Las copias duplicadas de un gen compartido por moscas de la fruta machos y hembras han evolucionado para resolver las demandas competitivas entre los sexos. Un nuevo análisis genético realizado por investigadores de la Universidad de Chicago describe cómo estas copias han desarrollado funciones separadas específicas de machos y hembras que soncrucial para la reproducción y la fertilidad. Estos cambios ocurrieron en solo 200,000 años desde que los genes se duplicaron, lo que significa que este proceso puede resolver presiones selectivas entre sexos y especializarse relativamente rápido.
"Aunque los hombres y las mujeres comparten casi todos sus genomas, cada uno tiene que lidiar con presiones selectivas muy distintas", dijo Nicholas VanKuren, un estudiante graduado en UChicago y coautor del estudio, publicado esta semana en Ecología y evolución de la naturaleza . "El resultado realmente inesperado de este estudio es que, a pesar de ser tan jóvenes, estos genes evolucionaron rápidamente, no solo para mitigar el conflicto sexual sino también para desarrollar funciones esenciales específicas del sexo".
Los machos y las hembras de muchas especies animales pueden tener rasgos físicos muy diferentes. Las aves machos, por ejemplo, a menudo tienen un plumaje brillante y llamativo para atraer la atención de las hembras, mientras que las hembras pueden tener una apariencia monótona para proporcionar camuflaje mientras anidan.Estos rasgos influyen directamente en el número de descendientes que producen machos y hembras, pero ¿cómo desarrollan apariencias tan drásticamente diferentes cuando comparten el mismo genoma? Se dice que los genes que controlan estos rasgos competitivos, por ejemplo, el tamaño y el color de las plumas, están sujetosal conflicto sexual, o selección en direcciones opuestas por hombres y mujeres.
En el nuevo estudio, VanKuren y el coautor Manyuan Long, PhD, el Profesor del Servicio Distinguido Edna K. Papazian en UChicago, analizaron copias duplicadas de un gen en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Las dos copias, llamadas Apollo y Artemis,comenzó como esencialmente el mismo gen cuando D. melanogaster evolucionó por primera vez como una especie separada hace 1.5 millones de años. En base a las diferencias genéticas que VanKuren y Long ahora ven entre Apolo y Artemisa en moscas modernas, calculan que el gen original se duplicó o fuecopiado y pegado como una segunda versión en el genoma, hace unos 200,000 años.
Desde entonces, al igual que el hermano gemelo y la hermana de los dioses griegos que llevan su nombre, Apolo y Artemisa han seguido su propio camino. Los hombres y las mujeres llevan ambas copias, pero las usan de manera diferente. Apolo se ha vuelto esencial para que los hombres generenespermatozoides, mientras que Artemis es necesario para que las hembras produzcan óvulos.
Este es uno de los primeros estudios en proporcionar datos que muestran que la duplicación de genes puede resolver conflictos sexuales en un gen, y que las funciones separadas pueden evolucionar mucho más rápidamente de lo que predicen las teorías evolutivas clásicas.
"Es inusualmente rápido", dijo Long. "Todos los descubrimientos anteriores hablan de decenas de millones de años para desarrollar funciones sexuales, por lo que esto es dramático".
A pesar de que se han convertido en elementos permanentes en el genoma de D. melanogaster, Apollo y Artemis todavía muestran el tirón y el tirón del conflicto sexual. Cuando VanKuren y Long apagaron experimentalmente a Artemis en los hombres, su fertilidad aumentó; del mismo modo, al apagar Apollo aumentófertilidad femenina. Incluso después de que se duplicaron y se especializaron, su presencia todavía tiene un efecto perjudicial en el sexo opuesto.
Si bien VanKuren y Long aún no conocen la función del gen ancestral que precedió a Apolo y Artemisa, sospechan que debe haber estado sujeto a un conflicto sexual extremadamente fuerte para seguir viendo efectos residuales. Y al especializarse en una cantidad tan corta decon el tiempo, estos genes gemelos fraternos muestran que lo que pueden parecer algunas de las funciones biológicas más importantes de todas pueden evolucionar relativamente rápido.
"Aunque estos genes podrían haberse formado hace 200,000 años, vemos funciones completamente diferentes pero esenciales en estos dos sexos", dijo VanKuren. "Por lo general, cuando las personas piensan en funciones genéticas realmente importantes, piensan en genes muy antiguos que tienensobrevivió a la prueba del tiempo. Pero esto realmente demuestra que la edad puede no dar toda la historia sobre las funciones genéticas ".
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Materiales proporcionados por Centro médico de la Universidad de Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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