¿Cuantos sexos hay?

¿Cuántos sexos hay?

Como continuación de la última entrada de la semana pasada, ha surgido en clases una interesante pregunta:
¿ Cuantos sexos existen? en principio pensamos que la mayoría de las especies presentan solo dos sexos, pero voy a comentaros el interesante caso de Tetrahymena thermophila que es un protozoo que desde hace 50 años se usa como ejemplo para estudiar diversos procesos biológicos y entre ellos el ciclo sexual de estos seres unicelulares. También es famoso porque fue el organismo donde se descubrió la función de los telómeros en la mitosis. En condiciones ecológicas adecuadas T. thermophila se reproduce de forma asexual, pero si las condiciones ambientales cambian como por ejemplo una disminución de nutrientes o determinados cambios ambientales como disminución de  la temperatura establece un mecanismo de reproducción sexual y busca otros individuos para tener descendencia.

T. thermophila

Asi podemos ver que los mecanismos de intercambio sexual son una respuesta evolutiva al siempre cambiante y distinto medio ambiente..

Sexo en Tetrahymena thermophila. Este protozoo posee dos núcleos. El núcleo somático y el núcleo germinal. En el esquema se muestra el apareamiento (1) entre una Tetrahymena de tipo sexual II y otra de tipo sexual VI inducido por condiciones de hambruna (starvation). Cuando los dos protozoos se aparean lo que hacen es fusionar los núcleos germinales haploides para formar un "núcleo de fertilización" diploide (2). Este núcleo de fertilización llevará a cabo dos rondas de mitosis, dando lugar a cuatro nucleos diploides idénticos, que se diferenciaran en dos núcleos somáticos poliploides y dos núcleos germinales diploides. Antes de la separación de los conjugantes, el núcleo parental somático y uno de los núcleos germinales será degradado. Cuando los conjugantes se separen(3) cada núcleo somático diferenciado tendrá entre 8 a 16 copias de cada cromosoma. El sexo será determinado al azar entre las siete opciones posibles. Cuando se restauran unas condiciones en las que no hay escasez de nutrientes (4) las células entran en fase vegetativa y se reproducen asexualmente (5). Origen de la imagen: Cervantes et al. Sup Mat.

Una de las propiedades más interesantes de este protozoo es que tiene siete sexos (o tipos sexuales).Pienso que si en la especie humana algunos individuos tienen problemas para intercambiar sus genes con los individuos del otro sexos, en este protozoo ponerse de acuerdo 7 sexos diferente puede ser un autentica locura. Pero tranquilos, la reproducción sexual no funciona de la manera tradicional a como estamos acostumbrados

Si observamos en un microscopio a  T. thermophila no presentan diferencias apreciables para distinguir sexos. Entonces ¿cómo reconocen y diferencian que el otro individuo pertenece a otro sexo diferente?

La manera de reconocerse tiene que ver con algo que comentamos cuando estudiamos las membranas celulares. Las membranas celulares están formadas por lípidos y proteínas esencialmente. Se puede decir que cada membrana debido a que las proteínas son especificas de cada ser vivo, hace que se reconozcan diferencias químicas en la superficie membranal. . Si las moléculas de superficie son las mismas eso indica que ambos protozoos son del mismo sexo y cada uno se va por el otro lado . Si las moléculas de superficie son distintas, pues la relación sigue adelante y al final acaban intercambiando núcleos germinales y teniendo descendencia en forma de una célula especializada llamadas protozooitos.

Los protozoos ciliados como es  T. thermophila tienen dos núcleos uno somático encargado del día a día celular, es decir de la transcripción de ADN en ARN y el control celular y otro germinal que se encarga de replicarse cuando la célula va a dividirse o va a aparearse con otro individuo.

El sexo viene marcado por unos genes que se localizan en un locus llamado locus mat (en inglés matting significa apareamiento).

