El extraordinario caso de los feroces topos hembra con genitales testiculares

Rafael Jiménez Medina aprendió a cazar a los escurridizos topos ibéricos de los campos del sur de España, cuando era un joven estudiante de doctorado en genética en la Universidad de Granada, en los años ochenta. Fue un cazador local de topos ibéricos (Talpa occidentalis) el que le enseñó cómo capturar a estos animales solitarios, agresivos y territoriales, que excavan galerías y laberintos subterráneos en los prados de la península Ibérica, especialmente en aquellos con suelos blandos y ricos en lombrices de tierra, su alimento predilecto. Aunque su faena puede ser beneficiosa para el suelo, al airearlo o mezclarlo, su presencia y movimiento constante en terrenos cultivados los hacen blanco de la ira de agricultores, que contratan cazadores para deshacerse de ellos.

Pero el interés de Jiménez Medina en capturar estos mamíferos subterráneos era otro. Su proyecto de doctorado consistía en visualizar y analizar sus cromosomas, una tarea que implicaba la recolección y preparación de muestras derivadas de los testículos de los machos. Durante este proceso, sin embargo, se enfrentó con un problema curioso: cuando realizaba la disección de algunos topos que reconocía como machos y los analizaba en el laboratorio, resultaban ser genéticamente hembras; es decir, sus cromosomas sexuales eran XX (hembra) y no XY (macho).

La confusión era generada, ahora sabemos, por la inusual composición de los órganos sexuales reproductivos de las hembras topo. En contraste con la mayoría de los mamíferos hembra, que solo tienen ovarios, las del topo ibérico tienen, además de esos mismos ovarios funcionales, un tejido testicular que se asemeja en anatomía a los testículos de un macho, aunque funcionalmente difiere de ellos: produce testosterona, pero no espermatozoides. A estos órganos, compuestos por una parte ovárica y por otra testicular, se les conoce como ovotestes.

Además, las hembras topo tienen un clítoris cubierto de prepucio y con un aspecto alargado que lo asemeja a un pene; y es a través de este prepucio por donde orinan. Otro aspecto anatómico singular es que durante la etapa juvenil de estas hembras el orificio vaginal se mantiene cerrado. Las características anatómicas peculiares de las hembras topo impactaron tanto a Jiménez Medina que, después del doctorado, decidió dejar de lado su labor de análisis cromosómico para sumergirse de lleno en el estudio del enigmático desarrollo sexual de estos animales. Su trabajo, y el de otros colegas a lo largo de las últimas décadas, convertirían a esta pequeña especie de mamífero (que cabe en la palma de una mano) en un modelo para el estudio de la masculinización femenina y los mecanismos biológicos que la subyacen.

Hienas y peces

Estas y otras hembras con rasgos típicamente masculinos (como la hiena moteada) “se han convertido en los paradigmas de la masculinización femenina”, escriben Jiménez Medina y sus colegas en un artículo en el Annual Review of Animal Biosciences de 2023, en el que discuten los frutos y los retos de estudiar la anatomía y el comportamiento de estas criaturas. Estos casos excepcionales, además, nos invitan “a reconsiderar los conceptos de feminidad y masculinidad” en el campo de la biología reproductiva, agregan los autores en el artículo.

La presencia de características sexuales tanto masculinas como femeninas en un solo organismo ha sido documentada en muchas especies de invertebrados y peces, pero en mamíferos este fenómeno está principalmente restringido a casos aislados; es decir, reportes de individuos, pero no generalidades de una especie. Esta amalgama anatómica ha sido incluso descrita en humanos, desde hace siglos: ya en la antigua Grecia están documentadas intervenciones quirúrgicas a pacientes con genitales ambiguos.

Anteriormente llamado hermafrodismo (en referencia a Hermafrodito, un personaje de la mitología griega con pechos voluptuosos y genitales externos masculinos), el término que ahora se usa para describir a los individuos con estas características es intersexual, explica la genetista molecular Francisca Martínez Real, del Instituto Max Planck de Genética Molecular, en Berlín.

La particularidad de los topos, sin embargo, es que esta intersexualidad no ocurre en unos pocos individuos: es la norma en las hembras. Y no es algo exclusivo de los topos ibéricos: se ha identificado en ocho especies de topos, incluido el ibérico, y en una especie de desmanes, mamíferos parecidos a los topos que viven cerca de ambientes acuáticos, como ríos y lagos. Estas características masculinas proveen a estas hembras de herramientas para sobrevivir en entornos extremos.

