Determinación del sexo: tipos de sistemas y sus características

La determinación del sexo esta controlada por una serie de mecanismos muy variados entre las taxa, que establecen las características sexuales del individuo. Estos sistemas pueden ser intrínsecos del individuos – es decir, genéticos – o bien estar controlado por los factores ambientales que rodean al individuo durante las primeras etapas de su vida.

En la determinación intrínseca, los biólogos han clasificado estos sistemas en trescategorías principales: genes individuales, sistema haplodiploide o cromosomas especiales o sexuales. Este último caso es el de nosotros, los mamíferos, aves y algunos insectos.

Fuente: pixabay.com

De la misma manera, las condiciones ambientales también influyen en la determinación del sexo. Este fenómeno ha sido estudiado en algunos reptiles y anfibios, que son particularmente influenciados por la temperatura. Este sistema de determinación se conoce como críptico.

Tipos de sistemas de determinación del sexo

El sexo, entendido como la mezcla de los genomas vía meiosis y fusión de los gametos, es un evento virtualmente universal en la vida de los eucariotas.

Una de las consecuencias más importantes de la reproducción sexual es acoplar distintos alelos, llevados por distintos individuos, en una variación genética beneficiosa.

En la mayoría de los organismos eucariontes, la determinación del sexo es un evento que ocurre al momento de la fecundación. Este fenómeno puede ocurrir por tres sistemas diferentes: genes individuales, sistema haplodiploide o cromosomas especiales.

Asimismo, tenemos la determinación de las características sexuales mediada por factores ambientales, como la temperatura. Esto ocurre en ranas, tortugas y aligátores, donde la temperatura de incubaciones pareciera determinar el sexo.

A continuación describiremos cada sistema, y usaremos ejemplos tomados del reino animal y vegetal:

Genes individuales

poza genética

En los organismos donde el sexo está determinado por genes individuales, no existen los cromosomas sexuales. En estos casos, el sexo depende de una serie de alelos ubicados en cromosomas específicos.

En otras palabras, el sexo viene determinado por un gen (o por varios de estos) y no por la presencia de un cromosoma completo.

Distintos vertebrados, como peces, anfibios y algunos reptiles cuentan con este sistema. También se ha reportado en plantas.

Los alelos que participan en este fenómeno, tienen el sistema de dominancia ampliamente conocido que existe para los caracteres autosómicos. En plantas, se han logrado puntualizar los alelos que determinan la masculinidad, el hermafroditismo y el carácter femenino del individuo.

Sistema haplodiploide

El sistema haplodiploide es común en las abejas

Los sistemas haplodiploides determinan el sexo dependiendo de la condición haploide o diploide del individuo. Nosotros, los humanos, somos diploides – tanto los machos, como las hembras. Sin embargo, esta condición no es extrapolable a todos los grupos animales.

El sistema haplodiploide es bastante común en los Himenópteros (abejas, hormigas, y similares), Homópteros (cochinillas y chicarras) y en los Coleópteros (escarabajos).

El ejemplo clásico es el de las abejas y la determinación del sexo en las colonias. La estructura social de las abejas es extremadamente compleja, al igual que sus comportamientos eusociales, teniendo sus bases en el sistema genético que decide su sexo.

Las abejas carecen de cromosomas sexuales. Las hembras son diploides (2n) y los machos haploides (n), llamados zánganos. Por ello, el desarrollo de las hembras viene por la fecundación de los huevos, mientras que los óvulos no fecundados se desarrollan en machos. Es decir, estos últimos no tienen padre.

En las hembras, la división entre las obreras y la reina, no viene determinado genéticamente. Esta jerarquía se determina por la alimentación del individuo en etapas tempranas de su vida.

Cromosomas especiales

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El caso de los cromosomas especiales o cromosomas sexuales es con el que estamos más relacionados. Está presente en todos los mamíferos, todas las aves y muchos insectos, siendo una forma común en organismos con distintos fenotipos sexuales.

En las plantas, aunque es muy poco frecuente, se han logrado puntualizar algunas especies diocas que tienen cromosomas sexuales.

Este sistema tiene diferentes variantes. Entre las más comunes y simples encontramos los sistemas: XX-X0 y XX-XY, donde el sexo heterogamético es el macho, y el ZZ-ZW, donde el sexo heterogamético es la hembra.

El primer sistema, XX y X0 ,es común en los insectos del orden Orthoptera y Hemiptera. En estos casos, el macho cuenta con un solo cromosoma sexual.

El sistema XX y XY está presente en mamíferos, en muchos insectos del orden Diptera y en un número muy restringido de plantas, como Cannabis sativa. En este sistema, el sexo lo determina el gameto masculino. Si este último posee el cromosoma X, la descendencia corresponde a una hembra, mientras que el gameto Y dará origen a un macho.

