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Evolutionary genetics of guppy sex chromosomes

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El inesperado origen de los cromosomas sexuales del pez millón

En lugar de un conflicto entre los sexos que impulsa la evolución de un cromosoma Y, GUPPYSEX ha desvelado que un nuevo cromosoma Y de reciente evolución permitió que las mutaciones de coloración beneficiosas para los machos, pero perjudiciales para las hembras, se acumulasen en el Y.

Investigación fundamental

La mayor parte del material genético de un organismo se hereda en forma de pares de cromosomas, uno de cada progenitor. Durante la formación del esperma y del óvulo, la mayoría de los cromosomas (denominados «autosomas») intercambian genes («se recombinan») con sus parejas. Sin embargo, los cromosomas sexuales, que determinan si un organismo es macho o hembra, se heredan de forma diferente. En muchas especies, incluida la mayoría de los mamíferos, las hembras heredan dos cromosomas X, uno de cada progenitor, al igual que los autosomas. Los machos, sin embargo, heredan un cromosoma X de su madre, pero reciben un cromosoma Y del padre. Los cromosomas Y y X no se recombinan en los machos, excepto en pequeñas regiones «seudoautosómicas», y la falta de intercambios acaba provocando que el Y pierda genes («se degenere»). El cromosoma Y humano ha perdido alrededor del 98 % de los cerca de mil genes presentes en el X. El proyecto GUPPYSEX de la Universidad de Edimburgo utilizó un pequeño pez, el pez millón, para comprobar si los conflictos entre los sexos podrían explicar la pérdida de intercambios entre las parejas de cromosomas. El proyecto recibió financiación del Consejo Europeo de Investigación.

Antagonismo sexual

En numerosas especies, existen diferencias entre los sexos, algunas de ellas notables. Estas sugieren que algunas características que son beneficiosas para los machos resultan perjudiciales para las hembras, o son «antagonistas sexualmente». Por ejemplo, la teoría de Darwin sobre la selección sexual sugiere que las grandes cornamentas que benefician a los machos cuando compiten con sus rivales, podrían reducir el éxito reproductivo de las hembras. «Decidimos estudiar los peces millón porque presentan este tipo de conflictos. Los machos con los colores más llamativos consiguen el mayor número de apareamientos, mientras que el mismo rasgo incrementa la depredación de las hembras. Por consiguiente, las mutaciones de coloración tienen más probabilidades de extenderse en la población si solo las heredan los machos, lo cual desfavorece los intercambios entre los cromosomas X e Y», explica Deborah Charlesworth, coordinadora del proyecto GUPPYSEX.

Diferencias sexuales en la recombinación

El equipo de GUPPYSEX obtuvo secuencias genómicas y empleó marcadores moleculares para elaborar mapas genéticos en progenitores de ambos sexos. Esto desveló que la recombinación genética durante la formación del esperma solo se produce en la punta de cada uno de los veintitrés cromosomas del pez millón. En la pareja XY, la falta de intercambios en la mayor parte del cromosoma significa que el Y se mantiene como únicamente macho; los hijos heredan el Y de sus padres y las secuencias del Y rara vez, si es que ocurre, se transmiten a la progenie femenina. «Así, la recombinación no evoluciona como respuesta al antagonismo sexual, como se creía anteriormente, sino que en los peces millón machos ya no se produce recombinación en la mayoría de los cromosomas», añade Charlesworth. «Esto habría permitido la reciente evolución de un nuevo cromosoma Y que es portador de un nuevo factor determinante masculino; de este modo, los genes de coloración antagonista sexualmente podrían acumularse en ese cromosoma». Los hallazgos de GUPPYSEX sobre las extensas regiones de los cromosomas que no suelen recombinarse en los machos coincide con resultados obtenidos recientemente para otros organismos.

Implicaciones y siguientes pasos

Los hallazgos de GUPPYSEX contribuyen a comprender mejor las diferencias genéticas entre sexos. Esto resulta de gran valor en la medicina y contribuye a explicar las diferencias sexuales en la propensión a las enfermedades. Resulta útil asimismo para la agricultura, con el fin de determinar de forma temprana el sexo de los animales o los cultivos frutales, y para el control de plagas, pues permite centrarse en la esterilización o eliminación de un sexo. «El cromosoma Y del pez millón probablemente evolucionó a partir de un X ancestral, por lo que sus genes deberían haber comenzado a adaptarse a ser predominantes en machos. Será interesante comprobar si los genes de los cromosomas sexuales están evolucionando de forma diferente a los de los autosomas», concluye Charlesworth.

Palabras clave

GUPPYSEX, pez millón, cromosoma, sexo, recombinación, genético, autosoma, degenerarse, macho, hembra, darwiniano, antagonismo sexual

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