Los fuegos artificiales biológicos provocados por la fertilización tienen al menos 300 millones de años
Literalmente nace una nueva vida, al menos bajo el microscopio de fluorescencia. Cuando los espermatozoides tocan el óvulo, miles de millones de átomos de zinc se encienden en sus ahora contiguas superficies.
Este espectacular pero diminuto fenómeno se observó por primera vez en la fertilización humana en 2016.
«Fue extraordinario», dijo en ese momento Teresa Woodruff, investigadora médica de la Universidad Northwestern. «Descubrimos la chispa de zinc hace apenas cinco años en ratones, y ver cómo el zinc se irradia en un estallido de cada huevo humano fue impresionante». (Woodruff ahora está en la Universidad Estatal de Michigan).
Ahora, los investigadores han descubierto que esta química de la concepción puede ser una característica preservada de la fertilización en vertebrados o animales con columna vertebral.
El espectacular destello de fertilización en óvulos humanos. (Northwestern University)
Así como en humanos y ratones (Músculo de ratón), estos fuegos artificiales de zinc se han observado en macaco y vacatoro jefe) huevos. Y un nuevo estudio acaba de presenciar esta explosión de zinc en la rana de garras africana (Xenopus laevis), lo que significa que el fenómeno es al menos tan antiguo como cuando las ranas y los ancestros de los mamíferos se separaron hace unos 300 millones de años.
Cuando el zinc explota a través de un huevo en estudio, se une a marcadores moleculares en una reacción que hace que emitan fluorescencia en un destello abrasador de luz bajo un microscopio de fluorescencia (como se ve arriba).
El bioquímico del noroeste John Seeler y sus colegas optaron por examinar estas chispas bioquímicas en la rana de garras africana debido a su tamaño y abundancia.
«El diámetro de Xenopus huevos es 15 veces mayor que los huevos de ratón, lo que permite un estudio más profundo de la dinámica del flujo de zinc «, el equipo escrito en su diario.
Una rana. (Fotografía de Bryan Garnett / Moment / Getty Images)
Usando una poderosa tecnología de imágenes como la microscopía de fluorescencia de rayos X y la microscopía electrónica, el equipo interdisciplinario pudo ver cómo los huevos almacenan zinc en compartimentos de almacenamiento microscópicos a lo largo de su superficie. Midieron que estas vesículas de almacenamiento contienen 10 veces más zinc que el resto del huevo, listas para explotar en respuesta a la fertilización.
Los investigadores también detectaron una gran liberación de manganeso junto con zinc en los huevos de rana, que no se observó en ninguno de los otros animales. Ahora esperan controlar los niveles de manganeso en ratones.
«A menudo pensamos en los genes como factores reguladores clave, pero nuestro trabajo ha demostrado que los átomos como el zinc y el manganeso son esenciales en las primeras etapas del desarrollo después de la fertilización». mencionado Woodruff en el nuevo estudio.
Explosión detallada de chispas de zinc durante la fertilización en un óvulo humano. (Northwestern University)
La investigación en ratones indica que el zinc fluctuante tiene varios propósitos. Suciclo celular de las brujas en la yema desde la meiótica, que implica la división celular, que produce células sexuales con solo la mitad de un conjunto de cromosomas, hasta la mitótica, que produce células con un conjunto completo de cromosomas. Esto permite que el óvulo comience a convertirse en un embrión.
El zinc también crea un bloqueo fisiológico detener otros espermatozoides para unirse a la fiesta. Lo mismo parece ser cierto para el manganeso, ya que Seeler y su equipo han demostrado que ambos elementos inhiben la fertilización cuando están alrededor del huevo.
El tamaño de las chispas de zinc también revela la calidad del embrión resultante, un indicador increíblemente útil para la fertilización in vitro (FIV).
«Este trabajo puede ayudar a informar nuestra comprensión de la interacción entre el nivel de zinc en la dieta y la fertilidad humana», mencionado Thomas O’Halloran, biólogo molecular de la Universidad Estatal de Michigan. «[It supports] una imagen emergente de que los metales de transición son utilizados por las células para regular algunas de las decisiones tempranas de la vida de un organismo «.
Su investigación ha sido publicada en Química de la naturaleza.
