el vientre de las madres, hasta que el macho da a luz.

Lo que hace posible este particular proceso biológico en los caballitos de mar es la bolsa incubadora, una innovación evolutiva que desempeña a la vez el papel de útero y placenta, y que experimenta durante el embarazo cambios muy similares a los observados en la placenta femenina de los mamíferos. Al estudiar los procesos que tienen lugar en la bolsa incubadora del caballito de mar mediante técnicas de análisis genómico, un equipo de investigadores chinos y alemanes descubrió varios mecanismos exclusivos de esta especie.

Las rarezas del embarazo masculino

En las especies en las que es la hembra la que lleva el embarazo, las hormonas femeninas, los estrógenos, suelen desempeñar un papel clave a la hora de guiar el desarrollo del feto y de las estructuras necesarias para albergarlo. Los nuevos análisis revelan que no es así en los caballitos de mar: «Nuestros análisis confirman que son los andrógenos, hormonas sexuales masculinas, los que impulsan el desarrollo de los embriones y de la bolsa incubadora», explica Axel Meyer, experto en biología marina de la Universidad de Constanza que ha participado en el estudio. Añade: «Son los andrógenos los que inducen el engrosamiento y la vascularización de la capa cutánea abdominal que produce una estructura similar a la placenta de los mamíferos«.

Otra rareza se refiere al sistema inmunitario de los hipocampos «preñados». En todas las especies que llevan un embarazo, el sistema de defensa del organismo debe reconocer a los embriones y asegurarse de que no los confunde con microorganismos patógenos u otros enemigos a los que hay que derrotar. En las especies vivíparas, que dan a luz a sus crías después de dejarlas desarrollarse dentro de su propio organismo, como los caballitos de mar, es normalmente el gen foxp3 el que se encarga de ello. Pero en los hipocampos macho este gen está completamente ausente. Así pues, los mecanismos por los que esta especie proporciona tolerancia inmunológica al feto siguen siendo un misterio. «Los andrógenos suelen tener efectos inmunosupresores, lo que significa que suprimen las respuestas inmunitarias. Este podría ser un mecanismo que contribuya a esta forma única de inmunotolerancia», argumenta Meyer.

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Pistas evolutivas

Lo que hace interesante el estudio genómico de los caballitos de mar no es solo su inusual dinámica reproductiva. Las características mixtas de la preñez masculina y el hecho de que, en algunas especies de Syngnathidae, no tenga lugar en una bolsa incubadora, sino mediante la puesta de huevos en el lomo o la cola del macho, hacen que estos animales sean perfectos para estudiar la transición evolutiva de las especies ovíparas, como los reptiles y las aves, a las vivíparas, como los mamíferos.

Según los autores del estudio, las etapas de esta historia evolutiva, al menos en los caballitos de mar, incluyeron una primera fase en la que aparecieron huevos pegajosos que se adherían al cuerpo de los machos, que carecían entonces de las bolsas incubadoras, seguida de una segunda etapa en la que se desarrolló el órgano especializado para incubar los huevos dentro del organismo masculino.

«La presencia de diferentes etapas evolutivas dentro de la familia Syngnathidae convierte a los caballitos de mar en un modelo excepcional para estudiar la evolución desde la reproducción ovípara de los ancestros hasta la reproducción vivípara. Gracias a nuestra investigación, ahora comprendemos mejor los mecanismos genéticos, moleculares y celulares que subyacen a este extraordinario experimento evolutivo», concluye Meyer.

Artículo originalmente publicado en WIRED Italia. Adaptado por Alondra Flores.