Determinación Del Sexo

Determinación del sexo: ¿Por qué tantas maneras de hacerlo? RESUMEN: La reproducción sexual es una característica antigua de la vida en la Tierra, y los familiares cromosomas X e Y de los seres humanos y otras especies modelo han llevado a la impresión de que los mecanismos de determinación del sexo son antiguos y conservados. De hecho, los machos y las hembras están determinados por diversos mecanismos que evolucionan rápidamente en muchos taxones. Sin embargo, esta diversidad en señales primarias determinantes del sexo se combina con vías moleculares conservadas que desencadenan el desarrollo masculino o femenino. La selección conflictiva en diferentes partes del genoma y en los dos sexos puede conducir muchas de estas transiciones, pero pocos sistemas con la rotación rápida de los mecanismos de determinación del sexo han sido rigurosamente estudiados. Aquí examinamos nuestra comprensión actual de cómo y por qué la determinación del sexo evoluciona en los animales y las plantas e identifica las lagunas importantes en nuestro conocimiento que presentan interesantes oportunidades de investigación para caracterizar las fuerzas evolutivas y las vías moleculares subyacentes a la evolución de la determinación del sexo. INTRODUCCIÓN El sexo -la mezcla de genomas a través de la meiosis y la fusión de los gametos- es casi universal a la vida eucariótica y abarca una diversidad de sistemas y mecanismos [1]. Un papel importante del sexo es reunir alelos llevados por diferentes individuos, revelando la varianza genética beneficiosa que de otra manera se oculta [2]. Mientras que muchos organismos unicelulares producen gametos de igual tamaño (isogamia, véase recuadro 1), la reproducción sexual en la mayoría de los organismos multicelulares ha llevado a la evolución de los gametos femeninos y masculinos de tamaño diferente (anisogamia) ya menudo de la evolución de dos sexos separados. A pesar de que el resultado de la determinación del sexo-si un individuo produce relativamente pocos óvulos grandes o muchos pequeños espermatozoides-se conserva fuertemente, un número desconcertante de mecanismos subyacentes pueden desencadenar el desarrollo como un hombre o una mujer [3, 4]. En los seres humanos, el sexo está determinado por los cromosomas sexuales (XX mujeres, hombres XY). Los cromosomas X e Y contienen números dramáticamente diferentes y conjuntos de genes (alrededor de 1.000 genes en el X y sólo unas pocas docenas de genes en el Y), sin embargo, se originaron de autosomas normales durante la evolución temprana de los mamíferos (Figura 1). La restricción de la recombinación seguida por la pérdida de genes en el Y ha dado lugar a la diferenciación morfológica de los cromosomas sexuales (para una revisión de los procesos moleculares y evolutivos implicados en la degeneración Y, véase [4, 5]]. La gran mayoría de los genes de los cromosomas sexuales no están directamente involucrados en la determinación del sexo, y el desarrollo como varón o mujer depende de la presencia de un solo locus determinante del sexo, el gen Sry, en el cromosoma Y limitado al varón. La expresión de Sry temprano en el desarrollo embrionario inicia la diferenciación del testículo activando las redes de desarrollo específicas del varón, mientras que en su ausencia, los ovarios se desarrollan. Los primeros signos visibles de diferenciación sexual del ovario y del testículo ocurren en la sexta semana de gestación en humanos [6], y las hormonas sexuales inician una diferenciación sexual adicional en tejidos y órganos no convencionales [7]. Cuando este proceso de desarrollo va mal, los efectos pueden ser catastróficos, causando que todo, desde los genitales externos ambiguos (que ocurre en hasta uno de cada 4.500 infantes) a la esterilidad (que es más críptico y difícil de diagnosticar pero puede ser mucho más común). Al igual que los seres humanos y la mayoría de los mamíferos, otros sistemas de modelos genéticos, como las moscas Drosophila melanogaster y los nematodos Caenorhabditis elegans, albergan cromosomas sexuales y sus características comunes han llevado a suposiciones generales sobre la conservación de mecanismos de determinación de sexo. Sin embargo, estos organismos modelo

presentan una falsa impresión de estabilidad en cómo se determina el sexo, y sus puntos en común enmascaran la diversidad y la rotación en los mecanismos de determinación de sexo que es fácilmente evidente cuando se toma una visión taxonómica más amplia. En este artículo, tratamos tres mitos comunes sobre la determinación del sexo y luego los deconstruimos basándonos en una amplia encuesta taxonómica de animales y plantas. MITOS DE LA DETERMINACIÓN DEL SEXO Mito 1: El sexo es determinado típicamente por los cromosomas X e Y Muchos biólogos están acostumbrados a pensar en la determinación del sexo a través de los ejemplos familiares de mamíferos y D. melanogaster y asumen que la determinación sexual por cromosomas sexuales es la norma, que los machos son XY y las hembras son XX y que los cromosomas sexuales son un componente estable de El genoma. Mientras que los biólogos son generalmente conscientes de otros modos de determinación del sexo (como la heterogamidad femenina en las aves, la determinación del sexo dependiente de la temperatura en los reptiles o el desarrollo de los machos de los huevos no fertilizados en las abejas), estas alternativas se consideran a menudo extrañas y aberrantes [8]. Mito 2: El sexo está controlado por un gen maestro-interruptor La determinación del sexo en especies modelo sugiere que un gen de cambio maestro (por ejemplo, Sry en mamíferos, Sxl en D. melanogaster y xol-1 en C. elegans) actúa como el principal elemento de control para desencadenar el desarrollo sexual masculino o femenino. Se supone que los cambios en las vías de determinación del sexo a través de taxones implican la adición de un nuevo gen masterswitch a esta vía molecular (como en algunos taxones de moscas [9]), con pocos cambios en los elementos posteriores de la vía de determinación de sexo. Algunos genes se cree que tienen la capacidad de asumir el papel de los genes de determinación del sexo, y estos han sido cooptados como maestro de cambio de genes de forma independiente en diferentes linajes (por ejemplo, dmrt1 en varios vertebrados [11 - 14] y tra En los insectos [15 - 17]). Mito 3: La diferenciación y la degeneración de los cromosomas sexuales son inevitables Los cromosomas sexuales se originan de autosomas idénticos al adquirir un gen de determinación de sexo (por ejemplo, el origen del gen Sry en mamíferos hace aproximadamente 180 millones de años o Sxl en el género Drosophila hace 60 millones de años). Entonces se piensa que se diferencian a través de un proceso inevitable e irreversible en el que la recombinación entre los cromosomas X e Y es cerrada y el Y degenera (véase la Figura 1). En última instancia, los cromosomas Y están destinados a desaparecer por completo ("nacido para ser destruido", [18]). Así, los cromosomas sexuales que son morfológicamente similares (homomórficos) deben ser evolutivamente jóvenes, y con el tiempo también degenerarán. Los mitos deconstruidos Estos mitos no sobreviven a una encuesta de los sistemas de determinación del sexo a través del árbol de la vida. Para deconstruir estos mitos, primero proporcionamos antecedentes sobre la evolución de los sexos separados. A continuación, resumimos la diversidad de los mecanismos determinantes del sexo encontrados entre animales y plantas y discutimos las fuerzas evolutivas que impulsan las transiciones entre los sistemas (mito 1 revisitado). Esto es seguido por un resumen de los hallazgos más recientes sobre la genética molecular subyacente de la determinación del sexo (Mito 2 revisitado) y una deconstrucción de conceptos erróneos comunes de la evolución de los cromosomas sexuales en humanos y otras especies (Mito 3 revisado). Concluimos con una perspectiva para la investigación

