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¿Por qué los padres mayores podrían transmitir más mutaciones a la descendencia?

Los científicos describen por qué los machos de frutas mayores tienen más probabilidades de transmitir mutaciones a su descendencia en un nuevo estudio, que podría arrojar luz sobre el riesgo de enfermedades genéticas en humanos.

El sistema reproductivo masculino actúa como punto de acceso para la aparición de nuevos genes. Esto probablemente explica por qué se heredan más mutaciones nuevas de los padres que de las madres.

Sin embargo, esto no explica por qué los padres mayores transmiten mutaciones con más frecuencia que los hijos menores. Los mecanismos que pueden ser la base de estas tendencias bien documentadas han sido un misterio durante mucho tiempo, según el estudio.

Investigadores de la Universidad Rockefeller de los Estados Unidos estudiaron las mutaciones que se producen durante la producción de espermatozoides a partir de células germinales, conocidas como espermatogénesis. Descubrieron que las mutaciones son comunes en los testículos de moscas de la fruta jóvenes y viejas, pero más abundantes en moscas que son más viejas desde el principio.

Los resultados han sido publicados en la revista Nature Ecology & Evolution.

Además, muchas de estas mutaciones parecen eliminarse en las moscas de la fruta más jóvenes durante la espermatogénesis por los mecanismos de reparación genómica del cuerpo, pero no se fijan en los testículos de las moscas más viejas.

“Estábamos tratando de probar si la línea germinal más antigua es menos eficiente para corregir mutaciones, o si la línea germinal más antigua está comenzando a mutar más”, dijo el primer autor Evan Witt.

«Nuestros resultados indican que, de hecho, son ambas cosas. En cada etapa de la espermatogénesis, hay más mutaciones en la molécula de ARN en las moscas más viejas que en las moscas más jóvenes», dijo Witt.

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Los genomas mantienen su orden mediante unos pocos mecanismos de reparación.

Cuando se trata de los testículos, tienen que trabajar horas extras; Los testículos tienen la tasa más alta de expresión génica de cualquier órgano. Además, los genes que se expresan mucho en la espermatogénesis tienden a tener menos mutaciones que los genes que no lo son.

Suena ilógico, pero tiene sentido, según el estudio. Una teoría sobre por qué los testículos expresan tantos genes, según el estudio, es que puede ser algún tipo de mecanismo de vigilancia genómica, una forma de detectar y luego eliminar mutaciones problemáticas.

Pero cuando se trataba de espermatozoides más viejos, los investigadores encontraron que el golpe parecía desvanecerse. Investigaciones anteriores sugieren que un mecanismo de reparación defectuoso relacionado con la transcripción, que solo repara los genes transcritos, podría ser el responsable.

Para obtener estos resultados, los científicos realizaron la secuenciación unicelular del ARN de los testículos de unas 300 moscas de la fruta, aproximadamente la mitad de ellas jóvenes (48 horas) y la otra mitad (25 días), avanzaron en la línea de estudio en la que comenzó. 2019 según el estudio.

Para comprender si las mutaciones que detectaron eran somáticas, heredadas de los padres de las moscas o de novo, que surgieron en la línea germinal de moscas individuales, secuenciaron el genoma de cada mosca.

Pudieron documentar que cada mutación era un verdadero original.

«Podemos decir directamente que esta mutación no estaba presente en el ADN de la misma mosca en sus células somáticas», dijo Witt. «Sabemos que es una mutación de novo».

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Este enfoque poco convencional, inferir mutaciones genéticas a partir de secuencias de ARN de una sola célula y luego compararlas con datos genéticos, permitió a los investigadores relacionar las mutaciones con el tipo de célula en la que ocurrieron.

«Es una buena manera de comparar la carga mutacional entre los tipos de células, porque se pueden seguir a través del proceso de espermatogénesis», dijo Witt.

Witt dijo que el siguiente paso es extender el análisis a más grupos de edad de moscas y probar si este mecanismo de reparación transcripcional puede ocurrir o no, y si lo hace, identificar las vías responsables.

«¿Qué genes realmente marcan la diferencia entre moscas grandes y pequeñas en términos de reparación de mutaciones?» preguntó Witt.

Debido a que las moscas de la fruta tienen una tasa de reproducción tan alta, según el estudio, investigar sus patrones de mutación podría proporcionar nuevos conocimientos sobre el impacto de las nuevas mutaciones en la salud y el desarrollo humanos.

“Se desconoce en gran medida si la línea germinal de los machos más mutados es más o menos fértil que la cepa menos mutada.

«Solo se ha hecho a nivel de población, por lo que se ha investigado mucho. Si las personas heredan más mutaciones de padres mayores, aumentan las probabilidades de desarrollar nuevos trastornos genéticos o ciertos tipos de cáncer», dijo Witt.