¿Cómo se realiza el Sexado por ADN?

El sexado de aves es un proceso sencillo. Se parte de una muestra biológica, se analiza en el laboratorio y se concluye si dicha muestra era de un macho o una hembra. Esta descripción, si bien no falta a la verdad, es similar a conformarse con leer el resumen de un libro en lugar de leer el texto original. Si abrimos este libro nos encontraremos con que han sido necesarios millones de años de evolución, décadas de investigación, dos premios Nobel y un equipo de trabajo para llenar ese vacío generado entre el envío de una muestra y la determinación del sexo de nuestro pájaro. En esta entrada del blog mostraremos algunas curiosidades y descifraremos esas incógnitas que giran en torno al sexado molecular de aves.

Lo esencial es invisible a los ojos

Al escribir Saint-Exupery esta frase en “El Principito” parecía vaticinar la descripción del ADN que hicieron Watson y Crick diez años más tarde y les valió su premio Nobel. Cuando no logramos diferenciar machos y hembras por su plumaje o tamaño (entre otros) tenemos que basarnos en su material genético para realizar el sexado (ahora sí) molecular. El ADN, ese misterioso código que resume nuestra historia evolutiva y condiciona quiénes somos, es ahora ese as debajo de la manga que nos permitirá determinar el sexo de las aves. Nuestra labor en el laboratorio de biología molecular es hacer visible “lo esencial” y concluir si ese ADN pertenece a un macho o una hembra. ¿Cómo lo hacemos? Primero debemos encontrar una región del ADN que permita diferenciar a los machos de las hembras (un marcador genético) y posteriormente tenemos que poder visualizar este marcador para asignar el sexo a la muestra analizada.

Una fábrica de ADN en una gota de agua

El marcador genético empleado para el sexado molecular se denomina CHD (una forma más sencilla de llamar al gen de la proteína cromohelicasa de unión al ADN) y, como cabría esperar, se encuentra en los cromosomas sexuales Z y W. Su función es similar en ambos cromosomas, pero el segmento de ADN que encontramos en cada cromosoma difiere en su tamaño: he aquí la diferencia que necesitamos para identificar a machos y hembras a nivel molecular.  Las hembras tendrán un fragmento “grande” y otro “pequeño” pertenecientes a los cromosomas Z y W (respectivamente), mientras que los machos tendrán tan sólo copias del fragmento “grande” localizado en las dos copias del cromosoma Z del que son portadores.

Considerando que cada célula contiene unos dos metros de ADN, que el fragmento de CHD no llegaría al micrómetro (una milésima parte de un milímetro) y que cada muestra analizada contiene miles de células ¿cómo logramos distinguir entre tamaños “grandes” y “pequeños” de las copias de CHD? Encontrar una aguja en un pajar parece una ardua tarea, pero encontrarla si tenemos millones de agujas en el mismo pajar parece facilitar el reto. Algo similar se hace en el laboratorio de biología molecular y en un volumen inferior al de una gota de agua: fabricamos millones de copias idénticas a las de los fragmentos de CHD que hay en el ADN que extraemos de las muestras recibidas. El bioquímico estadounidense Kary B. Mullis pensó en cómo hacerlo y su hallazgo (acuñado como Reacción en Cadena de la Polimerasa o PCR por su acrónimo en inglés) le sirvió para recibir el premio Nobel de Química en 1993. Las PCRs se basan en ciclos de temperatura (calentamiento y enfriamiento a temperaturas y tiempo controlados) y se realizan en unos aparatos que, haciendo honor a su función, se denominan termocicladores.

Estas “thermomixes” del ADN generan millones de copias de fragmentos del marcador CHD. Una vez terminada la PCR, hemos de poder determinar si en esa “gota de agua” hay fragmentos “grandes” o “pequeños” del marcador CHD y, de esta forma, determinar el sexo de cualquier especie. Para ello colocamos los productos de PCR en un medio sólido derivado del agar (la misma sustancia con la que se fabrican las gominolas) y sometemos las moléculas de ADN a un campo eléctrico. A esta técnica la denominamos electroforesis y gracias a ella se logran separar las moléculas de ADN “grandes” y “pequeñas” en función de su tamaño (el cual está en última instancia directamente relacionado con la carga eléctrica de las moléculas). Como resultado, los machos presentan únicamente una banda de ADN en el gel de agarosa (fragmentos “grandes” de CHD, todos del mismo tamaño) y las hembras presentarán dos bandas (fragmentos “grandes” y “pequeños” de CHD).

Por tanto, cada vez que reciba un informe de sexado molecular piense que el trabajo de dos premios Nobel y un equipo de profesionales y expertos en biología molecular, se culmina con poner el ADN de su pájaro en una bandeja de gominola.