El misterio genético que convirtió a una rana africana en un caso único para la ciencia

El descubrimiento sobre el gen dm-w en la rana africana Xenopus laevis redefine la comprensión de la diferenciación sexual en vertebrados, según el Laboratorio de Biología Marina (MBL) y un estudio publicado en PLOS Genetics el 2 de enero de 2026.

El origen de este sistema se remonta a una duplicación genómica completa ocurrida hace cerca de 20 millones de años, que modificó el mecanismo de determinación sexual y aportó nuevas perspectivas sobre los denominados “puntos de inflexión genéticos” en la evolución.

La duplicación genómica generó dos versiones del gen regulador ancestral dmrt1: dmrt1.L y dmrt1.S, de acuerdo con el MBL y el artículo en PLOS Genetics. Desde entonces, cada copia evolucionó de manera diferenciada entre hembras y machos, lo que permitió la aparición de nuevas funciones genéticas sin afectar la supervivencia del animal.

El valor de esta duplicación radica en la redundancia funcional, que posibilitó que una copia perdiera su función original en uno de los sexos—proceso conocido como subfuncionalización—mientras la otra adquiría funciones novedosas, fenómeno denominado neofuncionalización.

En especies emparentadas como Xenopus tropicalis, dmrt1 resulta esencial para la producción de óvulos en hembras. Después de la duplicación, en X. laevis, dmrt1.L conservó su papel crucial en la gametogénesis femenina, mientras dmrt1.S dejó de ser necesario para la fertilidad, como evidenciaron los experimentos de edición genética.

En los machos de X. laevis, dmrt1.L pasó a ser indispensable para la producción normal de espermatozoides, a diferencia de X. tropicalis, donde dmrt1 no era esencial en este proceso. La evolución de dmrt1 evidencia un fuerte contraste funcional entre machos y hembras, ejemplificando la subfuncionalización y neofuncionalización tras la duplicación, según resumen los autores.

El gen dm-w se originó a partir de una duplicación parcial de dmrt1.S, incorporando nuevas regiones reguladoras y secuencias funcionales que le permitieron asumir el control de la diferenciación sexual femenina en X. laevis, desplazando el papel de las variantes originales de dmrt1. Según el MBL, dm-w se estableció como el verdadero “interruptor maestro” que define el sexo en estas ranas.

Desde este evento, la presencia o ausencia de dm-w determina el sexo del individuo de forma irreversible. En X. laevis, este gen es fundamental para el desarrollo ovárico, mientras que en los machos domina la regulación de dmrt1.L.

El estudio dirigido por Lindsey M. Kukoly y Ben Evans detalla que los experimentos de edición genética en ambas especies resultaron clave para comprender este proceso. La desactivación de dmrt1.L en hembras de X. laevis o X. tropicalis provocó esterilidad, aunque la morfología externa se mantuvo normal. Los machos con la misma mutación produjeron esperma en cantidades mínimas y con anomalías, lo que subraya el rol esencial de dmrt1.L en la fertilidad masculina.

Por el contrario, la inactivación de dmrt1.S no alteró la fertilidad de ninguno de los sexos, lo que confirma su carácter prescindible en el sistema actual. Estos resultados demuestran que la pérdida de funcionalidad y el surgimiento de nuevos roles tras la duplicación genética dieron lugar al sistema moderno de determinación sexual en X. laevis.

El concepto de “punto de inflexión genético” resulta clave para entender esta transición. Ben Evans, del Laboratorio de Biología Marina, afirmó: “La regulación de la fertilidad y la diferenciación sexual puede evolucionar con una rapidez increíble, a pesar de los riesgos potencialmente devastadores del cambio”. El estudio documenta que la evolución funcional puede diferir de modo radical entre machos y hembras, y que la transformación de una copia genética originalmente no esencial puede generar una nueva realidad biológica.

El resumen del estudio publicado sostiene: “Nuestros resultados ofrecen un ejemplo sorprendente de cómo la evolución funcional puede variar de forma drástica entre los sexos”. El desplazamiento del rol de dmrt1 en las hembras, junto a la aparición de dm-w, demuestra que ajustes mínimos pueden desencadenar una completa reconfiguración biológica, generando una nueva modalidad para determinar el sexo.

Los autores describen el caso de X. laevis como ilustrativo de la rapidez con que puede transformarse la determinación sexual en vertebrados. Otros grupos animales han vivido procesos similares, en los que genes duplicados o modificados asumen roles clave en la diferenciación sexual, aunque por caminos y con resultados distintos.

Según el MBL, “el mismo gen puede tener funciones radicalmente diferentes, dependiendo de su contexto, específicamente, si ese gen está en un individuo masculino o femenino”. Este caso demuestra que los sistemas de desarrollo pueden experimentar saltos abruptos y de gran impacto al superar ciertos umbrales genéticos.

La investigación fue posible gracias a la colaboración entre el grupo de Ben Evans en la Universidad McMaster y el equipo de Marko Horb en el National Xenopus Resource del Laboratorio de Biología Marina. La infraestructura del MBL y el manejo de líneas genéticamente modificadas permitieron realizar experimentos que no pueden ejecutarse en laboratorios convencionales, según los autores.

El estudio concluye que Xenopus laevis alteró su mecanismo básico de determinación sexual al cruzar un umbral genético específico. Así, la especie ilustra cómo la evolución genética puede reescribir los fundamentos de la biología reproductiva y muestra que un solo gen es capaz de transformar por completo un sistema biológico.