Evolución de los cromosomas de los impulsos sexuales
Dada la gran diferencia en el tamaño y la secuencia de los cromosomas humanos X e Y, es difícil imaginar que alguna vez fueron una pareja perfecta. Pero, de hecho, todos los cromosomas sexuales comienzan de esa manera. Una nueva investigación publicada hoy (19 de julio) en Science examina la fase temprana de la evolución de los cromosomas sexuales en una cepa de moscas de la fruta que recientemente, hace 1 millón de años, convirtió un par normal de cromosomas en un nuevo dúo X e Y no coincidente.
Este artículo es definitivamente una contribución emocionante a la comprensión de los primeros días de la evolución de los cromosomas sexuales, dijo el biólogo evolutivo Manyuan Long de la Universidad de Chicago, que no participó en el estudio. investigar. Ahora sabemos que, en la naturaleza, los cromosomas sexuales pueden evolucionar muy rápidamente.
Se cree que los cromosomas X e Y humanos se originaron a partir de un par coincidente de cromosomas no sexuales, o autosomas, hace unos 200 millones de años. …
La mayor parte de la investigación sobre la evolución de los cromosomas sexuales se ha limitado a cambios recientes, generalmente después de que los cromosomas ya han divergido significativamente en su estructura. Pero por suerte, Bachtrog conocía una especie de mosca de la fruta en la que habían surgido nuevos cromosomas sexuales hace relativamente poco tiempo. Las moscas Drosophila miranda desarrollaron sus nuevos cromosomas X e Y hace aproximadamente un millón de años cuando un autosoma se fusionó con el cromosoma Y preexistente. Esta fusión generó un neo-Y, solo portado por los machos, y la pareja de emparejamiento de los autosomas se convirtió en un neo-X, del cual los machos obtienen una copia y las hembras dos. En estrechamente relacionado D. pseudoobscura moscas, que comparten un ancestro con D. miranda, esta fusión no se produjo. La comparación de los genomas de estas dos especies permitió a Bachtrog examinar cómo D. los nuevos X e Y de miranda han cambiado desde que se convirtieron en cromosomas sexuales.
El evento de fusión que formó los neo-X e -Y en D. miranda condujo a aproximadamente 3000 genes a vincularse con el sexo, dijo Bachtrog. Y después de un millón de años, más del 40 por ciento de esos genes en el neo-Y ya han perdido su función. Muy rápidamente después de convertirse en un cromosoma sexual, el cromosoma Y se degenera masivamente, dijo Bachtrog.
La degeneración de los cromosomas Y es un fenómeno comúnmente aceptado, pero lo sorprendente fue lo rápido que puede suceder, dijo Bachtrog. Es muy sorprendente que en un período de tiempo tan corto, más de un tercio de los genes se silencien, estuvo de acuerdo Long.
En cuanto a los genes neo-Y funcionales restantes, un subconjunto significativo ha evolucionado masculino- funciones específicas. El cromosoma Y se está masculinizando, dijo Bachtrog. Estos genes no solo experimentaron altas tasas de evolución de proteínas adaptativas, dijo, sino que también tendieron a expresarse en tejidos específicos masculinos, como los testículos y la próstata.
Mientras tanto, en el neo-X, ambos fuerzas específicas femeninas y masculinas están en juego. El cromosoma X en realidad está experimentando presiones evolutivas bastante peculiares, dijo Bachtrog. En los cromosomas X jóvenes, vemos que esta selección específica masculina es la fuerza dominante, pero cuanto más envejece, más cambia el contenido de genes y comienza a acumular genes específicos femeninos.
Este rápido estallido de [ La evolución adaptativa masculina] en el neo-X es realmente sorprendente, dijo Judith Mank del University College de Londres, que no participó en la investigación. Explicó que si bien la gente había propuesto que podría ocurrir porque los machos portan solo una copia de los genes del cromosoma X, por lo que la presión de selección para las mutaciones beneficiosas para los machos es fuerte, la evidencia de ello en el reino animal era escasa. [No] es tan generalizado como uno pensaría, dijo Mank. El nuevo trabajo sugiere que sí sucede, pero solo al principio de la evolución X. Cuando los investigadores estudian los cromosomas X más antiguos, los cambios beneficiosos para las mujeres ya se han producido.
Este cambio a genes beneficiosos para las mujeres se produce porque las mujeres portan dos copias del cromosoma X, lo que significa que el cromosoma está bajo selección. en las mujeres dos veces más que en los hombres. Sin embargo, debido al hecho de que los machos también portan una copia de la X, las mutaciones que benefician a las hembras pero no a los machos tardan más en propagarse entre la población. Además, a diferencia de las mutaciones beneficiosas para los machos en el X que ocurren temprano en la evolución del X y son una respuesta compensatoria al hecho de que los machos de repente tienen solo una copia del X, los cambios beneficiosos para las hembras a menudo involucran eventos a mayor escala, como nuevas funciones genéticas. o el movimiento de genes relacionados con la mujer desde otros cromosomas. El tráfico de genes es un proceso mucho más lento en comparación con la incorporación de nuevos aminoácidos, explicó Bachtrog.
A medida que los cromosomas sexuales continúan evolucionando, la degeneración del cromosoma Y podría incluso conducir a su pérdida final, lo que requiere la aparición de un nuevo mecanismo de determinación del sexo en otro cromosoma. Aunque tal posibilidad se ha descartado en humanos, dijo Bachtrog, la forma en que surgen los machos y las hembras es completamente variable entre especies e incluso dentro de las especies. En algunas familias de moscas, por ejemplo, los cromosomas sexuales incluso se han vuelto a incorporar en los autosomas. Los cromosomas sexuales no son necesariamente esta trampa evolutiva en la que terminas y nunca cambian, dijo.
P. Zhou, D. Bachtrog, «La adaptación específica del sexo impulsa la evolución temprana de los cromosomas sexuales en Drosophila«, Science, doi: 10.1126/science.1225385 , 2012.
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