futura que podría mejorar nuestra comprensión de cómo y por qué la determinación del sexo evoluciona tan rápidamente en muchos animales y plantas. La evolución de los sexos separados Mientras que la evolución de la anisogamia llevó a la evolución de las funciones masculinas y femeninas, la evolución de los sexos separados no es inevitable a través de los linajes. De hecho, la mayoría de las plantas con flores (94%, [19]) tienen órganos sexuales masculinos y femeninos dentro de un solo individuo ya menudo dentro de la misma flor. Por el contrario, el hermafroditismo es poco frecuente entre los animales considerados como un todo (alrededor del 5% de todas las especies), debido en gran parte a la ausencia de hermafroditas en los insectos ricos en especies, pero es común en muchos otros taxones animales, Muchos invertebrados (la mayoría de los caracoles, corales, trematodos, percebes, y muchos equinodermos) [20]. Los hermafroditas pueden aparearse entre sí y beneficiarse de las ventajas del sexo al mezclar sus genomas, pero cuando los compañeros son difíciles de encontrar, los hermafroditas también pueden escapar a la necesidad de una pareja reproductora por autofertilización (que, sin embargo, puede producir descendencia baja debido a A la "depresión endogámica", véase más adelante). Esta ventaja de la seguridad reproductiva es particularmente pronunciada en los animales sésiles -como los corales- y las plantas, que no pueden moverse para encontrar un mate [21, 22]. Por lo tanto, existe una clara ventaja de combinar las funciones masculina y femenina dentro de un individuo, especialmente en taxones con baja movilidad. Sin embargo, en algunas plantas y en la mayoría de los animales, las especies son conducidas a separar los sexos. Esto se puede lograr de varias maneras. Una solución parcial es la separación espacial de las gónadas macho y hembra en el mismo individuo, como en plantas monoicas con flores macho y hembra separadas (por ejemplo, maíz) y en la mayoría de los animales hermafroditas. Alternativamente, la función masculina y femenina se puede separar en el tiempo dentro de un individuo, tal como se encuentra en muchas plantas (dicogamia, 23) y algunos animales (hermafroditismo secuencial, 24); Las cáscaras del deslizador, por ejemplo, nacen varones y llegan a ser hembra más adelante en vida. Por último, los órganos reproductores masculinos y femeninos pueden segregarse en diferentes individuos, como en algunas plantas (como la papaya y el cannabis) y la mayoría de los animales. Los sexos separados han evolucionado independientemente muchas veces entre plantas y animales, lo que sugiere que debe haber un costo evolutivo para el hermafroditismo, al menos en algunos grupos. Se han propuesto dos hipótesis principales para explicar la evolución de los sexos separados. La primera hipótesis es que hay compensaciones entre la función masculina y femenina, como cuando las exhibiciones de apareamiento aumentan la aptitud masculina pero disminuyen la aptitud femenina. En este caso, los individuos pueden obtener ventajas reproductivas al especializarse como un hombre o una mujer [25]. La evidencia directa de la hipótesis de la compensación es escasa [26], y las observaciones congruentes con ella vienen de caracoles hermafrodita gran estanque, que reasignar los recursos a la función femenina cuando la producción de esperma es abolida experimentalmente [27], y de las fresas, A costa de un conjunto de semillas reducido [28]. La evidencia indirecta de un trade-off proviene del hecho de que muchos animales asexuales [29] y plantas [30] que aún tienen una producción residual de esperma / polen evolucionan reduciendo la inversión en gametos masculinos con el tiempo, lo que sugiere que hacerlo aumenta la función femenina. La segunda hipótesis principal es que los sexos separados evolucionan como un medio para evitar la autofecundación, que puede producir descendencia baja debido a la exposición de alelos deletéreos recesivos ("depresión endogámica") [31]. La evidencia empírica para la depresión endogámica está muy extendida en animales y plantas [32,33]; Por ejemplo, en el género de plantas endémicas de Hawai, Scheidia, la alta depresión endogámica promueve la evolución de la diécil [34].

Cuando se favorecen los sexos separados, la transición puede ocurrir a través de varias vías evolutivas. Los sexos separados pueden evolucionar de los hermafroditas ya sea por incrementos graduales en la inversión específica del sexo o rápidamente por la aparición de mutaciones de esterilidad masculina o femenina (Figura 2). Este último ocurre regularmente en las plantas, generando a menudo sistemas sexuales mixtos, como gynodioecy (mezclas de hembras y hermafroditas) y androdioecy (mezclas de machos y hermafroditas). La Figura 2 destaca las posibles vías para la evolución de los sexos separados de un antepasado hermafrodita e ilustra su relación con la evolución del cromosoma sexual. Si bien hemos hecho hincapié en la transición evolutiva del hermafroditismo a los sexos separados, se conocen varios ejemplos donde ocurren las transiciones opuestas (por ejemplo, [35, 36]), lo que indica que las condiciones que favorecen la separación de la función masculina y femenina no siempre están presentes. Recuadro 1. De los tipos de apareamiento a los sexos El sexo meiótico probablemente tiene un solo origen, que se remonta al origen de los eucariotas [144, 145]). Aunque la mayoría de los eucariotas muestran alguna forma de sexo meiótico, muchos carecen de gametos masculinos y femeninos diferenciados, una situación denominada isogamia. Sin embargo, incluso con la isogamia, el apareamiento no suele ser aleatorio, pero requiere que las células de unión difieran en un locus de tipo de apareamiento (MAT). Los tipos de apareamiento podrían haber evolucionado para orquestar la transición del desarrollo de la fase haploide a la diploide del ciclo de vida [146, 147]: los gametos más y menos expresan factores de transcripción complementarios, codificados por diferentes alelos en el locus MAT; Estos se combinan en el cigoto en heterodímeros que silencian los genes expresados en la fase haploide y activan el programa diploide. La isogamia permite un número teóricamente ilimitado de tipos de apareamiento; Los números altos aumentan la probabilidad de que los compañeros de apareamiento aleatoriamente muestren complementariedad. La mayoría de los hongos basidiomicetos, por ejemplo, presentan dos loci MAT independientes (y por lo tanto se dice que son tetrapolar, porque una sola meiosis puede producir células de cuatro tipos de apareamiento distintos); Cada locus puede ser multialelic, resultando en hasta miles de diferentes tipos de apareamiento. Alternativamente, una baja probabilidad de encontrar compañeros complementarios podría haber impulsado una transición a homothallism observado en muchos hongos ascomicetos, que se refiere a una compatibilidad de apareamiento entre individuos genéticamente idénticos. El homotalismo evolucionó a través de la captura génica: un único genoma alberga alelos pareados de tipo complementario, que se expresan diferencialmente en gametos más y menos. La conmutación de tipo de acoplamiento en levaduras permite que diferentes células del mismo clon expresen tipos complementarios de apareamiento, y así entran en la fase diploide de su ciclo de vida. La anisogamia (gametos masculinos y femeninos grandes) evolucionó independientemente en muchos linajes eucarióticos, incluyendo varios grupos diferentes de protistas (como algas rojas, algas marrones, apicomplexa, dinoflagelados y ciliados [148]), así como la mayoría de plantas y animales . Se cree que la transición hacia la anisogamia es resultado de la selección disruptiva [1, 149, 150]: dado que las presiones opuestas maximizan al mismo tiempo el número de gametos, su tasa de encuentro, así como la supervivencia masiva y consecuente de los cigotos resultantes Cuando un gamete interactivo es pequeño y móvil, mientras que su socio grande y sésil proporciona los recursos necesarios para el desarrollo del zigoto. Los gametos intermedios hacen peores que los pequeños en términos de movilidad y números, y peores que los grandes en términos de aprovisionamiento. Estas limitaciones explican en gran parte por qué los sexos (a nivel gamético) son dos y sólo dos, y por qué la anisogamia evolucionó independientemente en muchos linajes. A nivel molecular, una vía a la anisogamia es mediante la incorporación de genes que controlan el

