La variación en su sistema de apareamiento influye en la tasa de evolución de su genoma
Una nueva investigación dirigida por el Centro Milner para la Evolución de la Universidad de Bath muestra que las especies de aves playeras donde las hembras se reproducen con varios machos en cada temporada (poliandria) evolucionan significativamente más rápido que las especies monógamas. Sus hallazgos sugieren que los sistemas de apareamiento de las aves tienen un efecto más fuerte de lo que se pensaba anteriormente en las tasas de evolución.
Los investigadores rastrearon los cambios genéticos en uno de los cromosomas sexuales e investigaron el efecto de diferentes sistemas de apareamiento en la tasa de evolución de las especies.
Todos los animales tienen dos copias de cada cromosoma: una heredada de la madre y otra del padre, y el sexo biológico está determinado por los cromosomas sexuales. Mientras que los mamíferos tienen cromosomas sexuales XX (hembra) y XY (masculino), las aves tienen un sistema diferente: los machos tienen cromosomas ZZ y las hembras ZW.
Se ha observado anteriormente que los cromosomas Z tienden a evolucionar más rápido que otros cromosomas (llamados autosomas) en el genoma: este fenómeno se denomina "evolución Z rápida".
Evolución más rápida del cromosoma Z
En las aves, generalmente se piensa que esto es causado por la llamada deriva genética, donde el azar cambia la frecuencia de una variación genética existente en una población.
Según la selección natural, las mutaciones dañinas que ocurren por casualidad se eliminan de una población porque hace que el individuo sea menos propenso a reproducirse y transmitir la mutación.
Pero debido a que hay menos copias de cromosomas Z circulando en la población total (las hembras solo tienen una copia), el efecto del azar se vuelve más influyente y es más probable que se transmitan mutaciones dañinas del cromosoma Z.
Imagen: Filogenia de aves playeras secuenciadas con genoma con información del sistema de apareamiento (poliandria de roles invertidos mostrada en rosa versus sistemas de apareamiento no invertidos en negro, y sistemas de apareamiento desconocidos en gris).
Evolución Z aún más rápida en aves playeras
Los investigadores analizaron si los sistemas de apareamiento tenían un efecto en las tasas de evolución del cromosoma Z y descubrieron que en las especies de aves poliándricas (donde las hembras se apareaban con múltiples parejas reproductivas en una temporada) el efecto de la evolución Z rápida era aún más rápido.
"En general, en las aves, la deriva genética ha sido el proceso más importante que impulsa la rápida evolución del cromosoma Z, pero es una imagen diferente en las aves playeras poliándricas", dijo el Dr. Kees Wanders, primer autor conjunto del artículo que realizó la investigación en la Universidad de Bath pero que ahora se encuentra en la Universidad de Copenhague.
"En las especies de aves playeras donde las proporciones de sexos están sesgadas, por lo que hay más de un sexo que del otro, en lugar de emparejarse para la temporada de reproducción, el sexo más raro se apareará con múltiples parejas y las dejará sacar adelante a las crías".
"Entonces, para las poblaciones donde las hembras son superadas en número por los machos, las hembras se aparearán con varios machos, lo que significa que cada individuo tendrá más descendencia por temporada de reproducción que si hubieran permanecido monógamos".
Añadió: "Dado que las hembras son la fuente del efecto Z rápido (portan solo un cromosoma Z), inicialmente esperábamos ver una evolución más lenta del cromosoma Z en especies poliándricas donde se reproducen menos hembras (en comparación con el número de machos reproductores). En cambio, vimos una evolución más rápida del cromosoma Z bajo poliandria, lo que creemos que se debe a la muy fuerte selección sexual que actúa sobre las hembras poliándricas mientras compiten por parejas".
Imagen: Reconstrucción ancestral de poliandria con roles invertidos (rosa) versus sistemas de apareamiento no invertidos (negro) en Charadriiformes.
"Bajo una competencia tan fuerte, las hembras que logran reproducirse representan individuos particularmente impresionantes, y cualquier mutación beneficiosa que porten se propaga más rápidamente entre la población".
"El efecto es especialmente fuerte cuando se trata del cromosoma Z, porque las hembras tienen sólo una copia; esto significa que cualquier mutación útil que aparezca en el cromosoma Z afectará la capacidad de la hembra para competir, mientras que si las mutaciones aparecieran en otro cromosoma, sus efectos a menudo quedarían enmascarados por la segunda copia del cromosoma".
"Es importante comprender las fuerzas que impulsan la evolución en diferentes especies porque nos da una buena idea de qué tan rápido pueden adaptarse las especies a los ecosistemas cambiantes. Muestra con qué eficacia las poblaciones pueden utilizar mutaciones beneficiosas y eliminar las dañinas del acervo genético. Nuestra investigación muestra que la selección sexual y el sistema de apareamiento son factores importantes en este proceso".
Los investigadores rastrearon cómo los genomas de 23 especies de aves playeras han divergido desde sus últimos ancestros comunes; de ellos, cuatro exhibían sistemas de apareamiento poliándricos.
El profesor Tamás Székely, del Centro Milner para la Evolución de la Universidad de Bath, dijo: "Charles Darwin ya había observado a las aves playeras por sus diversos comportamientos de apareamiento. La nueva investigación de nuestro grupo sugiere que la variación en su sistema de apareamiento influye en la tasa de evolución de su genoma".
Los hallazgos se publican en Proceedings of the Royal Society B: Role-reversed polyandry is associated with faster fast-Z in shorebirds
