Acasă Escortelux Pasarile si albinele si dragonii cu barba: Evolutia unui sistem de determinare...

Escortelux

Pasarile si albinele si dragonii cu barba: Evolutia unui sistem de determinare a sexului

149

Acrodont Pogona, cunoscut in mod obisnuit ca dragonul cu barba. Credit: Arthur Georges, Universitatea din Canberra

Sexul este un fenomen stravechi si raspandit, cu peste 99 la suta dintre eucariote (celule cu nuclee) participand la o forma de reproducere sexuala, cel putin ocazional. Avand in vedere ubiquitatea relativa si presupusa importanta a sexului, este poate surprinzator faptul ca mecanismele care determina sexul unui individ variaza atat de spectaculos intre organisme. Mecanismele de determinare a sexului pot depinde de semnale de mediu, cum ar fi temperatura, sau pot fi bazate genetic, cu un sex purtand diferite alele, gene sau cromozomi – sau chiar un numar diferit de fiecare dintre acestea – de la celalalt. Cel mai bine studiat sistem de determinare a sexului este sistemul XY, care poate fi gasit la majoritatea mamiferelor. In acest sistem, femelele au doua din acelasi tip de cromozomi sexuali (XX), iar barbatii au doua tipuri diferite de cromozomi sexuali (XY).

Existenta unor mecanisme multiple de determinare a sexului de-a lungul arborelui vietii implica faptul ca aceste sisteme experimenteaza un anumit grad de cifra de afaceri, in care un sistem il inlocuieste pe altul. Din pacate, descoperirea istoriei evolutive a diferitelor sisteme de determinare a sexului poate fi dificila. In sistemele XY, varsta cromozomilor X si Y poate fi estimata prin compararea ratelor de substitutie intre cei doi cromozomi sexuali, deoarece au fost odata omologi. Cu toate acestea, in randurile care au inregistrat o cifra de afaceri a sistemului de determinare a sexului, aceasta abordare nu ofera informatii cu privire la daca sau cat timp a persistat un sistem XY inainte de inlocuirea cu noul sistem. Din fericire, intr-un articol recent publicat in Genom Biology and Evolution, intitulat „Descifrarea cifrelor de afaceri cromozomiale ancestrale bazate pe analiza prejudecatii mutatiei masculine”, profesorul Diego Cortez si colegii de la Universitatea Nationala Autonoma din Mexic descriu o noua metoda de abordare a acestei limitari si de a oferi noi perspective asupra duratei de viata si a cifrei de afaceri a sistemelor de determinare a sexului. .

Potrivit lui Cortez, dezvoltarea noii metode a aparut din necesitate: “Lucram la cromozomii sexuali ai anolei verzi. Unele dintre analize au sugerat ca sistemul sexual poate avea> 160 de milioane de ani, adica ar putea avea isi are originea in stramosul pleurodonturilor [un grup care include iguane, anole si soparlele spinoase] si acrodonturi [inclusiv dragoni cu barba si cameleoni] “. Cu toate acestea, deoarece acrodonturile nu au in prezent un sistem de determinare a sexului XY, Cortez si-a dat seama ca „o metoda care poate corobora un astfel de scenariu evolutiv nu exista”. Deci, el si colegii sai au dezvoltat unul.

Noua metoda analitica se bazeaza pe un fenomen cunoscut sub numele de prejudecata mutatiei masculine. La multe vertebre, gametele masculine sufera mai multe cicluri de replicare decat gametii de sex feminin, ceea ce duce la o rata de mutatie mai mare a cromozomului specific masculin (in acest caz, Y) si o rata de mutatie mai mica pe cromozomul sexual intalnit mai des la femei caz, X). Biasul mutatiei masculine a fost observat la majoritatea mamiferelor, precum si la pasari, serpi si pesti. Cortez si colegii sai au emis ipoteza ca aceasta semnatura a diferitelor rate de mutatie a cromozomilor sexuali ancestrali poate persista mult timp dupa rulajul sistemului de determinare a sexului si pierderea cromozomilor sexusi insisi.