tamaño de los gametos en la región MAT [151]. Otras extensiones de la región MAT, que posiblemente implican genes adicionales antagonistas del sexo, condujo a los cromosomas U y V que caracterizan los gametófitos masculinos y femeninos, como se encuentran, por ejemplo, en musgos y hepáticas [152]. Es importante destacar que la evolución de la anisogamia no requiere la evolución de los sexos separados, ya que los hermafroditas pueden producir esperma y huevos. Del mismo modo, varios organismos unicelulares que son anisómanos, como apixomplexa y dinoflagelados, pueden producir células que producen esperma así como células que producen huevos. Se piensa que la evolución de los sexos completamente separados, donde los individuos no pueden dar origen tanto a los espermatozoides como a los descendientes de huevos, es bastante derivada y se encuentra principalmente entre organismos multicelulares con raras excepciones unicelulares (vorticella ciliada [153] y varias diatomeas diéicas [ 154]). Mito 1 Los mecanismos de determinación de sexo revisitados son diversos y pueden evolucionar rápidamente En los animales y las plantas que han desarrollado sexos separados, la diferenciación precisa en machos y hembras fértiles es un proceso de desarrollo fundamental. Contrariamente a Mito 1, sin embargo, diversos mecanismos se utilizan para determinar el sexo [3, 4] (Figura 3, Figura 4, cuadro 2]. Todos los cocodrilos, la mayoría de las tortugas, y algunos peces exhiben la determinación del sexo dependiente de la temperatura; Las infecciones por Wolbachia anulan los sistemas existentes de determinación del sexo en muchas especies de artrópodos y matan o esterilizan a los machos o los transforman en hembras fenotípicas; Los insectos de la escala masculina eliminan el genoma de su padre después de la fertilización; Gusano marino Las larvas de Bonellidae se desarrollan como machos solamente si encuentran a una hembra; Y muchas plantas y animales -incluyendo algunos caracoles y peces- cambian de sexo durante su vida en respuesta a señales ambientales o sociales [3, 37]. De hecho, la determinación del sexo es un rasgo de evolución rápida en muchos linajes (Figura 3), ya veces las especies estrechamente relacionadas, o poblaciones de la misma especie, tienen diferentes modos de determinación del sexo [3, 4, 38]. Las moscas domésticas, por ejemplo, normalmente tienen cromosomas sexuales XY, pero predominan los alelos masculinos y feminizantes de otros cromosomas en algunas poblaciones que anulan la determinación del sexo por los cromosomas XY [39]. Esta variedad ha estimulado la investigación de qué fuerzas evolutivas impulsan el giro de los mecanismos de determinación del sexo, qué mecanismos moleculares subyacen en los diferentes modos de determinación del sexo y por qué la determinación del sexo es lábil en algunos taxones y no en otros. Determinación genotípica versus determinación del sexo ambiental Con la determinación genotípica del sexo (GSD), que ocurre en la mayoría de las especies con mecanismos conocidos de determinación del sexo, los elementos genéticos especifican si los individuos son mujeres o hombres. En muchos animales y algunas plantas, sin embargo, el cambio para convertirse en una hembra o un varón no miente en los genes. Con la determinación del sexo en el medio ambiente (ESD), los estímulos externos controlan la determinación del sexo, como la temperatura en los reptiles [40], el fotoperiodo en los anfípodos marinos y algunos percebes [41, 42], y los factores sociales en muchos corales, 43, 44]. Exactamente cómo el ambiente desencadena el desarrollo sexual sigue siendo una cuestión abierta, aunque un estudio reciente encontró que la metilación proporcionó el eslabón de la lubina europea [45].

En muchas especies, la línea entre GSD y ESD es borrosa, con ciertos ambientes que alteran el sexo (de otra manera determinado genéticamente) de descendencia en desarrollo [46]. Por ejemplo, los suelos de lengua han diferenciado los cromosomas sexuales ZW, pero los embriones ZW se desarrollan en machos cuando se incuban a altas temperaturas, y la reversión del sexo se acompaña con una modificación sustancial de metilación en los genes en la vía de determinación del sexo. ESD es favorecido sobre GSD cuando ambientes específicos son más beneficiosos para un sexo [3], la selección de los mecanismos de determinación del sexo que coinciden con cada sexo a su mejor entorno. Por ejemplo, en algunos gobies y wrasses, los sitios de nido son limitados, y la habilidad de un macho para defender su nido depende del tamaño del cuerpo; Los individuos tienden a iniciar la vida como mujeres, y sólo se convierten en hombres una vez que son lo suficientemente grandes para defender con éxito un sitio de anidación [48]. Se cree que la transición inversa, de la EDS a la GSD, se favorece cuando el medio ambiente es impredecible o no suficientemente variable, en cuyo caso la EDS podría producir relaciones sexuales fuertemente sesgadas o individuos intersexuales [3]. De hecho, los skinks de nieve, que son pequeños lagartos vivos, tienen diferentes mecanismos determinantes del sexo en diferentes ambientes. La ESD ocurre a bajas altitudes donde el nacimiento temprano es ventajoso para las hembras y la varianza en la temperatura entre años es baja. GSD predomina a altas altitudes donde no hay ventaja para las mujeres nacidas tempranamente y la variación entre años en la temperatura es alta [49]. En esta situación, la EDS produce índices óptimos de sexo a bajas elevaciones, mientras que el GSD previene proporciones extremas de sexo a altas altitudes. Es importante destacar que el cambio climático mundial plantea una amenaza para las especies con determinación del sexo dependiente de la temperatura si no pueden adaptarse lo suficientemente rápido para evitar las relaciones sexuales sesgadas [50]. Otra amenaza para los sistemas de EDS viene de dentro: pueden ser propensos a la invasión por elementos genéticos que favorecen las proporciones sexuales sesgadas (véase más abajo).

