Las diferencias físicas entre machos y hembras en las especies son comunes, pero queda mucho por aprender sobre los mecanismos genéticos detrás de estas diferencias.
Una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Indiana encuentra que el "gen maestro" que regula estas diferencias juega un papel complejo en la coincidencia del rasgo físico correcto con el sexo correcto. El estudio, publicado el 27 de febrero en la revista Comunicaciones de la naturaleza , revela nuevos detalles sobre el comportamiento del gen llamado "doublesex" o dsx.
"Queremos saber más sobre este gen porque nos ayuda a responder una pregunta importante sobre el desarrollo y la evolución: cómo los animales con genomas similares, como los machos y las hembras de la misma especie, producen diferentes versiones del mismo rasgo"¿Y por qué algunos rasgos, como las características ornamentales que atraen a los compañeros, varían tanto, mientras que otros, como las piernas, no lo hacen?", Dijo Cris Ledón-Rettig, investigador postdoctoral en el Departamento de IU Bloomington College of Arts and Sciences.Biología, quien dirigió el estudio.
El estudio es significativo porque es el primero en observar el efecto de dsx en todo el genoma. Se encuentra que el gen no es simplemente un "interruptor" que apaga ciertos rasgos masculinos en las mujeres, como se pensaba anteriormente.desempeña un papel muy complejo en el control de la expresión de diferencias físicas en diferentes puntos del genoma en función del sexo.
El co-autor principal del artículo es Eduardo Zattara, investigador postdoctoral en el Departamento de Biología. El autor principal es Armin Moczek, profesor en el departamento.
El control de grano fino que dsx ejerce sobre los rasgos masculinos y femeninos es posible porque el gen actúa de una sorprendente variedad de formas, dijo Ledón-Rettig. Al activar diferentes genes en machos y hembras, por ejemplo, puede promover machos o hembras.versiones femeninas del mismo rasgo, como los genitales, o, al activar los mismos genes en los machos y al mismo tiempo inhibirlos en las hembras, puede promover rasgos opuestos.
"El poder para evitar la expresión de rasgos masculinos en las mujeres, y viceversa, es una característica crítica", dijo Moczek. "Protege los rasgos que benefician solo a los miembros de un sexo de causar daño a los miembros del otro".
Por ejemplo, en las especies utilizadas por los investigadores de IU para estudiar dsx - el escarabajo Onthophagus taurus - los machos poseen cuernos elaborados para luchar contra los rivales sobre las hembras. Sin embargo, estos cuernos no ofrecen una ventaja reproductiva similar a las hembras: los cuernos grandes interferirían con su capacidad de cavar túneles utilizados para anidar crías.
Existe una dinámica similar en las aves. Una testosterona más alta atrae más parejas en las aves machos debido a una mayor agresión pero disminuye el instinto materno en las hembras.
Ambos ejemplos subrayan la tensión que puede existir entre la selección natural, que favorece los rasgos que promueven la supervivencia de una especie, y la selección sexual, que favorece los rasgos que atraen a las parejas. Si una especie carece de esta capacidad de "amortiguar" los rasgos masculinos y femeninos, puede extinguirse
Para realizar el estudio, los científicos de IU compararon genes expresados en escarabajos normales con genes expresados en escarabajos en los que se suprimió dsx. La comparación reveló más de 1,000 puntos en el genoma en escarabajos normales donde dsx afectó la expresión génica en machos y más de 250 puntos dondeafectó la expresión génica en mujeres.
Lo más importante, dijo Ledón-Rettig, es que la mayoría de estos puntos no se superponen. Esto indica que dsx no simplemente activó o desactivó ciertos genes para la mayoría de los rasgos estudiados, sino que afectó la expresión génica en diferentes lugaresen el genoma basado en el sexo.
"Esencialmente, dsx instruye el desarrollo de versiones masculinas y femeninas del mismo rasgo al influir en diferentes genes en cada sexo", dijo.
Este fue especialmente el caso cuando analizaron el efecto de dsx en los cerebros, que regula los comportamientos específicos del sexo, y los genitales, utilizados en la reproducción. Pero para un rasgo, los cuernos de la cabeza, el estudio mostró que dsx a veces apuntaexactamente los mismos genes en ambos sexos. En esta situación, dsx regulaba los genes en direcciones opuestas, creando machos completamente con cuernos y hembras completamente sin cuernos. Cuando los científicos desactivaron dsx, ambos sexos desarrollaron cuernos intermedios de tamaño similar.
Onthophagus taurus es una de las pocas especies de insectos en las que es posible realizar un análisis completo del genoma ya que su genoma ha sido secuenciado por el Proyecto i5k, también conocido como "El Proyecto de Entomología de Manhattan", un esfuerzo a gran escala respaldado por el Departamento deAgricultura que tiene como objetivo transcribir los genomas de 5,000 insectos y otros artrópodos.
La secuenciación genética de la especie se realizó a través del proyecto utilizando insectos proporcionados por el laboratorio de Moczek en IU, que ha sido pionero en el uso de insectos para estudiar los principios fundamentales de la evolución. Ledón-Rettig y Zattara son miembros del laboratorio de Moczek.
"Estamos ansiosos por extender nuestro trabajo sobre el papel de dsx, y otros genes, a las diferencias sexuales entre otras especies de escarabajos estrechamente relacionadas", dijo Ledón-Rettig. "Estos escarabajos son realmente una plataforma poderosa para desentrañarlos mecanismos fundamentales que subyacen a la diversificación evolutiva de los rasgos sexuales entre especies ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Indiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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