El núcleo somático contiene en el locus mat un par de genes ordenados . Cada uno de esos genes codifica para una proteína que contiene un dominio transmembranal, conservado en todos los sexos, y un segmento específico que determina el "tipo sexual". Estas proteínas son las que permiten el reconocimiento de protozoos del mismo sexo o de sexos distintos. Si es del mismo sexo entonces no hay apareamiento. Cuando se mira el genoma del núcleo germinal lo que se encuentra en el locus mat es algo muy distinto. No hay un par de genes, sino un agrupamiento incompleto de pares de genes que representan cada uno de los potenciales “tipos sexuales”. Es decir, en el núcleo somático está determinado el sexo del protozoo, pero en el núcleo germinal está la información para los siete sexos.



Cuando este protozoo se aparea con otro protozoo de un tipo sexual distinto, lo que ocurre es que se destruye el núcleo vegetativo de ambos progenitores y los dos núcleos germinales se fusionan, creándose un zigoto. Como no tiene núcleos vegetativos, ya no hay “tipo sexual” de ningún tipo. Pero como se crea un nuevo núcleo vegetativo a partir del núcleo germinal, es en ese momento cuando se determina el tipo sexual de manera aleatoria. Es decir, las nuevas T. thermophila pueden tener cualquiera de los siete sexos, independientemente del sexo de los padres.

Os recomiendo que visiteis la página del podscast  del microbio de donde he sacado parte de la información y que es muy interesante.

¿Para que sirve el sexo?

Siempre me he preguntado en las clases de Biologia porque el aparato reproductor esta siempre al final del temario. Seguramente en un orden lógico de las funciones vitales tradicionales de un ser vivo, nutrición, relación y reproducción esta e sla última citada. ocasionalmente he escuchado que la reproducción es una de las funciones que en una primera reflexión no necesita el ser vivo para poder vivir, pero si la especie para continuar existiendo como tal en la tierra. Estos días en las clases de 3 de ESO y 1º de bachillerato hemos estado explicando, el aparato reproductor: su anatomia y su funcionamiento. De maneras concreta en la especia humana en 3 de ESO y desde el punto de vista de la anatomia comparada en animales, en 1º de Bachillerato.

La primavera, ya dice el dicho la sangre altera y entre ardores primaverales, adolescencia y clases reproductivas del profesor, el tema despierta más interes que otros aparatos o sistemas relacionados con la nutrición o la relación.

Luego no nos engañemos: algo tiene la sexualidad para despertar nuestro interes en los seres vivos y mas en concreto en la especie humana. Si no sirve para nuestra propia supervivencia, ¿Por que somos capaces de arriesgar nuestro tiempo, esfuerzo e incluso capacidad de adaptación al medio para  tratar de reproducirnos? Nuestro sistema límbico (nuestros instintos), nuestras hormonas nos llevan a tratar de deshojar la margarita y buscar al otro sexo. Es cierto que en nuestro caso y tambien en muchos otros animales, la busqueda del sexo es para obtener placer, pero no nos engañemos: al final de un modo u otro la selección natural esta intentando de algun modo que nos reproduzcamos y que nos sigamos conservando como especie.

Sobre este tema se me ocurren diversas y  creo que interesantes cuestiones:

1º Como digo en el encabezado de esta entrada ¿ Para que sirve el sexo? sabemos y conocemos de muchas especies que tienen mecanismos reproductivos de tipo asexual. Las bacterias ese reino tan versatil adaptativamente leva millones de años usando de este mecanismo reproductivo. Claro que la reproducción asexual tiene un pequeño problema y es qu eno genera variabilidad genética, es decir diferencias en los individuos de esa especie y eso es un problema a la hora de hablar de adaptaciones al siempre cambiante medio natural. Si todos nosotros fueramos clones de un solo individuo, cualquier enfermedad, mutación o alteración podría desencadenar la extinción masiva de esa especie formada por individuos clónicos. ¿ y entonces las bacterias? bueno quizás ellas han buscado otros mecanismos de untercambio genético: como son mecanismos de intercambio de fragmentos de su cromosoma bacteriano en lo que llamamos mecanismos de trasformación bacteriana.

mecansimos de división asexual bacteriana

mecanismo conjugación bacteriana: intecambio de material genético bacteriano

En el  libro Qué es el sexo, Lynn Margulis y Dorion Sagan sostienen que el sexo –ese magnífico invento de la evolución- no es otra cosa que una variante más, y muy eficiente, de los mecanismos que el universo crea para cumplir con la Segunda Ley de la Termodinámica. Hay casi tantos enunciados de la Segunda Ley como especialistas en el tema, pero todos trasmiten la idea de que en un sistema aislado, pase lo que pase, la entropía aumentará. Así el calor fluye de los cuerpos más calientes a los más fríos, y las moléculas se difunden de las concentraciones mayores a las menores. Un sistema que evoluciona hacia el equilibrio adopta el estado molecular más desordenado consistente con las condiciones a las que está sometido. En el equilibrio todo es completamente homogéneo y nada interesante puede suceder.