Figura 1. Diferenciación de los cromosomas sexuales. A. Camino evolutivo reconstruido de la diferenciación cromosómica sexual en humanos. Los cromosomas sexuales se originan de los autosomas que adquirieron una función determinante del sexo (el gen Sry) después de su separación de monotremes. Represión de la recombinación entre los cromosomas sexuales, asociado con la degeneración de la región no recombinante del cromosoma Y, resulta en la diferenciación morfológica y genética de los cromosomas sexuales. La supresión de recombinación se produjo en múltiples episodios a lo largo del cromosoma X e Y humano, formando los llamados estratos evolutivos. El estrato más antiguo es compartido entre mamíferos eutherianos y marsupiales, mientras que el estrato humano más joven es específico de primates. B. El grado de diferenciación de los cromosomas sexuales varía ampliamente entre las especies, abarcando todo el espectro de cromosomas homomórficos a heteromórficos, de un único locus

determinante del sexo, como se ve en pufferfish, una pequeña región diferenciada (fresa y emu), la mayoría de los Los cromosomas sexuales aparte de regiones de recombinación corta (humanos), a todo el par de cromosomas sexual, como se ve en Drosophila. Tenga en cuenta que los cromosomas sexuales no están dibujados a escala.

Conflicto genómico y transiciones en la determinación del sexo Más generalmente, la selección sobre la proporción de sexos puede desencadenar transiciones entre y entre diferentes sistemas de EDS y GSD [3]. Los patrones de herencia sexualmente sesgados de diferentes elementos genéticos -como cromosomas sexuales, organelos o endosimbiontes- crean un conflicto sobre el cual se prefiere el sexo y pueden conducir a la evolución de las proporciones de sexo masculino o femenino. En las poblaciones con una relación de sexos sesgada, la selección en los genes autosómicos suele favorecer la igualdad de inversión en hombres y mujeres [51, 52], y un nuevo sistema de GSD o ESD puede establecerse si restaura una proporción de sexo más pareja. Sin embargo, un número igual de machos y hembras no siempre es favorecido, incluso entre los genes autosómicos (por ejemplo, con la competencia de compañeros locales, [53]). En este caso, la selección de las relaciones sexuales sesgadas puede favorecer el establecimiento de un nuevo sistema de determinación del sexo [54]. Se conocen muchos ejemplos de cromosomas sexuales, orgánulos y endosimbiontes que sesgaban la proporción sexual primaria. El impulso meiótico, en el que los elementos genéticos sesgaban la proporción de gametos que los portaban, puede crear relaciones sexuadas de sexo masculino si se encuentran en los cromosomas Y o Z (como se observa en muchas especies de Drosophila [55]), mientras que la conducción de cromosomas X o W Crear relaciones de sexo femenino sesgado (encontrado en D. simulans [56], tallo-eyed moscas [57], y roedores [58]); En muchos sistemas se conocen genes autosómicos que restauran relaciones sexuales imparciales. El conflicto cito-nuclear surge porque los factores citoplasmáticos como las mitocondrias o el cloroplasto son heredados a menudo sólo a través de la madre, y favorecen la producción de hembras, mientras que los genes autosómicos se heredan a través de ambos sexos y favorecen proporciones sexuales más iguales. La esterilidad masculina citoplasmática codificada por las mitocondrias ha sido ampliamente reportada en plantas, incluyendo maíz, petunia, arroz, frijol común y girasol [59], al igual que los genes restauradores de fertilidad masculinos con codificación nuclear [60]. De la misma manera, los endosimbiontes celulares sólo se transmiten a través de la madre y pueden crear relaciones sexuales heridas por las mujeres heridas por las mujeres; Ejemplos incluyen bacterias que matan a los machos en las mariposas y Drosophila [61, 62]. Las invasiones recurrentes de los distorsores de la proporción de los sexos y sus supresores pueden resultar en transiciones rápidas entre los mecanismos de determinación del sexo entre las especies y pueden ser una fuerza principal que contribuye a la diversidad de los mecanismos determinantes del sexo observados a través del árbol de la vida. Facturación de cromosomas sexuales En las especies con determinación genotípica del sexo, el par de cromosomas que determina el sexo puede cambiar rápidamente con el tiempo. Las transiciones son particularmente probables cuando el cromosoma sexual ancestral exhibe poca diferenciación genética, ya que las combinaciones WW o YY son menos propensas a ser letales (Figura 5). Nuevos genes determinantes del sexo (o copias del gen original en una nueva localización) pueden conducir a transiciones dentro y entre diferentes sistemas XY y ZW (Figura 5). Las invasiones de genes que determinan el sexo se facilitan cuando el nuevo gen determinante del sexo (o un gen estrechamente ligado a él) tiene efectos beneficiosos sobre la aptitud [63].

La selección sexualmente antagónica, que se produce cuando una mutación es beneficiosa para un sexo, pero perjudicial para el otro, también puede impulsar transiciones entre la determinación del sexo por diferentes pares de cromosomas [64, 65]. Por ejemplo, si un alelo de un gen autosómico es beneficioso para los machos pero dañino para las hembras y se vincula a una mutación masculinizante dominante, entonces los cromosomas que llevan tanto los alelos masculino-beneficioso como masculino-dominante crean una novela Y que puede reemplazar a la ancestral Mecanismos. Por el contrario, los alelos que benefician a las hembras y los machos dañinos pueden crear nuevos cromosomas W cuando están vinculados a mutaciones feminizantes. La rotación de los cromosomas sexuales también puede ser desencadenada por la degeneración de los cromosomas Y y W, que suele seguir el cese de la recombinación [66, 67], y dará lugar a la sustitución de un lowfitness Y o W cromosoma con un no degenerado [68 ]. Determinación del sexo por todo el genoma En muchos animales, la determinación del sexo involucra todo el genoma. Con la haplodiploidía (que se encuentra en aproximadamente el 12% de las especies animales, incluyendo todas las hormigas, avispas y abejas) y la eliminación del genoma paterno (encontrada en los insectos de escala), los machos sólo transmiten su conjunto de genes maternos (véase el Cuadro 2) . La pérdida del genoma paterno en los hijos beneficia a las madres, pero no a los padres porque estos hijos uniparentales transmiten más del genoma de una madre a sus nietos que los hijos biparentales [3]. Las hembras también experimentan una ventaja selectiva de la haplodiploidía (pero no la eliminación del genoma paterno) porque los huevos no fertilizados pueden desarrollarse y contribuir a la aptitud cuando las oportunidades de apareamiento son raras. A pesar de las numerosas predicciones teóricas de cómo y por qué cambian los mecanismos de determinación del sexo, muchas hipótesis siguen sin ser probadas. Sólo una pequeña proporción de taxones han sido realmente caracterizados por sus mecanismos de determinación de sexo, dificultando el uso de métodos comparativos para evaluar los factores asociados con las transiciones entre ellos. Sin embargo, debido a que la determinación del sexo cambia tan rápidamente en muchos clados, podemos capturar estas transiciones en acción para probar las predicciones teóricas de una manera directa y experimental.

