Determinação do sexo: tipos de sistemas e características - Ciência - 2023

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o determinação de sexo é controlado por uma série de mecanismos altamente variados entre os táxons, que estabelecem as características sexuais do indivíduo. Esses sistemas podem ser intrínsecos ao indivíduo - ou seja, genéticos - ou ser controlados por fatores ambientais que o cercam durante os primeiros estágios da vida.

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

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 virtualmente universal na vida dos eucariotos.

Uma das consequências mais importantes da reprodução sexuada é o acoplamento de diferentes alelos, carregados por diferentes indivíduos, em uma variação genética benéfica.

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

Da mesma forma, temos a determinação das características sexuais mediadas por fatores ambientais, como a temperatura. Isso ocorre em sapos, tartarugas e crocodilos, onde as temperaturas de incubação parecem determinar o sexo.

Descreveremos cada sistema abaixo, usando exemplos tirados dos reinos animal e vegetal:

Genes individuais

Em organismos onde o sexo é determinado por genes individuais, não existem 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 possuem este 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 haplodiplóide

Os sistemas haplodiplóides determinam o sexo dependendo da condição haplóide ou diplóide do indivíduo. Nós, humanos, somos diplóides - homens e mulheres. No entanto, essa condição não pode ser extrapolada para todos os grupos de animais.

O sistema haplodiplóide é bastante comum em Hymenoptera (abelhas, formigas e semelhantes), Homoptera (cochonilhas e filhotes) e Coleoptera (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 eussociais, tendo suas bases no sistema genético que decide seu sexo.

As abelhas não têm cromossomos sexuais. As fêmeas são diplóides (2n) e os machos haplóides (n), chamados zangões. Por isso, o desenvolvimento das fêmeas vem da fecundação dos ovos, enquanto os óvulos não fecundados se transformam em machos. Ou seja, os últimos não têm pai.

Nas fêmeas, a divisão entre as operárias e a rainha não é determinada geneticamente. Essa hierarquia é determinada pela dieta do indivíduo nos primeiros estágios de sua vida.

Cromossomos especiais

O caso de cromossomos especiais ou cromossomos sexuais é aquele com o qual estamos mais intimamente relacionados. Está presente em todos os mamíferos, pássaros e muitos insetos, sendo uma forma comum em organismos com diferentes fenótipos sexuais.

Nas plantas, embora seja muito raro, foi possível especificar algumas espécies diócicas que possuem cromossomos sexuais.

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

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

Os sistemas XX e XY estão presentes em mamíferos, em muitos insetos da ordem Diptera e em um número muito restrito de plantas, como Cannabis sativa. Nesse sistema, o sexo é determinado pelo gameta masculino. Se este último tiver o cromossomo X, a prole corresponderá 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 em alguns insetos da ordem Lepidoptera.

Determinação criptográfica

Em certos taxa, os diferentes estímulos ambientais, nas fases iniciais da vida dos indivíduos, têm um papel crucial na determinação do sexo. Nestes 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 de 1 ° C extra transforma toda uma população de machos em uma população composta exclusivamente de fêmeas.

Em crocodilos, verificou-se que uma incubação abaixo de 32 ° C produz uma população de fêmeas e temperaturas acima de 34 ° C se traduzem em uma população de machos. No intervalo de 32 a 34, as proporções entre os sexos são variáveis.

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

Em contraste, as larvas que se desenvolvem perto de fêmeas maduras são transformadas em machos por certos hormônios que secretam.

Infecção por microorganismo

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. Esta bactéria é transmitida verticalmente, das fêmeas para seus futuros descendentes, por ovos - embora a transferência horizontal também tenha sido documentada.

Quanto à determinação do sexo nos organismos que habita, Wolbachia tem efeitos altamente relevantes.

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

Todos esses fenótipos mencionados, que envolvem a distorção da proporção sexual com um viés acentuado para o sexo feminino, ocorrem para favorecer a transmissão da bactéria para a próxima geração.

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

Proporção dos sexos

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

Hipótese de Fisher

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

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

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

Hipótese de Trivers e Willard

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

O argumento baseou-se nas seguintes premissas: quando uma fêmea é fisiologicamente "sadia", ela deve produzir machos, pois esses pequeninos terão maior chance de sobrevivência e reprodução.

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

Na natureza, as fêmeas fracas costumam se reproduzir, apesar de seu status de "inferioridade" fisiológica. Em contraste com um macho fraco, onde as chances de reprodução são excepcionalmente menores.

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

Perspectiva evolutiva e questões futuras

À luz da evolução, a diversidade de mecanismos que determinam o sexo levanta algumas questões, incluindo: por que vemos essa variação? Como essa variação surge? E, finalmente, por que essas mudanças ocorrem?

Além disso, também surge da questão de saber se certos mecanismos dão ao indivíduo uma certa vantagem sobre outros. Isto é, se algum mecanismo específico foi favorecido seletivamente.

Referências

Asgharian, H., Chang, P. L., Mazzoglio, P. J., & Negri, I. (2014). Wolbachia não tem tudo a ver com sexo: a feminização masculina de Wolbachia altera o transcriptoma da cigarrinha Zyginidia pullula de uma maneira principalmente independente do sexo.Fronteiras em microbiologia, 5, 430.
Bachtrog, D., Mank, JE, Peichel, CL, Kirkpatrick, M., Otto, SP, Ashman, TL, Hahn, MW, Kitano, J., Mayrose, I., Ming, R., Perrin, N., Ross, L., Valenzuela, N., Vamosi, JC, Tree of Sex Consortium (2014). Determinação do sexo: porque tantas formas de o fazer?Biologia PLoS, 12(7), e1001899.
Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Manual de genética. Volume 1. Universidade Nacional de Río Cuarto.
Leopold, B. (2018).Teoria da Ecologia da População da Vida Selvagem. Waveland press inc.
Pierce, B. A. (2009).Genética: uma abordagem conceitual. Panamerican Medical Ed.
Wolpert, L. (2009).Princípios de desenvolvimento. Panamerican Medical Ed.