El poder de la testosterona

Una consecuencia clave de la presencia de ovotestes en las hembras topo es su alta producción de testosterona, la principal hormona sexual de los machos (esencial para el desarrollo del crecimiento y las características masculinas), que influye directamente en su anatomía y comportamiento. Pero la producción de testosterona es estacional, variando conforme el tamaño del tejido testicular en los ovotestes cambia a lo largo del año, explica Martínez Real, quien empezó a estudiar el control del desarrollo sexual en mamíferos en el laboratorio de Jiménez Medina, a principios de este siglo.

A finales del otoño, durante el invierno y principios de la primavera, la vida se vuelve más fácil para estos topos, pues el terreno se va llenando de lombrices. En esta época, la parte testicular de los ovotestes es más pequeña y, por tanto, las hembras son menos agresivas. Entre septiembre y mayo (y de manera particularmente intensa entre noviembre y marzo) es cuando las hembras permiten que los machos entren en su territorio para la cópula, explica Jiménez Medina. Fuera del periodo de apareamiento, las interacciones entre ambos sexos se reducen principalmente a enfrentamientos territoriales.

En los meses de verano, las cosas se complican. En esta época de terreno seco y duro, y alimento escaso, es más difícil excavar túneles y galerías, y es entonces cuando se necesita más fuerza. La parte testicular de los ovotestes se agranda y los niveles de testosterona en sangre en las hembras alcanzan en promedio 2,62 nanogramos por mililitro, en adultas, y 5,5 en juveniles. Son cifras en el mismo orden de magnitud que los machos en esa misma época: 4,9 en adultos y 3,9 en juveniles. A modo de comparación, una mujer adulta tiene niveles de testosterona de alrededor de 0,5, equivalente a una décima parte de los que presenta un hombre adulto en promedio (alrededor de 5 nanogramos por mililitro).

¿Cómo ocurren estas variaciones estacionales en la producción de testosterona en estas hembras? Es una pregunta aún sin respuesta, que Jiménez Medina y sus colegas están actualmente investigando. Lo que sí está claro es que disponer de esos niveles de testosterona permite a las hembras topo alcanzar el grado de musculación necesario para hacer su trabajo: construir sus galerías, hacer su zona de caza para atrapar lombrices y defender su territorio. “Es impresionante la musculatura que tienen. Cuando uno hace una disección de un topo (ya sea hembra o macho) y le quita la piel, lo que queda a la vista es el cuerpo de un fisicoculturista”, dice Jiménez Medina.

“La testosterona está vinculada a la agresividad en todo tipo de mamíferos y otros vertebrados”, señala Jenny Graves, genetista evolutiva de la Universidad La Trobe, en Australia, que ha estudiado la determinación sexual en mamíferos. Aunque en la mayoría de las especies de mamíferos el macho es el más grande, el más fuerte y el más agresivo, dice Graves, es muy interesante ver ejemplos como el de los topos, en donde la selección natural ha hecho que las hembras protejan su territorio.

Reacomodos en el genoma

En los mamíferos el sexo se determina genéticamente, por lo que la intersexualidad de las hembras topo debe tener una base genética. En busca de pistas, Martínez Real y Jiménez Medina fueron parte de un equipo que analizó el genoma del topo ibérico y el de uno de sus parientes, el topo de nariz estrellada (Condylura cristata), cuyas hembras también desarrollan ovotestes. El equipo encontró que los genomas de ambas especies tienen alteraciones que afectan la actividad de genes clave involucrados en la producción de testosterona y en el desarrollo de testículos, modificando cuándo y cuánto se encienden y apagan esos genes en los órganos sexuales de las hembras, según informaron en un artículo en Science de 2020.

Una de estas alteraciones afecta la actividad de un gen llamado CYP17A1, que codifica una enzima que controla la producción de hormonas sexuales masculinas, incluyendo la testosterona. Los topos ibéricos y los de nariz estrellada tienen tres copias de este gen, mientras que la mayoría de los mamíferos solo tiene una. Pero las dos copias adicionales del gen no funcionan; el cambio importante se encuentra en una copia extra y modificada de una secuencia de ADN cercana que regula la actividad del gen. Esta modificación en los elementos regulatorios incrementa la actividad de CYP17A1 tanto en los testículos de los machos como en el tejido testicular de los ovotestes de las hembras, lo que deriva en una mayor producción de testosterona en ambos sexos.

