Lo que aprendemos de un pez que puede cambiar de sexo en solo 10 días

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grupo de peces loro cabeza azul (Thalassoma bifasciatum)

¿Por qué los humanos no pueden cambiar de sexo naturalmente?

El lábrido o pez loro de cabeza azul es un pez que vive en pequeños grupos sociales en los arrecifes de coral en el Caribe. Solo el macho tiene la cabeza azul, lo que indica su dominio social sobre un harén de hembras de rayas amarillas.

Si se elimina a este macho del grupo, sucede algo extraordinario: la hembra más grande del grupo cambia de sexo para convertirse en macho. Su comportamiento cambia en minutos. En diez días, sus ovarios se transforman en testículos productores de esperma. Después de 21 días ella aparece completamente masculina.

Pero, ¿cómo cambia el pez el sexo y por qué la evolución seleccionó este sistema?

Además, dado que los peces comparten genes determinantes del sexo con los mamíferos, ¿una comprensión de esto proporcionaría una nueva visión de cómo funciona el sexo en humanos y otros animales?

¿Cómo sucede la transformación?

El desencadenante del cambio de sexo en el pez loro de cabeza azul (Thalassoma bifasciatum) y algunas otras especies es social. Cuando desaparece el pez macho, la hembra más grande detecta inmediatamente su ausencia y, el mismo día, adopta comportamientos reproductivos completos.

Sigue siendo un misterio cómo se traduce esta señal social en acción molecular, pero probablemente implica estrés. En otros peces y reptiles los altos niveles de la hormona del estrés cortisol están asociados con la determinación del sexo basada en la temperatura. El cortisol probablemente altera la función reproductiva al afectar los niveles de hormonas sexuales.

En un cambio de sexo el estrés podría ser el mecanismo unificador que canaliza la información ambiental.

cambio de sexo en el pez loro cabeza azul (Thalassoma bifasciatum)

Esta investigación rastreó los cambios en la actividad de todos los 20.000 genes de pez loro cabeza azul durante la transformación de hembra a macho.

Como era de esperar, los investigadores encontraron que el gen que produce la hormona femenina (estrógeno) se apaga rápidamente, y se activan los genes responsables de producir hormonas masculinas (andrógenos).

También se apagan progresivamente cientos de otros genes necesarios para ser hembra (incluidos los genes que fabrican los componentes del huevo), mientras que se activan los genes necesarios para la masculinidad (incluidos los genes que fabrican componentes de los espermatozoides).

Epigenética

pez loro cabeza azul (Thalassoma bifasciatum)También observaron cambios en la actividad de genes de importante desarrollo cuyos roles en la determinación del sexo siguen siendo desconocidos. Esto incluyó genes conocidos por regular "epigenéticamente" la actividad de otros genes.

La epigenética se refiere a la regulación "por encima del gen". Por ejemplo, hay muchas especies de peces y reptiles en las que el sexo de los embriones en desarrollo está determinado por señales ambientales, como la temperatura a la que se incuban los huevos. El sexo no está determinado por diferentes genes, sino por el entorno que afecta la actividad de estos genes.

Mecanismos similares regulan el cambio de sexo adulto en los peces, por lo que esto puede ser importante para traducir la señal social en acción molecular.

Sorprendentemente, los científicos vieron la activación de algunos poderosos genes que están activos en embriones y células madre. Estos genes mantienen a las células en un estado similar al embrión neutral, desde el cual pueden madurar (diferenciarse) en cualquier tipo de tejido. También pueden revertir las células diferenciadas a un estado similar al embrión.

Esto sugiere que la transición de ovarios a testículos en el pez loro implica revertir el proceso de diferenciación celular, algo sobre lo que los científicos han discutido durante décadas.

¿Cuáles son las ventajas?

Los investigadores han identificado más de 500 especies de peces que cambian regularmente de sexo cuando son adultos.

Los peces payaso comienzan la vida como machos, luego se transforman en hembras, y los kobudai hacen lo contrario. Algunas especies, incluidos los gobios, pueden cambiar de sexo de un lado a otro. La transformación puede ser provocada por la edad, el tamaño o el estado social.

El cambio de sexo es una ventaja cuando el valor reproductivo de un individuo es mayor como un sexo cuando es pequeño, y mayor como el otro sexo cuando crece.

Si las hembras se benefician más que los machos al ser más grandes (porque pueden poner más huevos), el cambio de sexo de macho a hembra es más ventajoso. Pero si los machos (en cuanto al pez loro cabeza azul) ganan más al ser grandes, porque pueden defender mejor sus territorios de reproducción y aparearse con muchas hembras, el cambio de sexo de hembra a macho es óptimo.

El cambio de sexo también podría beneficiar a una población que se está recuperando de la sobrepesca, que a menudo se dirige a peces más grandes y deja a la población deficiente en un sexo. Por lo tanto, sería una ventaja un mecanismo para reemplazar el sexo perdido.

¿Por qué los humanos no pueden cambiar de sexo naturalmente?

El pez loro masculino y femenino difieren en tamaño, color, comportamiento, pero especialmente en sus órganos reproductivos: el ovario y los testículos.

El cambio de sexo en el pez loro implica la remodelación completa de la gónada de un ovario que produce óvulos a un testículo que produce esperma.

Esto difiere de otros peces que habitualmente cambian de sexo cuando crecen lo suficiente. Sus gónadas contienen tejidos masculinos y femeninos, y el cambio de sexo ocurre cuando uno supera al otro. Por lo tanto, los peces emplean todo tipo de estrategias para aprovechar al máximo el sexo.

En contraste, los humanos y otros mamíferos determinan el sexo a través de un gen en el cromosoma Y solo masculino. Este gen desencadena la formación de testículos en el embrión, que libera hormonas masculinas y dirige el desarrollo masculino del bebé.

El sistema sexual humano no es tan flexible como el de los peces o reptiles. No hay evidencia de que haya factores ambientales que influyan en la determinación del sexo de los embriones de mamíferos, y mucho menos que causen cambios de sexo en adultos.

Dicho esto, los humanos comparten con todos los vertebrados (incluidos los peces) unos 30 genes que controlan la diferenciación de los ovarios o los testículos. La mutación en cualquiera de estos genes puede inclinar el desarrollo hacia el macho o la hembra, dando como resultado un desarrollo sexual atípico, pero nunca un cambio de sexo.

Quizás una comprensión de los cambios epigenéticos en el sexo de los peces nos puede ofrecer una valiosa visión mientras luchamos con nuevas ideas sobre el sexo y el género humano.

Artículo científico: Stress, novel sex genes, and epigenetic reprogramming orchestrate socially controlled sex change

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