Determinação do sexo: tipos de sistemas e características

A determinação do sexo é controlada por uma série de mecanismos muito variados entre os táxons, que estabelecem as características sexuais do indivíduo. Esses sistemas podem ser intrínsecos aos indivíduos – isto é, genéticos – ou ser controlados pelos fatores ambientais que cercam o indivíduo durante os estágios iniciais de sua vida.

Na determinação intrínseca, os biólogos classificaram esses sistemas em três categorias principais: genes individuais, sistema haplodiploide ou cromossomos especiais ou sexuais. Este último caso é o de nós, mamíferos, pássaros e alguns insetos.

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Da mesma forma, as condições ambientais também influenciam a determinação do sexo. Este fenômeno foi estudado em alguns répteis e anfíbios, que são particularmente influenciados pela temperatura. Este sistema de determinação é conhecido como enigmático.

Tipos de sistemas de determinação de sexo

O sexo, entendido como a mistura de genomas via meiose e fusão de gametas, é um evento praticamente universal na vida dos eucariotos .

Uma das consequências mais importantes da reprodução sexual é acoplar diferentes alelos, transportados por indivíduos diferentes, em uma variação genética benéfica.

Na maioria dos organismos eucarióticos, a determinação do sexo é um evento que ocorre no momento da fertilização. Esse fenômeno pode ocorrer por três sistemas diferentes: genes individuais, sistema haplodiploide ou cromossomos especiais.

Também temos a determinação de características sexuais mediadas por fatores ambientais, como temperatura. Isso ocorre em sapos, tartarugas e jacarés, onde a temperatura das incubações parece determinar o sexo.

A seguir, descreveremos cada sistema e usaremos exemplos extraídos do reino animal e vegetal:

Genes individuais

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Nos organismos em que o sexo é determinado por genes individuais, não há cromossomos sexuais. Nesses casos, o sexo depende de uma série de alelos localizados em cromossomos específicos.

Em outras palavras, o sexo é determinado por um gene (ou por vários deles) e não pela presença de um cromossomo completo.

Diferentes vertebrados , como peixes, anfíbios e alguns répteis, têm esse sistema. Também foi relatado em plantas .

Os alelos que participam desse fenômeno têm o sistema de dominância amplamente conhecido que existe para caracteres autossômicos. Nas plantas, foram especificados os alelos que determinam a masculinidade, o hermafroditismo e o caráter feminino do indivíduo.

Sistema haplodiploide

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O sistema haplodiploide é comum em abelhas

Os sistemas haplodiploides determinam o sexo, dependendo da condição haplóide ou diplóide do indivíduo. Nós, humanos, somos diplóides – homens e mulheres. No entanto, esta condição não é extrapolada para todos os grupos de animais.

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O sistema haplodiploide é bastante comum em himenópteros (abelhas, formigas e afins), homópteros (cochonilhas e chicarras) e nos coleópteros (besouros).

O exemplo clássico é o das abelhas e a determinação do sexo nas colônias. A estrutura social das abelhas é extremamente complexa, assim como seus comportamentos eusociais, tendo como base o sistema genético que decide o sexo.

As abelhas não possuem cromossomos sexuais. As fêmeas são diplóides (2n) e os machos haplóides (n), chamados drones. Portanto, o desenvolvimento das fêmeas ocorre pela fertilização dos ovos, enquanto os óvulos não fertilizados se desenvolvem nos machos. Ou seja, este último não tem pai.

Nas mulheres, a divisão entre as trabalhadoras e a rainha não é determinada geneticamente. Essa hierarquia é determinada pela alimentação do indivíduo nos estágios iniciais de sua vida.

Cromossomos especiais

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O caso de cromossomos especiais ou cromossomos sexuais é o que mais nos relaciona. Está presente em todos os mamíferos, aves e muitos insetos, sendo uma forma comum em organismos com diferentes fenótipos sexuais.

Nas plantas, embora seja muito raro, foram identificadas algumas espécies de diocas que possuem cromossomos sexuais.

Este sistema tem variantes diferentes. Entre os mais comuns e simples estão os sistemas: XX-X0 e XX-XY, onde o sexo heterogamético é masculino e ZZ-ZW, onde o sexo heterogamético é feminino.

O primeiro sistema, XX e X0, é comum em insetos da ordem Orthoptera e Hemiptera. Nestes casos, o homem tem apenas um cromossomo sexual.

O sistema XX e XY está presente em mamíferos, em muitos insetos da ordem Diptera e em um número muito restrito de plantas, como a Cannabis sativa. Neste sistema, o sexo é determinado pelo gameta masculino. Se este último possui o cromossomo X, a prole corresponde a uma fêmea, enquanto o gameta Y dará origem a um macho.