Sin embargo el sexo es muy divertido, y tiene un enorme potencial en la generación de sistemas altamente ordenados como lo son las réplicas autosimilares. Esta aparente contradicción surge al no reconocer los límites del sistema considerado. Los organismos sexuales, la vida misma, constituyen un sistema abierto. Para cerrarlo no podemos dejar de considerar al sol, fuente primordial de energía de la biósfera.

Los autores citan la definición der Eric D. Schneider, que dice que la naturaleza tiende a reducir gradientes (diferencias de toda clase, no sólo de temperatura, sino de presión, concentración química, etc.) y a partir de allí revelan las aristas más inesperadas y no menos apasionantes del sexo.

La cantidad de entropía que genera la vida sexual a su alrededor, desde la degradación de la materia a la disipación de calor, es largamente superior a la que generaría una biomasa equivalente asexuada. La muerte, por ejemplo, es una consecuencia de la aparición del sexo. La vida asexuada de las bacterias no contempla la posibilidad de la muerte, que -en cambio- se torna necesaria en un plan de evolución sexual como el adoptado por los organismos superiores.

La reproducción debe ser sexual o, de lo contrario, puede significar la extinción de cualquier especie,. Una reproducción asexual no garantiza el intercambio genético necesario para el desarrollo y la evolución de las especies.

La reproducción asexual consiste en que los organismos por sí solos sean capaces de desprender una célula o un trozo de su cuerpo y que éstos, por procesos mitóticos (la mitosis es la división del núcleo celular con la consecuente segregación cromosómica en dos núcleos hijos) puedan formar un individuo genéticamente idéntico a él. Por lo tanto, este tipo de reproducción se lleva a cabo con un único progenitor y sin la intervención de las denominadas células sexuales o gametos.

Las teorías evolucionistas dicen que los organismos asexuados pueden en principio prosperar y desarrollar la especie, pero su capacidad de adaptación –derivada de la recombinación genética característica de la reproducción sexual- es limitada.

 Un ser vivo muy adaptado a su medio y en un medio con pocas variaciones, en principio no necesitaría mecanismos de reproducción sexual, pero ¿y si el medio cambia? o si existen variaaciones ecológicas o geológicas fuertes, entonces esa especie tendría pocos mecanismos de variabilidad y tasas d emutación suficiente para tener mecanismos adaptativos.

La incapacidad de adaptarse a entornos desconocidos conlleva el riesgo de la extinción, aseguran los investigadores. Esto se debe a una simple razón: si una especie no puede sobrevivir en medios a los que no está acostumbrada, no podrá tampoco adaptarse a los cambios que se produzcan en el medio en el que vive.

Aunque la reproducción asexual puede aportar ciertas ventajas a las especies a corto plazo, a largo plazo, por el contrario, es una causa segura de desaparición: cuando el medio que habitan se trasnforme, no podrán seguir viviendo en él porque no podrán asumir biológicamente sus cambios ni tendrán recursos genéticos para dar el salto cualitativo imprescindible para la adaptación.

Aparentemente, las reproducción asexual es más económica y rentable para las especies, a pesar de lo cual la fórmula que ha tenido mayor éxito evolutivo ha sido la reproducción sexual.

No está claro para la biología evolutiva la razón de este comportamiento de las especies, pero aparentemente está relacionado con el aumento de la innovación evolutiva en los seres que se reproducen sexualmente.

La innovación evolutiva se produce debido al intercambio aleatorio de material genético, que incrementa las posibilidades de adaptación y supervivencia, al mismo tiempo que posibilita la eliminación de genes perjudiciales, cosa que no ocurre en la reproducción asexual.