Mito 2 Revisited-múltiples y varios genes pueden determinar el sexo. Las vías que controlan el desarrollo sexual han sido bien caracterizadas a nivel molecular en D. melanogaster, C. elegans y mamíferos. Los tres implican un gen maestro-interruptor de determinación del sexo, que llevó al nacimiento de Mito 2. Aunque la simplicidad de un único interruptor maestro es seductor, este arquetipo de la determinación del sexo no es claramente universal. A continuación se discuten los sistemas en los que el sexo está determinado por múltiples genes, datos moleculares recientes sobre la naturaleza y evolución de los genes que determinan el sexo, y cómo la determinación del sexo puede variar en diferentes partes del cuerpo. Determinación del sexo poligénico En algunas especies, la determinación del sexo es poligénica. Por ejemplo, en el pez cebra (Danio rerio), un organismo modelo de desarrollo clave, el sexo no está controlado por un único regulador maestro sino que es en cambio un rasgo de umbral cuantitativo con un resultado masculino o femenino, que está determinado por múltiples regiones en el genoma [ 69-71]. Aunque algunas de esas regiones contienen genes conocidos por desempeñar un papel en la determinación del sexo en otros organismos, existe un misterio duradero en cuanto a la forma en que estos loci múltiples y el medio ambiente interactúan para controlar la diferenciación sexual aguas abajo en el pez cebra. Las gónadas de pez

cebra se desarrollan como testículos en ausencia de señales de las células de la línea germinal, lo que sugiere que los factores que determinan el sexo pueden regular la proliferación de células germinales [72]. El sexo como un rasgo de umbral se ha inferido en varios otros peces [73, 75] e invertebrados [76], y otros ejemplos de múltiples interacción loci controlar la determinación del sexo sin duda están a la espera de ser descrito. De hecho, en taxones donde los sexos separados evolucionaron recientemente de un antepasado hermafrodita, como es común en las plantas, se esperan múltiples loci determinantes del sexo, ya que al menos dos mutaciones independientes -una función supresora masculina, una función femenina supresora- son necesarias para producir Sexos de un hermafrodita (Figura 2). Si los sexos separados evolucionan por el aumento gradual de la inversión sexual de un hermafrodita, la determinación del sexo también puede deberse a la herencia poligénica.

Figura 2. Vías evolutivas del hermafroditismo a los sexos separados. Se muestran las vías de dos pasos que Mujeres estériles. Se supone que las mutaciones de pérdida de función (rojo) son recesivas, mientras que las mutaciones de ganancia de función (verde) se supone que son dominante. Los alelos ancestrales están en negro. M, alelo de fertilidad masculina; M, mutación de esterilidad masculina; F, alelo de fertilidad femenina; F, mutación de esterilidad femenina. Porque La pérdida de mutaciones funcionales (rojo) es casi 50 veces más frecuente que la ganancia de las mutaciones funcionales (verde) en las plantas con flores, Vías 1 (por ejemplo, algunas especies de álamo) o 2 (por ejemplo, papaya) para surgir antes. Además, las transiciones a través de gynodioecy, vías 2 y 3 (por ejemplo, Fresa) permiten a las hembras evitar completamente la depresión endogámica, mientras que las transiciones a través de androdioecy son más costosas debido a que los machos deben Compiten con los hermafroditas para la fertilización y no tienen ninguno de sus propios óvulos para fertilizar. Estos argumentos teóricos contribuyen a La prevalencia de gynodioecy y el sistema cromosómico XY (vía 2) observado en plantas; Sin embargo, las cuatro vías pueden ser biológicamente Pertinentes, aunque actualmente no existen ejemplos conocidos para la vía 4.

La naturaleza y evolución de genes y vías que determinan el sexo. Algunos taxa tienen maestro-interruptor sexdetermining genes que están altamente conservados, como el gen Sry en casi todos los mamíferos [77]. En otros linajes, como los peces del género Oryzias [7880], el maestro-switch gen difiere entre las especies estrechamente relacionadas (Tabla 1]. Hay alguna evidencia empírica para el uso repetido de los mismos genes maestros de cambio de determinación de sexo en animales. Por ejemplo, en vertebrados distintos de los mamíferos, dmrt1 (un gen de la familia DM) y sus paralogos actúan como señal de determinación primaria del sexo en la rana con garras africanas (Xenopus laevis) [13], el pollo Gallus gallus [12], medaka Oryzias latipes) [78, 79], y posiblemente la suavidad de la lengua suave (Cynoglossus semilaevis) [14]. En los insectos, los paralogs del transformador (tra), un gen dominante en la cascada de la determinación del sexo de Drosophila, han evolucionado como el interruptor principal en las moscas domésticas Musca domestica [17], así como la avispa haplodiploid Nasonia vitripennis [15] y la abeja Apis Mellifera [16]. Estos datos sugieren que hay restricciones sobre los tipos de genes que pueden ser cooptados como maestro de genes de determinación del sexo [81]. Sin embargo, hay varios casos de genes de

conmutación sin homólogos en taxones estrechamente relacionados. Estos incluyen un gen relacionado con la inmunidad en la trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) [82] y Sxl en Drosophila [83], cuyo ortholog tiene una función no relacionada con el sexo en el empalme de mRNA en otras moscas. El gen primario principal determinante del sexo en el gusano de seda Bombyx mori es un piRNA derivado de W derivado de la hembra (producido a partir de un precursor de piRNA denominado Fem) que se dirige a un gen unido a Z (denominado Masc) y silenciando al ARNm de Masc por Fem piRNA Es necesaria para el desarrollo femenino [85]. Sin duda, muchos otros genes de determinación del sexo aún no se han encontrado, por lo que no está claro en la actualidad si realmente hay restricciones sobre los tipos de genes que podrían evolucionar a ser maestro de control de los interruptores. No se ha identificado ningún gen maestro de determinación del sexo en las plantas dioicas, pero se han encontrado genes que afectan la determinación del sexo de las flores [86,87]. De hecho, muchos genes pueden servir como objetivos potenciales para la determinación del sexo en las plantas, dado que la esterilidad masculina o femenina puede evolucionar de varias maneras [86]. Por ejemplo, se han identificado 227 genes de esterilidad masculina en el arroz, con al menos un gen de esterilidad masculina encontrado en cada uno de los 12 cromosomas del arroz, por lo que cada uno de ellos podría, en principio, desarrollar una función de determinación del sexo [88]. Esta abundancia y diversidad dentro de una sola especie indica que la evolución inicial de los sexos separados es poco probable que se limite a un puñado escaso de genes maestros. En contraste con la diversidad de las señales primarias determinantes del sexo, algunos genes reguladores clave desempeñan papeles conservados en las vías moleculares que conducen al desarrollo de las gónadas masculinas o femeninas a través de invertebrados y vertebrados, como los genes de la familia doublesex-mab3 (DM) 90]. A pesar de las diferencias profundas en el modo de determinación del sexo y la identidad de los genes maestro-interruptor, los genes DM se expresan específicamente en el desarrollo de las gónadas de casi todos los animales, incluidos los vertebrados (mamíferos [91], aves [92], tortugas y caimanes [ 93-95], anfibios [96] y peces [97]) e invertebrados (Drosophila [98], himenópteros [99], crustáceos [100,101] y moluscos [102,103]). Por lo tanto, la evolución de las vías determinantes del sexo, al menos en los animales, parece ocurrir mediante el reclutamiento de nuevos masterswitches controlar el destino sexual, mientras que las vías de desarrollo descendente que regulan la diferenciación gonadal se mantienen [10, 81, 104], aunque la función de algunos De estos elementos aguas abajo parece divergir entre los linajes [105]. La caracterización de los sistemas poligénicos de determinación del sexo y la identificación de los genes maestros de determinación del sexo a través de los reinos proporcionará una visión de las limitaciones mecánicas que limitan la evolución de las vías de determinación del sexo.