O último sistema, ZZ e ZW, está presente em todas as aves e alguns insetos da ordem Lepidoptera

Determinação enigmática

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Em certos táxons, os diferentes estímulos ambientais, nos estágios iniciais da vida dos indivíduos, têm um papel crucial na determinação do sexo. Nesses casos, a determinação do ponto de vista genético não foi totalmente elucidada e o sexo parece depender inteiramente do meio ambiente.

Nas tartarugas marinhas , por exemplo, uma variação extra de 1 ° C converte uma população inteira de machos em uma população composta exclusivamente de fêmeas.

Em jacarés, verificou-se que uma incubação inferior a 32 ° C produz uma população de fêmeas e temperaturas superiores a 34 ° C resultam em uma população de machos. No intervalo de 32 a 34, as proporções entre os sexos são variáveis.

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Além da temperatura, a influência de outras variáveis ​​ambientais foi demonstrada. Em uma espécie de Annelid, Bonellia viridis, o sexo é determinado em seu estado larval. As larvas que nadam livremente na água se desenvolvem como machos.

Por outro lado, larvas que se desenvolvem perto de mulheres maduras são transformadas em machos, por certos hormônios que secretam.

Infecção por microrganismos

Finalmente, discutiremos o caso especial de como a presença de uma bactéria é capaz de definir o sexo de uma população. É o caso da famosa bactéria pertencente ao gênero Wolbachia .

Wolbachia é um simbionte intracelular, capaz de infectar uma ampla gama de espécies de artrópodes e também alguns nematóides. Essa bactéria é transmitida verticalmente, das fêmeas para os filhos futuros, pelos ovos – embora a transferência horizontal também tenha sido documentada.

Em relação à determinação do sexo nos organismos que habita, a Wolbachia tem efeitos extremamente relevantes.

É capaz de matar os machos da população, onde os machos infectados morrem durante os estágios iniciais de sua vida; feminiza a população, onde os homens em desenvolvimento se tornam mulheres; e, finalmente, é capaz de produzir populações partenogenéticas.

Todos esses fenótipos mencionados, que envolvem a distorção da razão sexual com um viés acentuado em relação às mulheres, ocorrem para favorecer a transmissão da bactéria para a próxima geração.

Graças à sua ampla variedade de hospedeiros, Wolbachia desempenhou um papel crucial na evolução dos sistemas de determinação de sexo e nas estratégias reprodutivas dos artrópodes.

Proporção dos sexos

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Matilha de lobos

Uma propriedade fundamental dos sistemas de determinação de sexo corresponde ao entendimento da proporção dos sexos ou da razão sexual. Várias teorias e hipóteses foram propostas:

Hipótese de Fisher

Ronald Fisher, um aclamado biólogo e estatístico britânico, propôs em 1930 uma teoria para explicar por que as populações mantêm uma proporção de 50:50 de homens e mulheres. Razoavelmente, ele também explicou por que os mecanismos que desviam essa proporção igual são selecionados.

Consecutivamente, foi possível demonstrar que uma proporção de sexo justa ou equilibrada constitui uma estratégia estável, do ponto de vista evolutivo.

É verdade que os resultados de Fisher não se aplicam em determinadas circunstâncias, mas sua hipótese parece ser geral o suficiente para que os mecanismos de determinação do sexo sejam selecionados de acordo com seus princípios.

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Hipótese de Trivers e Willard

Mais tarde, em 1973, esses autores notaram que a proporção sexual dependia de muitos outros fatores – principalmente o estado fisiológico da mulher – que não foram levados em consideração na explicação de Fisher.

O argumento foi baseado nas seguintes premissas: quando uma mulher é fisiologicamente “saudável”, ela deve produzir machos, porque esses pequenos terão uma chance maior de sobreviver e se reproduzir.

Da mesma forma, quando a fêmea não está em condições fisiológicas ideais, a melhor estratégia é a produção de outras fêmeas.

Na natureza, as fêmeas fracas geralmente se reproduzem, apesar de sua condição fisiológica de “inferioridade”. Em contraste com um homem fraco, onde as chances de reprodução são excepcionalmente menores.

Esta proposta foi testada em vários sistemas biológicos, como ratos, veados, focas e até mesmo em populações humanas.

Perspectiva evolutiva e questões futuras

À luz da evolução, a diversidade dos mecanismos que determinam o sexo gera certas questões, entre elas: por que vemos essa variação ?, como essa variação ocorre? E, finalmente, por que essas mudanças ocorrem?

Além disso, surge a questão de saber se certos mecanismos dão ao indivíduo alguma vantagem sobre outros. Ou seja, se algum mecanismo em particular tiver sido seletivamente favorecido.

Referências

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