Además, en mamíferos hay otro gen, CYP19A1, que comúnmente se encuentra activo solo en los ovarios y que convierte la testosterona en hormonas femeninas. Este gen podría echar atrás los efectos de la mayor producción de testosterona debido a los cambios en el gen CYP17A1. Sin embargo, en los topos, CYP19A1 solo está activo en la parte ovárica de los ovotestes, pero no en la testicular, por lo que no interfiere con la producción de testosterona.

Una tercera alteración afecta la actividad de otro gen, conocido como FGF9, que contribuye al desarrollo de los testículos en mamíferos. Tanto el topo ibérico como el topo de nariz estrellada tienen un pedazo de ADN al revés en una región clave para la regulación de este gen. A consecuencia de esto, Martínez Real y sus colegas encontraron que el gen se encuentra activo en los órganos sexuales reproductivos de las hembras durante el desarrollo embrionario, cuando en otros mamíferos solo está activo en los machos. Su actividad retrasa el desarrollo ovárico y favorece el desarrollo de tejido testicular de lo que más adelante serán ovotestes, explica Martínez Real.

Cuando estas alteraciones genéticas fueron introducidas en ratones, distintos experimentos comprobaron que desempeñan un papel en el desarrollo de hembras con rasgos masculinizados. Los ratones (machos y hembras) a los que se les introdujo la copia extra de la secuencia que regula la actividad de CYP17A1 produjeron mayores cantidades de testosterona: las hembras generaron el doble que las hembras cuyos genomas no fueron alterados, y los machos tres veces más que los machos sin alteración. Por su parte, ratones hembra a las que se les hizo una alteración genética para aumentar la actividad del gen FGF9, similar a la actividad incrementada de ese gen en los topos, desarrollaron testículos.

Distintas formas de ser hembra

¿La presencia de ovotestes, grandes músculos y comportamiento agresivo hacen menos hembras a estas hembras topo? Para Jiménez Medina, la respuesta es no. “Desde un punto de vista biológico, lo más femenino es conseguir ser madre”, dice, ya que el objetivo de que existan las formas sexuales hembra y macho es llevar a cabo la reproducción sexual. Y las hembras de topo cumplen este rol sin ningún problema: tienen alrededor de cuatro crías al año, a las que cuidan y amamantan durante aproximadamente un mes. “Construyen un nido nuevo, especialmente habilitado para parir y amamantar a sus crías,” cuenta Jiménez Medina, y lo hacen utilizando capas de hojas secas que probablemente sirven para garantizar la impermeabilidad y el aislamiento térmico.

Además, las hembras topo son amamantadoras muy eficientes. Sus crías incrementan su peso al nacer de alrededor de 3 gramos a 45 gramos después de un mes de lactancia, lo que quizás refleja la alta calidad de la leche materna. Hembras con un peso promedio de 53 gramos pueden producir en promedio camadas de 144 gramos al destete, lo que sugiere un esfuerzo reproductivo superior al de otras hembras de mamíferos con las que las han comparado; en concreto, con diversas especies de musarañas.

Así, las hembras topo dejan claro que no hay una sola forma de ser hembra en términos biológicos y que, en casos excepcionales, el desarrollo de rasgos masculinizados podría estar relacionado con la adaptación a un ambiente poco amigable, como es vivir bajo la tierra.

Kay Holekamp, ecóloga del comportamiento de la Universidad Estatal de Michigan, que lleva décadas estudiando a las hembras de hiena moteada, considera que tanto ellas como las hembras topo son una extraña mezcla de características. Decir que estas hembras están masculinizadas “es solo una fracción de la historia”, agrega. Hay aspectos de su sistema nervioso y sus repertorios de comportamiento que no están masculinizados en absoluto y que “son muy femeninos”. “Lo interesante de estos animales es que, en última instancia, son quimeras”, concluye.

Este artículo apareció originalmente en Knowable en español, una publicación sin ánimo de lucro dedicada a poner el conocimiento científico al alcance de todos.

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