El último sistema, ZZ y ZW, está presente en todas las aves y en algunos insectos del orden Lepidoptera

Determinación críptica

En ciertas taxa, los diferentes estímulos ambientales, en las primeras etapas de la vida de los individuos, tienen un papel crucial en la determinación del sexo. En estos casos, la determinación desde el punto de vista genético no ha sido completamente dilucidada, y el sexo pareciera depender completamente del ambiente.

En las tortugas marinas, por ejemplo, una variación en un 1°C extra, convierte toda una población de machos en una población constituida exclusivamente por hembras.

En los aligátores, se ha encontrado que una incubación menor a los 32°C produce una población de hembras y temperaturas mayores a los 34°C se traducen en una población de machos. En el intervalo de 32 a 34, las proporciones entre los sexos son variables.

Además de la temperatura, se ha demostrado la influencia de otras variables ambientales. En una especie de anélido, Bonellia viridis, el sexo se determina en su estado larvario. Las larvas que nadan libremente en el agua, se desarrollan como machos.

En contraste, las larvas que se desarrollan cerca de las hembras maduras se transforman en machos, por ciertas hormonas que estas secretan.

Infección por microorganismos

Por último, discutiremos el caso especial de cómo la presencia de una bacteria es capaz de definir el sexo de una población. Este es el caso de la famosa bacteria perteneciente al género Wolbachia.

Wolbachia es un simbionte intracelular, capaz de infectar un amplio rango de especies de artrópodos y también algunos nematodos. Esta bacteria se transmite de manera vertical, desde las hembras a su futura descendencia, por los huevos – aunque también ha sido documentada la transferencia horizontal.

En cuanto a la determinación del sexo en los organismos que habita, Wolbachia tiene efectos sumamente relevantes.

Es capaz de matar a los machos de la población, donde los machos infectados mueren durante las primeras etapas de su vida; feminiza a la población, donde los machos en desarrollo se convierten en hembras; y por último, es capaz de producir poblaciones partenogenéticas.

Todos estos fenotipos mencionados, que involucran la distorsión de la proporción de sexos con un sesgo marcado hacia las hembras, ocurren para favorecer la transmisión de la bacteria a la próxima generación.

Gracias a su amplio rango de hospedadores, Wolbachia ha tenido un papel crucial en la evolución de los sistemas de determinación del sexo y de las estrategias reproductivas de los artrópodos.

Proporción de los sexos

población de animales lobos
Manada de lobos.

Una propiedad fundamental de los sistemas de determinación de sexo, corresponde a entender la proporción de los sexos o sex ratio. Varias teorías e hipótesis han sido propuestas:

Hipótesis de Fisher

Ronald Fisher, un aclamado biólogo y estadístico británico, propuso en el año 1930 una teoría para explicar por qué las poblaciones mantienen una relación 50:50 de machos y hembras. Razonablemente, también explicó por qué los mecanismos que desvían esta proporción igualitaria son seleccionados en contra.

Consecutivamente, se logró demostrar que una proporción de sexos justa o equilibrada constituye una estrategia estable, desde el punto de vista evolutivo.

Es cierto que los resultados de Fisher no se aplican en ciertas circunstancias, pero su hipótesis pareciera ser los suficientemente general para que los mecanismos de determinación del sexo deberían ser seleccionados acorde a sus principios.

Hipótesis de Trivers y Willard

Posteriormente, en el año 1973, estos autores notaron que la proporción de sexos dependía de muchos otros factores – principalmente el estado fisiológico de la hembra – que no se tomaban en cuenta en la explicación de Fisher.

El argumento se basaba en las siguientes premisas: cuando una hembra es fisiológicamente “saludable”, ella debería producir machos, porque estos pequeños tendrán una mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse.

De la misma forma, cuando la hembra no se encuentra en condiciones fisiológicas óptimas, la mejor estrategia es la producción de otras hembras.

En la naturaleza, las hembras débiles suelen reproducirse, a pesar de su condición fisiológica de “inferioridad”. En contraste con un macho débil, donde las probabilidades de reproducción son excepcionalmente inferiores.

Esta propuesta ha sido probada en diversos sistemas biológicos, como ratas, ciervos, focas, e incluso en poblaciones humanas.

Perspectiva evolutiva y futuras interrogantes

A la luz de la evolución, la diversidad de los mecanismos que determinan el sexo generan ciertas interrogantes, entre estas: ¿por qué vemos esta variación?, ¿cómo surge esta variación?, y por último ¿por qué ocurren estos cambios?

Además, también surge de la pregunta si ciertos mecanismos otorgan al individuo cierta ventaja sobre los demás. Es decir, si algún mecanismo en particular ha sido favorecido selectivamente.

Referencias

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