¿Cuál es el número máximo de progenitores biológicos que puede tener un organismo?
Hay familias de todas las formas y tamaños, y no todos los padres están biológicamente emparentados con sus hijos. Pero la mayoría de las personas tienen dos padres genéticos, de los que han heredado su ADN. Sin embargo, un número muy reducido de personas tiene técnicamente tres progenitores genéticos y, dependiendo de la definición de "progenitor", otros organismos tienen muchos más.
¿Cuál es el número máximo de progenitores que puede tener un organismo? Algunos animales pueden tener hasta tres progenitores genéticos, las plantas al menos tres y las bacterias multitud.
Los seres humanos y la mayoría de los animales se reproducen sexualmente. Un espermatozoide de un progenitor y un óvulo de otro combinan su ADN para crear una nueva célula. Esa célula se divide una y otra vez para convertirse en un nuevo individuo.
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En casos muy raros, un ser humano puede heredar material genético de tres progenitores en total: de dos espermatozoides y un óvulo, o de dos óvulos y un espermatozoide. Esto último ocurre mediante un procedimiento llamado terapia de sustitución mitocondrial. La mayor parte del ADN se almacena en el núcleo de la célula. Pero en los óvulos, parte del ADN también se almacena en una parte de la célula llamada mitocondria. Cuando el ADN mitocondrial está dañado, puede provocar infertilidad o enfermedades musculares y neurológicas graves en los niños.
Para ayudar a las familias que se enfrentan a estos retos, los investigadores han empezado a sustituir el ADN mitocondrial de un óvulo por ADN mitocondrial sano de otro. En la última década han nacido unos cuantos niños de esta forma, aunque el número exacto no es público por razones de privacidad. Menos del 1% de su ADN total procede del óvulo donado.
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Los seres humanos y otros animales también podrían, en casos extremadamente raros, tener tres progenitores genéticos por casualidad, si dos espermatozoides de progenitores distintos consiguen fecundar el mismo óvulo. Este fenómeno, denominado polispermia, es poco frecuente porque el óvulo empieza a bloquear a otros espermatozoides microsegundos después de la fecundación, explicó Ueli Grossniklaus, profesor de genética del desarrollo vegetal en la Universidad de Zúrich (Suiza). Aunque puede ocurrir, dijo, "normalmente la progenie muere".
Grossniklaus explicó que cuando los animales combinan ADN, el proceso se organiza mediante unas estructuras llamadas centriolos. El proceso de reproducción funciona con dos centriolos -uno del óvulo y otro del espermatozoide-, pero no con tres. "Los mamíferos triploides no pueden sobrevivir", explica Grossniklaus a Live Science. "Pero si, por ejemplo, sólo una parte del cuerpo es triploide, puede funcionar".
Por lo general, cuando una célula triploide se divide -en tres células en lugar de las dos habituales-, las nuevas células no tendrán la mezcla adecuada de material genético para sobrevivir. A veces, sin embargo, algunas sí. El niño puede acabar teniendo ADN de un espermatozoide en algunas partes de su cuerpo y ADN de otro, o de ambos, en otras. Esta mezcla, una forma de mosaicismo genético, es muy rara. Se ha documentado en niños humanos (con graves discapacidades intelectuales y físicas), así como en embriones de caballos y bovinos. En los casos que conocemos, explica Grossniklaus, ambos espermatozoides procedían del mismo progenitor. Sin embargo, técnicamente también podría ocurrir con espermatozoides de dos progenitores distintos.
Algunas salamandras del linaje Ambystoma también tienen múltiples progenitores, según un estudio de 2017 publicado en la revista Genome Biology and Evolution. Estas salamandras solo tienen crías hembras, pero se aparean con machos de otras especies del género Ambystoma. Cuando una hembra se aparea, conserva algunos de los genes del macho, mientras que descarta otros. Tras estudiar una hembra con un genoma triploide, o tres copias "extra" del genoma de tres especies de machos diferentes, los investigadores descubrieron que cada padre había contribuido por igual a la hija.
"En su mayor parte está equilibrado", afirmó en un comunicado Kyle McElroy, primer autor del estudio y biólogo de la Universidad Estatal de Iowa. "Los tres genomas se expresan mayoritariamente por igual en este híbrido".
Las plantas, en cambio, pueden tener tres progenitores genéticos que contribuyen a todas las células de su cuerpo "porque las plantas no tienen centríolos", explica Grossniklaus. Para buscar plantas con más de dos progenitores, Grossniklaus experimentó con maíz; esa investigación se publicó en la revista Current Biology. Cada grano de maíz es un óvulo fertilizado; dejó que cada uno se convirtiera en un embrión y luego los examinó. Gracias a la forma en que organizó su experimento, pudo distinguir a los progenitores fecundantes. "Uno de ellos era una semilla triploide, así que debía tener dos padres", afirma. Otro grupo de investigación encontró células con tres progenitores en Arabidopsis thaliana, una planta de mostaza muy estudiada.
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Pero, ¿pueden las plantas tener más de tres padres? "Creo que es posible", dijo Grossniklaus, "pero se necesitaría algún tipo de mutación". El esperma de las plantas en el polen llega a los óvulos en las flores a través de los tubos polínicos; la mayoría de los óvulos tienen un solo tubo, pero algunos tienen dos. Para tener más de tres progenitores, según la hipótesis de Grossniklaus, una planta necesitaría adquirir mutaciones genéticas para producir más tubos. Es posible que esto ocurra en otras especies, pero si es así, no se ha estudiado.
En las bacterias, el significado mismo de "padre" e "hijo" se complica. Las bacterias son organismos unicelulares que se reproducen principalmente de forma asexual, dividiéndose. Cuando una célula se divide en dos, "los padres se convierten en hijos", explica Susan Rosenberg, genetista bacteriana del Baylor College of Medicine de Houston. A veces, los investigadores llaman madre a una de las nuevas células e hija a la otra. Pero para las bacterias, "hijo" es un término un tanto arbitrario; la línea que separa al padre del abuelo no es obvia.
Para complicarlo aún más, las bacterias también adquieren ADN entre ellas y de los virus. "Tengo la sensación de que cualquiera del que obtengas ADN, a menos que se trate de una enfermedad, es probablemente tu progenitor", dijo Rosenberg a Live Science. "Todos los contribuyentes tienen alguna pequeña parte de parentesco". Usando esa definición, Rosenberg dijo, "las bacterias podrían tener potencialmente miles de padres - pero no por lo general al mismo tiempo".
En plantas y animales, el número máximo de progenitores es limitado porque cada individuo tiene un principio y un final claros. Pero no hay un momento claro en el que una bacteria se convierta en un nuevo individuo. Según Rosenberg, esto significa que el número máximo de progenitores de una bacteria es sorprendentemente grande: sólo está limitado por el número total de genes que un nuevo progenitor podría sustituir.
