En los pinzones cebra, la velocidad y la morfología de los espermatozoides y, por lo tanto, el éxito reproductivo dependen en gran medida de una mutación específica una inversión en uno de los cromosomas sexuales, llamada Z. Esto fue descubierto por científicos del Instituto Max Planck de Ornitología en Seewiesen.siempre llevan dos copias del cromosoma Z, pero las que poseen dos versiones diferentes, una regular y otra invertida, se benefician de un diseño de esperma óptimo. Incluso bajo la selección más fuerte, en la que solo el esperma más rápido fertilizará con éxito el óvulo,los tipos genéticamente inferiores no pueden extinguirse. Esto se debe a que para la morfología ideal se necesita una combinación de ambas formas heterocigotos, lo que no es posible sin producir también los tipos subóptimos homocigotos. Según los científicos, este efecto puede en parteexplicar la infertilidad en los machos pinzón cebra.
El "objetivo" de cada esperma es fertilizar el óvulo, lo que implica ganar una carrera feroz a través del largo tracto reproductor femenino. Los competidores en esta carrera son los espermatozoides "hermanos" del mismo hombre, pero a menudo también los espermatozoides de otros hombresDada tal competencia y la fuerte selección resultante, es inevitable que solo el más apto se reproduzca. En el curso de la evolución, el mejor diseño de esperma habrá prevalecido. En un pequeño pájaro cantor australiano, el pinzón cebra, sin embargo, los científicos todavía han encontradoesperma de diversa morfología y velocidad.
Junto con colegas de la República Checa, investigadores del Instituto Max Planck de Ornitología en Seewiesen descubrieron que una inversión de un gran fragmento del cromosoma sexual Z es responsable del diseño del esperma, con consecuencias inmediatas para la velocidad de natación del esperma y, por lo tanto, para la fertilización.tasa y para el éxito reproductivo de un hombre.
Cada hombre posee dos cromosomas Z, uno de los cuales heredó de la madre y uno del padre. Los cromosomas Z existen en dos versiones, la normal A y la invertida B ". Solo si un hombre poseeambos tipos, lo que significa que es heterocigoto AB en lugar de homocigoto AA o BB, los espermatozoides masculinos muestran una pieza intermedia larga que contiene el motor para la natación rápida ", dice Ulrich Knief, primer autor del estudio. Animales con dos formas idénticas del cromosoma Zes decir, los machos homocigotos no pueden producir el esperma superior y, por lo tanto, muestran tasas de fertilización más bajas. El estudio se basa en análisis de paternidad de 435 machos en ausencia de competencia espermática y otros 482 machos en competencia con otros machos. El estudio muestra claramente que los heterocigotoslos machos tuvieron mayor éxito de fertilización en ambas condiciones.
La variación genética no se agota
El esperma superior de los machos heterocigotos puede reducir los problemas de fertilidad, pero los machos heterocigotos siempre producirán un 50% de hijos homocigotos, de modo que la variación genética en la población no se agote, porque el genotipo óptimo no puede ir a la fijación. Durante muchos años,El biólogo evolucionista Wolfgang Forstmeier se ha quedado perplejo por las altas tasas de infertilidad en esta especie, preguntando por qué la evolución parece incapaz de solucionar este problema a pesar de la fuerte selección contra los machos infértiles. "Este estudio es un primer paso en la dirección de responder a esta pregunta", diceForstmeier: "Con un sistema de herencia con dos conjuntos de cromosomas, la evolución se atasca cuando solo la combinación de ambos crea el genotipo perfecto".
Mientras que los investigadores de Seewiesen estaban interesados en las consecuencias físicas de la inversión del cromosoma Z, otro grupo de científicos del laboratorio de Jon Slate de la Universidad de Sheffield llegó a los mismos resultados a través de un enfoque totalmente diferente. Estos científicos examinaron la reproducción específicalíneas de pinzones cebra, que habían sido seleccionados para esperma corto o largo. En una búsqueda de todo el genoma de variantes que afectan la morfología de los espermatozoides, descubrieron de forma independiente la inversión del cromosoma Z. Su estudio puede mostrar que la información genética relevante para la morfología de los espermatozoides es casiencontrado exclusivamente en este cromosoma sexual.
"En lugar de ser redundantes, los estudios se complementan muy bien entre sí por el hecho de que dos equipos de investigación llegaron a la misma conclusión con enfoques muy diferentes", explica Bart Kempenaers, autor principal del estudio.
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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