Tabla 1. Se conocen genes maestros determinantes del sexo en vertebrados e insectos, y sus parálogos

Determinación del sexo: soma vs. línea germinal La determinación del sexo también puede diferir con respecto a dónde se determina el sexo corporal. En los seres humanos, el sexo se determina en el desarrollo de las gónadas, y las hormonas sexuales gonadales a su vez desencadenar la determinación del sexo y la diferenciación en los tejidos nongonadal. Por contraste, en aves, Drosophila y nematodos [106-109], la diferenciación sexual es un proceso autónomo de células, aunque las moléculas de señalización secretadas pueden desempeñar un papel en la generación de dimorfismo sexual en los tejidos somáticos. Estudios en Drosophila han demostrado que sólo un subconjunto de células expresan los genes de la determinación del sexo en cascada y tienen una identidad sexual [106]. La determinación del sexo autónomo de las células puede dar lugar a la formación de gynandromorphs - individuos que contienen características masculinas y femeninas, encontradas en pájaros y muchos insectos, incluyendo mariposas y escarabajos. Determinación del sexo también se puede regular de manera diferente en el soma frente a la línea germinal de la misma especie [110, 111]. En las moscas domésticas [112] y algunas ranas [113] y en los peces [114-116], los experimentos de trasplante indican que el sexo de las células germinales depende del soma circundante, es decir, las células germinales XX trasplantadas en espermatozoides masculinos y las células germinales XY Trasplantados en una hembra de soma forman ovocitos. Por el contrario, las células germinales de Drosophila [117] y los mamíferos [118] reciben señales de las gónadas somáticas circundantes, pero también toman una decisión autónoma durante el desarrollo sexual de la línea germinal; Esto también puede ser cierto para los pollos [107]. En estos animales, el "sexo" del soma debe coincidir con el "sexo" de las células germinales para que se produzca una gametogénesis adecuada. Si las células germinales XX son trasplantadas en el soma masculino no

forman esperma, y las células germinales XY trasplantadas en el soma femenino fracasan para formar ovocitos. Mito 3 Revised-Sex Chromosomes 'eterna juventud Los cromosomas sexuales heteromórficos evolucionan a partir de autosomas que son inicialmente idénticos pero luego dejan de recombinarse y diferenciarse. La supresión de la recombinación se favorece cuando enlaza alelos sexualmente antagonistas y determinantes del sexo (es decir, un alelo masculino benéfico y un gen determinante del varón en un cromosoma Y, o un alelo beneficioso femenino y un gen determinante femenino en un cromosoma W ). Un efecto secundario de la recombinación reprimida en Y y W cromosomas es que la selección natural es ineficiente (revisado en [4, 5]], que puede dar lugar a la pérdida de la mayoría de sus genes. La degeneración de Y o W se ha producido en muchos taxa animales con cromosomas sexuales heteromórficos, incluyendo mamíferos [119], muchas aves [120], serpientes [121] y muchos insectos [122,123], junto con algunas plantas, incluyendo Rumex [124]. En los casos más extremos, el Y o W se pierde por completo, dando como resultado los llamados sistemas X0 y Z0. Según el Mito 3, la diferenciación de los cromosomas sexuales es evolutivamente inevitable, y el grado de heteromorfismo refleja su edad (Figura 5). Sin embargo, como se explica a continuación, la evidencia de una amplia gama de organismos indica que el vínculo entre el heteromorfismo del cromosoma sexual y la edad es a menudo lejos de ser directo. No todos los cromosomas sexuales se diferencian La diferenciación se ve a menudo como el camino por defecto de la evolución de los cromosomas sexuales, pero al contrario de Mito 3, algunos cromosomas sexuales antiguos se recombinan y son indiferenciados en la mayor parte de su longitud. Los ejemplos se encuentran en serpientes de python y pájaros de ratita, cuyos cromosomas sexuales homomórficos tienen aproximadamente 140 y 120 millones de años, respectivamente, es decir, casi tan antiguos como los cromosomas sexuales heteromórficos de mamíferos terianos (aproximadamente 180 millones de años). ¿Cómo algunos cromosomas sexuales antiguos evitan la diferenciación? Una hipótesis es que la recombinación X-Y ocasionales purga alelos deletéreos en el Y. Un mecanismo propuesto para las ranas arbóreas es que los embriones XY son ocasionalmente reversos sexuales, por lo que los X y Y se recombinan cuando estos embriones se desarrollan en hembras [127,128]. En segundo lugar, algunos taxones pueden tener pocos genes bajo selección sexualmente antagónica en sus cromosomas sexuales y por lo tanto evitar la selección para suprimir la recombinación entre la X y Y [129]. En tercer lugar, la selección sexualmente antagónica puede resolverse por otros medios, como la evolución de la expresión específica del sexo [130]. Los alelos sexualmente antagónicos pueden acumularse a lo largo de los cromosomas sexuales, y la expresión específica del sexo confinará el producto de tales alelos al sexo que se benefician, eliminando así la presión selectiva para la supresión de la recombinación. En consonancia con esta última posibilidad, la región recombinante no diferenciada a lo largo de los cromosomas sexuales de los emu (aves ratites) contiene un exceso de genes cuya expresión es sexada, en relación con los autosomas [126]. Los cromosomas Y no están condenados La degeneración del cromosoma Y ha llevado a la sugerencia de que el Y humano desaparecerá eventualmente [131-133], una afirmación basada en el supuesto naı've de una tasa constante de pérdida de genes a partir de Y a través del tiempo. Sin embargo, la teoría predice que la tasa de decaimiento de genes en el Y disminuye más tiempo evolutivo y debe detenerse en un viejo cromosoma Y, genes pobres [67, 134]. Recientes estudios genómicos comparativos apoyan esta hipótesis como el contenido de genes de los primates Y cromosoma ha sido estable durante los últimos 25 millones de años, lo que sugiere que un equilibrio gen contenido se ha alcanzado en los seres humanos [135]. Por otra parte, los viejos cromosomas Y pobres en genes que tienen decenas de millones de años de antigüedad, como