Evolutia sistemului de determinare a sexului, dedusa prin analiza ratei mutatiei, in pleurodonturi si acrodonturi. Credit: Diego Cortez et al., Universitatea Nationala Autonoma din New Mexico

Pentru a verifica acest lucru, au identificat seturi de gene care sunt prezente pe cromozomul X la speciile cu determinarea sexului XY si pe autosomi (cromozomi non-sexuali) la speciile cu sisteme alternative de determinare a sexului. Au comparat apoi ratele de substitutie la siturile in evolutie neutra din aceste gene intre linii – genele autosomale care au fost odata pe un cromozom X ar trebui sa aiba rate de evolutie mai mici decat alte gene autosomale. Intr-un experiment doveditor al conceptului, au utilizat aceasta metoda pentru a analiza ratele de substitutie la mamiferele placentare (care au determinarea sexului XY) si un monotreme, platypus (care are un sistem alternativ care include cinci cromozomi X si cinci Y). Ei au descoperit ca ratele de substitutie au fost semnificativ mai scazute la genele legate de X de la mamiferele placentare decat la genele autosomale de la platypus si speciile de outgroup non-mamifere. Pe baza simularilor lor, acest lucru a indicat ca linia de platypus nu a impartasit niciodata sistemul XY placentar, o constatare care este in concordanta cu studiile bazate pe alte metode.

Cercetatorii au aplicat apoi metoda lor la analiza genelor legate de X la trei specii de pleurodont (determinarea sexului XY) si la ortologii lor autosomali la trei specii de acrodont (care au fie o varietate de cromozomi sexuali, fie determinarea temperaturii sexuale dependente de temperatura). Ca si in cazul analizei mamiferelor, rezultatele au aratat ca genele pleurodont legate de X au avut o rata de mutatie semnificativ mai mica decat genele autosomale din grupele exterioare (in acest caz, cinci specii de sarpe). In mod intrigant, insa, secventele acrodont au prezentat rate de substitutie care au fost intermediare intre cele ale genelor pleurodont legate de X si genele de autosomal outgroup. Acest lucru a sugerat ca acrodonturile au impartit sistemul Pleurodont XY timp de cateva milioane de ani inainte de a fi pierdut ulterior, la fel de recent ca si in perioada 20–60 milioane de ani in urma cu unele linii.

Autorii indica rapid ca, desi concluziile lor sunt solide, estimarile lor de timp „nu sunt super precise” din cauza lipsei de secvente genomice substantiale din reptile. Ei observa ca „mai multe date de secventa de la mai multe specii de reptile vor creste rezolutia si vor valida / corecta observatiile”.

In ciuda acestei constrangeri, este clar ca aceasta metoda ofera o promisiune considerabila pentru analizele viitoare ale sistemelor de determinare a sexului. Potrivit lui Cortez, noua lor metoda „ar putea fi foarte utila pentru a investiga alte linii in care tranzitiile cromozomilor sexuale s-ar fi putut intampla”.

Mai exact, cercetatorii considera ca metoda lor ar putea arunca o lumina asupra vitezei cu care cromozomii sexuali apar si dispar. Ei spera ca alti cercetatori vor testa metoda in diferite specii si diferite sisteme de cromozomi sexuali, deoarece ar putea fi folosit in orice sistem cu prejudecati de mutatie masculina. Datele de la alte specii ar putea duce in cele din urma la raspunsuri despre cat dureaza cromozomii sexuali si daca cromozomii sexuali au o „data de expirare”, oferind astfel noi perspective asupra proceselor evolutive care determina cifra de afaceri a sistemului de determinare a sexului.

Mai multe informatii: Acosta A, Martinez-Pacheco ML, Diaz-Barba K, Porras N, Gutierrez-Mariscal M, Cortez D. 2019. Descifrarea cifrei de afaceri ale cromozomilor ancestrali pe baza analizei prejudecatilor mutatiei masculine.

Genom Biol Evol . 11 (11), 3054–3067. doi.org/10.1093/gbe/evz221

Referire: Pasarile si albinele si dragonii cu barba: Evolutia unui sistem de determinare a sexului (2019, 23 decembrie) preluat 4 iunie 2020 de la https://phys.org/news/2019-12-birds-bees-beard-dragons -evolution.html

Acest document este supus drepturilor de autor. In afara de orice tranzactie corecta in scopul studiului sau cercetarii private, nicio parte nu poate fi reprodusa fara permisiunea scrisa. Continutul este furnizat doar in scop informativ.

Pasarile si albinele si dragonii cu barba: Evolutia unui sistem de determinare a sexului

Populare

Cum alegi cel mai bun brad de Crăciun?

Afla cum iti poti lansa o mica afacere folosind un spatiu...

Top 10 cele mai supraevaluate filme din toate timpurile

10 regizori care au facut un film de groaza si au...

10 documentare care au schimbat perceptia publicului

Top 10 interviuri controversate cu celebritati din toate timpurile

Top 10 cele mai memorabile momente ale premiilor Oscar

Cum se schimba viata atunci cand intri in cercurile sociale ale...

10 povesti ciudate din lumea rap pe care sa le cunosti

10 secrete intunecate din lumea surprinzator de rasucita a K-Pop