Em humanos e outros animais, o sexo geralmente é determinado por um único gene. No entanto, há alegações de que em algumas espécies, como o ornitorrinco, é necessário todo um ‘parlamento’ de genes agindo em conjunto para determinar se a prole se desenvolverá como macho ou fêmea.
Em uma nova análise, analisamos de perto essas reivindicações. Descobrimos que eles descrevem situações anormais, como híbridos entre duas espécies com diferentes sistemas de determinação de sexo, ou quando um sistema sexual está em processo de substituição de outro.
Concluímos que o sexo é normalmente determinado por um único gene. A teoria da evolução sugere que este é o estado de coisas mais estável, pois garante uma proporção de 1:1 de animais machos e fêmeas.
O ‘interruptor mestre’ humano para sexo
Nos mamíferos, as fêmeas têm dois cromossomos X, enquanto os machos têm um X e um Y. O cromossomo Y carrega um gene chamado SRY, que atua como um “interruptor mestre”: um embrião XY, carregando SRY, se desenvolve em um macho biológico e um embrião XX, sem SRY, se desenvolve em uma fêmea biológica.
Isso simplifica a herança do sexo. As fêmeas produzem óvulos, que carregam um único cromossomo X, enquanto os machos produzem esperma, metade carregando um X e metade carregando um Y.
A fusão aleatória de óvulos e espermatozóides produz metade de fêmeas XX e metade de machos XY, para uma proporção sexual de 1:1.
Sexo em outros vertebrados
Entre os animais com coluna vertebral (vertebrados), existe uma enorme variedade de sistemas que determinam o sexo. No entanto, eles geralmente se resumem à ação de um único gene.
Muitos peixes, sapos e algumas tartarugas têm sistemas como o nosso, nos quais um gene dominante masculino no cromossomo Y dirige o desenvolvimento dos testículos. Alguns vertebrados têm o oposto – um gene dominante feminino no cromossomo X.
Outros vertebrados usam uma diferença de dosagem de um único gene. Nas aves, os machos têm duas cópias de um cromossomo Z com o gene determinante do sexo DMRT1. As fêmeas têm um único cromossomo Z e um W que não possui DMRT1. O sexo depende da dosagem de DMRT1: duas cópias em machos ZZ, contra uma em fêmeas ZW.
Surpreendentemente, muitos genes diferentes agem como a chave mestra em diferentes espécies. Mas todos eles agem desencadeando o mesmo caminho de diferenciação masculino ou feminino.
Esses sistemas de gene único fornecem números iguais de machos e fêmeas, que a teoria diz ser o equilíbrio ideal para um sistema estável. Se a proporção favorecer um sexo, os indivíduos que produzem mais do outro sexo deixarão mais descendentes e seus genes se espalharão até atingir uma proporção de 1:1.
Algumas espécies excepcionais
Alguns peixes de aquário têm sistemas mais complexos. Cruzamentos genéticos em platyfish parecem mostrar dois ou mais genes que determinam o desenvolvimento masculino ou feminino; o robalo parece ter pelo menos três genes sexuais.
Alguns sapos e lagartos parecem determinar o sexo usando dois ou mais genes sexuais.
Depois, há espécies com dois ou mais pares de cromossomos sexuais. O ornitorrinco tem cinco cromossomos X e cinco Y. Existe um gene sexual em cada Y? Como um pobre bebê ornitorrinco saberá como se desenvolver se receber três Ys e dois Xs de seu pai?
E as espécies, como o sapo africano com garras, que têm duas cópias de todo o seu genoma, então deveriam ter dois pares de cromossomos sexuais e genes sexuais?
Portanto, existem muitas espécies excepcionais que parecem ter múltiplos cromossomos sexuais e genes sexuais, desafiando a expectativa de que apenas um único gene sexual possa produzir um sistema estável.
Sexo poligênico – existe isso?
Nas espécies em que não encontramos um único gene master switch, é comum falar-se em “sexo poligênico”. Mas quão robustos são esses exemplos?
Em nosso artigo recente, examinamos exemplos clássicos e reivindicações recentes de determinação poligênica do sexo. Concluímos que os poucos sistemas que se qualificam representam situações anormais e transitórias.
Múltiplos cromossomos sexuais não precisam significar múltiplos genes sexuais. No ornitorrinco, todos os cinco cromossomos Y movem-se juntos para o esperma, e um único gene no menor Y dirige o desenvolvimento masculino. O sapo com garras africano resolveu o problema de seu genoma duplicado desenvolvendo um novo gene determinante da fêmea em um cromossomo W recém-criado.
Em vários sistemas, dois genes sexuais são detectados, mas eles controlam diferentes etapas da mesma via que são reguladas por um único gene mestre.
Em alguns dos sistemas clássicos de peixes, como o ornitorrinco, todas as diferentes variantes surgem do mesmo cromossomo, sugerindo que o sexo é controlado por diferentes variantes do mesmo gene. Uma rã japonesa tem diferentes cromossomos sexuais em diferentes ilhas, mas são todas variantes do mesmo cromossomo.
Outros exemplos sugerem sistemas em transição. O robalo apresenta diferentes frequências de variantes ao longo do seu alcance. Há sinais de um novo sistema substituindo gradualmente um antigo em um sapo europeu.
O peixe-zebra é particularmente interessante. Cepas criadas independentemente em laboratórios por 30 ou 40 anos têm proporções sexuais aberrantes e múltiplos genes sexuais.
Mas acontece que o peixe-zebra selvagem tem um sistema regular de cromossomos sexuais ZW. Os estoques de laboratório perderam independentemente seu cromossomo W durante a reprodução em laboratório. Todos os peixes de laboratório são ZZ, e o sexo dos filhotes é determinado por genes de diferenciação de sexo mais fracos que estavam à espreita no fundo.
Vencer a guerra dos genes sexuais
Muitos sistemas “poligênicos” acabam sendo híbridos entre duas espécies. As espécies híbridas costumam ter problemas com a reprodução, como esterilidade ou proporções sexuais distorcidas.
O problema deles é a incompatibilidade de diferentes cromossomos sexuais e genes sexuais. Se um macho XY acasala com uma fêmea ZW, a prole tem todos os tipos de combinações de genes sexuais.
As incompatibilidades podem ocorrer de maneira diferente. Por exemplo, duas espécies de peixes ciclídeos que vivem lado a lado no lago Malawi, na África, têm sistemas XY e ZW não relacionados. Em sua descendência XYZW, o W substitui parcialmente o efeito masculino determinante do Y, então os peixes XYZW têm características intersexuais. Mas, em outra combinação de espécies, o gene W triunfa e os peixes XYZW são fêmeas férteis.
As espécies híbridas podem revelar muitos genes com efeitos maiores e menores na determinação do sexo. Por exemplo, o cruzamento de duas espécies de bagres revelou sete genes associados a machos e 17 associados a fêmeas em diferentes cromossomos.
Portanto, certamente existem espécies em que dois ou mais genes atuam juntos ou em oposição. No entanto, a longo prazo, há uma forte seleção para que um ou outro ganhe vantagem. Isso transformará um sistema poligênico ineficiente em um sistema de gene único, gerando machos e fêmeas férteis na proporção de 1:1.
Publicado em 24/04/2023 08h41
Artigo original:
Estudo original: