Evolución de los genes sexuales en aves y mamíferos

  Por como funciona la reproducción en nuestra especie tendemos a pensar en individuos sexuados, pero la casuistica a la hora de determinar el sexo es bastante grande, si es que la especie recurre al sexo para reproducirse, cosa que no siempre sucede. En nuestro caso, la determinación es de tipo cromosómico, y al igual que la
 mayoría de mamíferos utilizamos el sistema XX/XY. Las hembras tienen los cromosomas sexuales XX y los machos XY, este sistema funciona bastante bien y de hecho también es el preferido por equinodermos y algunos
 otros grupos zoológicos. De modo similar, las aves emplean diferentes cromosomas para determinar el sexo, pero al contrario que en nuestro caso los machos son ZZ y las hembras son las que tienen dos cromosomas sexuales diferentes: ZW. Se trata del sistema ZZ/ZW que también se encuentra en lepidópteros y otros taxones.

Evolución


  Se cree que a lo largo de la evolución los cromosomas sexuales han aparecido a partir de autosomas, esto es, del resto de parejas de cromosomas. Los autosomas se caracterizan por formar pares y poderse recombinar durante la meiosis, esto es, son cromosomas homólogos, consideración que merecen también los pares XX y ZZ.
 Se sabe que en nuestros ancestros los reptiles, la determinación del sexo no tiene porqué ser cromosómica, puede ser genotípica, por temperatura... se ha planteado que un ancestro reptiliano con cromosomas homólogos y un gen de tipo SRY para determinar el sexo precedió a monotremas y terios, de tal modo que el cromosoma con ese gen fue reduciéndose y sufriendo diferentes cambios. Por ello la mayoría de los cambios para el afianzamiento del cromosoma heterólogo, es decir, el Y se han producido en el cromosoma heterólogo (W e Y). Por el contrario, el cromosoma sexual homólogo, común a ambos sexos Z y X se ha pensado que se estaba menos distanciado evolutivamente de su origen autosómico.

Evolución inesperada

  Un equipo de investigadores hace un par de años obtuvo unos resultados que cuestionaban esta teoría para el cromosoma Z en aves y para el X en mamíferos.
  Secuenciaron completamente el cromosoma Z de pollo observando que es menos denso en genes que los autosomas y que contiene una disposición masiva en tándem con cientos de genes duplicados que luego se expresan en los testículos. La comparación general del cromosoma Z de pollo con la secuencia de acabado del cromosoma X humano demostró que ha evolucionado independientemente de las diferentes porciones del genoma ancestral. A pesar de esta independencia, el cromosoma Z y el X comparten características que los distinguen de los autosomas: la adquisición y amplificación de genes expresados en los testículos, y una baja densidad de genes como resultado de una expansión de las regiones intergénicas.

  Estas funciones no estaban presentes en los autosomas partir de los que evolucionaron Z y X, sino que las fueron adquiriendo a mediada que evolucionaban como cromosomas sexuales. La conclusión es que los cromosomas Z y los X han seguido trayectorias evolutivas convergentes, a pesar de evolucionar en sistemas sexuales heterogaméticos opuestos.
 
  En términos más generales, digamos que tanto en aves como en mamíferos, la evolución de los cromosomas sexuales ha impicado no sólo la pérdida de genes, sino también la expansión y adquisición de genes en los cromosomas sexuales comunes a ambos sexos.

Nota:
 Esta entrada participa en la XIII edición del carnaval de Biología que se hospeda en el blog "Caja de Ciencia".

 Referencias:
 Convergent evolution of chicken Z and human X chromosomes by expansion and gene acquisition