la Drosophila Y [136], en realidad muestran una tasa neta de ganancia de genes en lugar de la pérdida de genes [137]. Por lo tanto, el cromosoma Y puede ser un componente estable e importante del genoma en muchas especies, e incluso puede prevenir la rotación de los mecanismos determinantes del sexo (véase más adelante). Los cromosomas Y no están condenados La degeneración del cromosoma Y ha llevado a la sugerencia de que el Y humano desaparecerá eventualmente [131-133], una afirmación basada en el supuesto naı've de una tasa constante de pérdida de genes a partir de Y a través del tiempo. Sin embargo, la teoría predice que la tasa de decaimiento de genes en el Y disminuye más tiempo evolutivo y debe detenerse en un viejo cromosoma Y, genes pobres [67, 134]. Recientes estudios genómicos comparativos apoyan esta hipótesis como el contenido de genes de los primates Y cromosoma ha sido estable durante los últimos 25 millones de años, lo que sugiere que un equilibrio gen contenido se ha alcanzado en los seres humanos [135]. Por otra parte, los viejos cromosomas Y pobres en genes que tienen decenas de millones de años de antigüedad, como la Drosophila Y [136], en realidad muestran una tasa neta de ganancia de genes en lugar de la pérdida de genes [137]. Por lo tanto, el cromosoma Y puede ser un componente estable e importante del genoma en muchas especies, e incluso puede prevenir la rotación de los mecanismos determinantes del sexo (véase más adelante). Trampas evolutivas y sistemas conservadores de determinación del sexo En contraste con la labilidad de los mecanismos de determinación del sexo en algunos grupos, los mamíferos eutherianos, las aves y muchos insectos no muestran prácticamente ninguna variación en la forma en que se determina el sexo (Figura 3). Esta estabilidad podría deberse a una ausencia de variación genética, en particular cuando se requieren múltiples etapas genéticas para la transición a un nuevo sistema determinante del sexo (Figura 2). Sin embargo, se conocen mutaciones que anulan la determinación del sexo (Tabla 1) [138], lo que sugiere que la conservación no se debe a la falta de variación genética. En su lugar, las trampas evolutivas pueden estabilizar los sistemas determinantes del sexo durante largos períodos de tiempo evolutivo. Los cromosomas sexuales heteromórficos pueden actuar como una trampa. Transiciones entre XY y ZW sistemas que crean YY o WW individuos se previenen cuando Y o W cromosomas carecen de genes esenciales (Figura 5]. Además, si el cromosoma Y (o W) ha desarrollado genes sexuales esenciales, como los genes de la espermatogénesis ubicados en la humana y la Drosófila Y, las transiciones cromosómicas sexuales sólo son posibles si estos genes se trasladan a otro cromosoma, ya que el Y antiguo, junto Con sus genes, se pierde durante la transición (Figura 5). En general, los patrones filogenéticos en vertebrados o insectos [3,139] son coherentes con la noción de que los cromosomas sexuales heteromórficos restringen los cambios en el mecanismo de determinación del sexo, pero existen varias excepciones notables en ambos grupos. En roedores, por ejemplo, se pueden encontrar muchas especies con sistemas inusuales de determinación de sexo: hembras XY en algunas especies lemming, hembras X0 o machos XX en especies de ratones, y hembras y machos X0 en algunas ratas espinosas japonesas y ratones mole [140] . Del mismo modo, algunos grupos de insectos son conocidos que la variación del puerto en el cariotipo del cromosoma sexual entre las especies; En los saltamontes, las fusiones entre los cromosomas sexuales y los autosomas combinados con la degeneración Y y / o la pérdida de Y han creado una gran variación en el cariotipo del cromosoma sexual, incluidas las especies con múltiples X o Y cromosomas [141]; Verdaderas moscas de la fruta (Tephritidae) que contienen especies XY y ZW [142]; O especies de moscardas que han perdido secundariamente sus cromosomas sexuales heteromórficos [143]. ¿Cuánto heteromorfismo cromosómico sexual es necesario para crear una trampa, y lo fuerte que es esta trampa, sigue siendo desconocido. Hasta la fecha, sólo se ha caracterizado un ejemplo de la

reversión de un antiguo cromosoma sexual a un autosoma. Específicamente, todas las especies de Drosophila contienen un autosoma que antes era un cromosoma X: el cromosoma punto. Este cromosoma todavía tiene un papel feminizing menor durante la determinación del sexo, es apuntado por un mecanismo regulador específico del cromosoma similar a la compensación de la dosificación de la X, y sus patrones de la expresión génica sesgada durante la embriogénesis temprana, la ovogénesis, y la espermatogénesis se asemejan a la actual X En Drosophila [136]. La retención de la arquitectura genómica especializada de los cromosomas sexuales altamente diferenciados en el cromosoma punto ilustra las numerosas barreras a la rotación de cromosomas sexuales que existen en sistemas altamente heteromórficos, aunque hay algunos casos en que estos son superados. La haplodiploidía también parece ser una trampa evolutiva. Si bien ha surgido algunos Docena de veces, la transición inversa no se ha informado [3]. Transiciones de o hacia Haplodiploidy requieren cambios en la arquitectura genética y los mecanismos meióticos, que son probablemente más complejos que un simple cambio en un gen maestro-switch sexdetermining. Además, las mujeres que cambian de haplodiploidy perderían el beneficio de la aptitud asociado con producir hijos uniparental. Los sistemas que implican mecanismos de determinación del sexo somáticos y de línea germinal interactivos también pueden limitar las transiciones de los mecanismos determinantes del sexo, ya que los cambios en el sexo de la línea germinal o el sexo somático solo pueden producir individuos infértiles. Por lo tanto, mientras que la determinación del sexo se caracteriza generalmente por la diversidad y la rotación, algunos sistemas determinantes del sexo parecen ser más evolutivamente estable que otros [3]. Panorama El estudio de las fuerzas que impulsan la evolución de la determinación del sexo proviene principalmente de trabajos teóricos, con pocos datos empíricos. Sin embargo, la revolución genómica ha permitido a los investigadores abordar cuestiones científicas y abordar nuevos sistemas biológicos a nivel molecular. A medida que los nuevos enfoques genómicos aumentan el ritmo de descubrimiento y caracterización de organismos de determinación de sexo innón-modelo, anticipamos que los métodos filogenéticos comparativos serán clave para examinar los papeles de varios factores ecológicos y genéticos que impulsan cambios en los mecanismos de determinación de sexo. Además, los datos genómicos hacen cada vez más posible asignar los loci determinantes de sexo de especies estrechamente relacionadas e identificar los mecanismos evolutivos hipotetizados para causar transiciones entre los sistemas determinantes del sexo. Por último, los datos genómicos comparativos y funcionales permitirán a los investigadores analizar cómo se incorporan nuevos genes de determinación del sexo en las redes genéticas existentes que controlan el desarrollo sexual. Una comprensión completa de la diversidad de los mecanismos de determinación del sexo requerirá que ampliemos la amplitud taxonómica de los sistemas de estudio mucho más allá de los organismos modelo clásicos. Los modelos prometedores incluyen insectos dipteran, tales como moscas domésticas o chironomids; Peces teleósteos; Y clados de reptiles, incluyendo tortugas y lagartos; Así como géneros de plantas, como las fresas, que muestran variación dentro y entre las especies en cómo se determina el sexo (o género en las plantas). Los enfoques integradores e interdisciplinarios a través del árbol de la vida iluminarán la diversidad de la determinación del sexo y producirán nuevas e interesantes ideas sobre cómo y por qué la determinación del sexo evoluciona en los animales y las plantas.

Figura 3. Diversidad de sistemas de determinación de sexo para clados representativos de plantas y animales. El gráfico de inserción de burbujas para los clados de plantas representa la proporción relativa de especies con cromosomas sexuales documentados dentro de plantas con sexos separados. Vertebrados: Mamíferos (mamíferos placentarios, marsupiales y monotreme), Aves (aves), Reptilia (tortugas, serpientes, cocodrilos, lagartijas), anfibios (sapos, sapos, salamandras) y teleosteos. Invertebrados: Acari (ácaros y garrapatas), Crustáceos (camarones, percebes, cangrejos) e Insectos, que incluyen Coccoidea, Coleópteros, Hymenoptera, Lepidópteros, Diptera (moscas). Plantas: Gimnospermas (plantas no florecientes) y Angiospermas (plantas con flores).

Figura 4. Visión general esquemática de algunos mecanismos de determinación del sexo (SD). M se refiere a la meiosis, F a la fecundación. Las etapas haploides (n) se indican como zonas sombreadas y las etapas diploides (nn) no están sombreadas. Hermafroditas: La mayoría de las plantas con flores (y gasterópodos y lombrices de tierra) contienen simultáneamente órganos sexuales masculinos y femeninos (hermafroditas simultáneos). Muchos peces y algunos gasterópodos y plantas son hermafroditas secuenciales; Los peces payaso, por ejemplo, nacen machos y se convierten en hembras, mientras que muchos wrasses o gobies comienzan su vida como hembras y luego cambian a machos. Determinación del sexo en el medio ambiente: En las tortugas y algunos otros reptiles, el sexo se determina por la temperatura de incubación de los huevos (determinación del sexo dependiente de la temperatura). Los factores sociales pueden actuar como señales primarias determinantes del sexo: las larvas sexualmente indiferenciadas del gusano verde marino que desembocan en el fondo marino desocupado se desarrollan en hembras (y crecen hasta 15 cm de largo), mientras que las larvas que entran en contacto con las hembras se convierten en machos diminutos (1-3 mm de largo) que viven dentro de la hembra. Determinación genotípica del sexo: Casi todos los mamíferos y escarabajos, muchas moscas y algunos peces tienen heterogamia masculina (cromosomas sexuales XY), mientras que la heterogamiedad femenina (cromosomas sexuales ZW) ocurre en aves, serpientes, mariposas y

algunos peces. En los musgos o hepáticas, los sexos separados sólo se encuentran en la fase haploide del ciclo de vida de un individuo (cromosomas sexuales UV). En algunas plantas con flores y peces, como el pez cebra, el sexo está determinado por múltiples genes (determinación poligénica del sexo). En las abejas, las hormigas y las avispas, los machos se desarrollan a partir de huevos haploides no fertilizados y las hembras de huevos diploides fertilizados (haplodiploidía), mientras que los machos de muchos insectos de escala inactivan o pierden sus cromosomas paternos (eliminación del genoma paterno). En algunas especies, el sexo está bajo el control de elementos citoplasmáticos, como parásitos intracelulares (por ejemplo, Wolbachia) en muchos insectos o mitocondrias en muchas plantas con flores (determinación del sexo citoplasmático). En algunas moscas y crustáceos, todos los descendientes de una hembra particular son exclusivamente masculinos o exclusivamente femeninos (monogénesis).

Figura 5. Transiciones versus diferenciación de los cromosomas sexuales. Las transiciones entre los cromosomas sexuales homomórficos resultan de nuevas mutaciones masculinizantes (M9) o feminizantes (F9) que invaden un sistema XY o ZW existente para crear un nuevo par cromosómico (en gris) que alberga el gen determinante del sexo (los cariotipos transitorios adicionales están indicados por Círculos no sombreados). Las transiciones XYRXY resultan en la pérdida de las transiciones ancestrales Y (y ZWRZW causan la pérdida del ancestral W). Las transiciones entre los sistemas XY y ZW dan lugar a que algunos descendientes sean homocigóticos para el cromosoma Y (azul) o W (rojo) y, por lo tanto, son más probables si los cromosomas tienen un contenido similar de genes pero se vuelven cada vez más difíciles si estos cromosomas han degenerado Izquierda y derecha), haciendo que los individuos de YY y WW sean menos aptos

Recuadro 2. Glosario de mecanismos determinantes del sexo *Hermafroditas: individuos que contienen órganos sexuales masculinos y femeninos. *Hermafroditismo simultáneo: los órganos sexuales masculinos y femeninos coexisten en un individuo (p. Ej., La mayoría de las plantas con flores y lombrices de tierra, muchos gasterópodos terrestres). *Hermafroditismo secuencial: las personas cambian de sexo en algún momento de su vida (por ejemplo, muchos peces, caracoles y algunas plantas).

*Dioecy (plantas) o gonochorism (animales): los individuos son varón o hembra a través de su vida. *Determinación del sexo ambiental: el sexo es provocado por señales ambientales, tales como temperatura, pH, interacciones sociales y estacionalidad (por ejemplo, muchos reptiles y algunos peces). *Determinación genotípica del sexo: el sexo de un individuo se establece por su genotipo (por ejemplo, mamíferos, aves, anfibios, la mayoría de los insectos, algunos reptiles y peces y algunas plantas). *Macho heterogamety: tipo de determinación genotípica del sexo en la que los machos son heterocigotos para el locus determinante del sexo (denominado X e Y, como se observa en mamíferos terianos y Drosophila). *Hembra heterogénea: tipo de determinación genotípica del sexo en la que las hembras son heterocigotos para el locus determinante del sexo (denominado Z y W, como se observa en aves, serpientes, mariposas y gingko). *Determinación del sexo UV: sólo se encuentran sexos separados en la fase haploide del ciclo de vida de un individuo (p. Ej., Musgos o hepáticas). *Determinación del sexo poligénico: el sexo está determinado por múltiples genes (por ejemplo, algunos peces y plantas con flores). *Haplodiploidy: los machos se desarrollan a partir de huevos no fertilizados, haploides y hembras de huevos diploides fertilizados (por ejemplo, abejas, hormigas y avispas). *Eliminación del genoma paterno: los cromosomas paternos en los machos se inactivan o pierden después de la fecundación, dejando a los machos funcionalmente haploides (p. Ej., Muchos insectos de escala). *Determinación del sexo citoplásmico: el sexo está bajo el control de elementos citoplasmáticos, tales como parásitos intracelulares (por ejemplo, Wolbachia en muchos insectos) o mitocondrias (por ejemplo, esterilidad masculina citoplásmica en plantas con flores). *Monogénesis: todos los descendientes de una hembra individual particular son exclusivamente machos o exclusivamente hembras (por ejemplo, algunas moscas y crustáceos). *Reproducción sexual: la mezcla de genomas vía meiosis y fusión de gametos. *Sexo: el fenotipo sexual de un individuo. *Determinación del sexo: el mecanismo por el cual el fenotipo sexual de un individuo se establece en una especie dada. *Cromosoma sexual: un cromosoma involucrado en la determinación del sexo de un individuo. *Autosome: un cromosoma no implicado en la determinación del sexo de un individuo (es decir, cualquier cromosoma que no sea un cromosoma sexual). *degeneración Y: la pérdida de información genética sobre el cromosoma Y no recombinante. *Cromosomas sexuales homomórficos: cromosomas sexuales que son morfológicamente indistinguibles. *Cromosomas sexuales heteromórficos: cromosomas sexuales que son morfológicamente distintos. *Selección sexualmente antagónica: selección por un rasgo que beneficia a un sexo en detrimento del otro sexo. ¨*Gynodioecy: sistema de cría que consiste en una mezcla de hembras y hermafroditas. *Androdioecy: sistema de cría que consiste en una mezcla de machos y hermafroditas. *Unidad meiótica (también denominada distorsión de segregación): un sistema en el que elementos genéticos denominados distorsores de segregación sesgaban la proporción de

gametos que los llevan, lo que da como resultado una sobre o sub-representación de un tipo gamético (es decir, segregación no mendeliana). *Conflicto nucleo-citoplásmico: conflicto en los patrones de herencia entre el genoma nuclear y los genomas de organelos que se transmiten sólo maternalmente. *Gynandromorfos: individuos que contienen características masculinas y femeninas.