viernes, 3 de agosto de 2012

¿Por qué dos sexos?


En un post anterior vimos cómo el origen de la existencia del sexo parece estar en su capacidad de proteger a los individuos frente a las infecciones por parásitos. Pero ¿por qué dos sexos? ¿Por qué no 5 o 26? La existencia de dos sexos tiene el inconveniente de que un individuo solo se puede emparejar con el 50% de la población. Simplemente si hubiera tres ya tendría disponible dos tercios de la población como potenciales parejas.
Vamos a recordar algunos conceptos básicos antes de abordar la cuestión. Lo primero es que la definición biológica de macho es el individuo que produce los gametos más pequeños ( esperma o polen), móviles y numerosos. La hembra es la que produce los gametos más grandes, inmóviles, llamados huevos u óvulos. También hay que matizar que sexo y reproducción son dos cosas diferentes aunque en nuestra especie estén mezcladas. Hay criaturas que se reproducen de formas que no tienen nada que ver con el sexo. El objetivo del sexo es el intercambio de genes, que es lo que aporta variedad y protege de los parásitos, no la reproducción.
Dado que la culpa de que existan dos sexos la tienen las mitocondrias ( y los cloroplastos) vamos a repasar algunos datos básicos referentes a estos orgánulos. Cuando apareció la vida, hace unos 3.700 millones de años ( tomad con reservas todas las fechas que voy a dar,son aproximativas), la atmósfera de nuestro planeta era muy diferente de la actual, constituida principalmente por dióxido de carbono y metano, y una proporción muy pequeña de oxígeno. Unos mil millones de años después apareció la fotosíntesis, descubierta por un tipo de bacterias llamadas cianobacterias o algas verdeazuladas anteriormente. Este proceso consiste en convertir dióxido de carbono en azúcares utilizables escindiendo una molécula de agua. La fotosíntesis produce oxigeno, que es altamente peligroso para las células, y el caso es que el oxígeno en la atmósfera fue aumentando progresivamente ( hasta llegar al 21% actual en la atmósfera). A este evento se le suele llamar la Gran Oxidación ( versión en inglés, más amplia). Antes de él la respiración era anóxica, probablemente similar a la respiración aneróbica , o fermentación, que vemos todavía en las bacterias anaeróbicas actuales. Pero, al de un tiempo, aparecieron unas bacterias ( proteobacterias o bacterias púrpura) capaces de usar el oxígeno como fuente de energía. Estas bacterias son los precursores de las actuales mitocondrias.
La Gran Oxidación u Holocausto del Oxígeno ocurrió hace unos 2.400 millones de años unos 500-900 millones después de aparecer la fotosíntesis, cuando el oxígeno no pudo ser fijado por el hierro principalmente y empezó a acumularse en la atmósfera. Esto produjo la extinción de una gran proporción de la vida anaeróbica anterior, la extinción más grande de la historia de la Tierra. Al reccionar con el metano, el oxígeno provocó la glaciación Huroniana, probablemente la más gorda vista sobre la Tierra, que duró de 300 a 400 millones de años, y esta oxidación fue también  la responsable de muchas otras cosas como el crecimiento de la diversidad mineral de la Tierra. Se estima que la Gran Oxidación es responsable de la aparición de más de 2500 minerales, del total del 4500 minerales que se encuentran en la Tierra. A la hora de provocar cambios climáticos está claro que el ser humano no le llega a las cianobacterias ni a la suela de los zapatos ( por ahora).
El siguiente acontecimiento que nos interesa ( hace 2000-1500 millones de años) es la aparición de la célula eucariota. Este acontecimiento es una de las cosas que no está todavía suficientemente explicada porque es tal el salto que casi se  puede decir que es más difícil de explicar que la propia aparición de la vida en la Tierra. Por hacerse una idea, una célula eucariota es 10.000 veces mayor en volumen que una procariota.Todas estas bacterias de las que hemos hablado eran procariotas ( células sin núcleo), pero en algún momento apareció la célula eucariota ( con núcleo) que se formó por la fusión o unión de forma simbiótica de por lo menos tres células. Las cianobacterias se convirtieron en cloroplastos que son los orgánulos que realizan la fotosíntesis en las plantas, y las bacterias que utilizaban el oxígeno se convirtieron en las mitocondrias. Que las mitocondrias proceden de bacterias que anteriormente vivían de forma libre viene apoyado por el hecho de que tienen su propio ADN, 37 genes, que producen solamente 13 proteinas necesarias para la respiración celular. Recapitulando, el oxígeno que respiramos es un producto de la vida ( bacteriana) y son también bacterias, actualmente dentro de nuestras células (las mitocondrias), las que nos permiten respirar ese oxígeno.
Pero aquí se trataba de hablar de sexo y no de mitocondrias así que continuemos. La cuestión cuando se produce la fusión de los gametos es que un único citoplasma no es lo bastante grande para albergar los dos grupos de mitocondrias, las del padre y las de la madre y solo un grupo de ellas puede sobrevivir. En un alga primitiva llamada Vulva cuando los dos gametos se fusionan unos orgánulos atacan a los otros con tremenda ferocidad y en un par de horas los cloroplastos y mitocondrias de uno de los gametos son desintegrados. El ADN que sobrevive es el de un solo progenitor, las mitocondrias y cloroplastos se heredan de la madre. Un sexo mata las mitocondrias del otro, que se convierte en víctima y  se queda sin ellas. En el caso humano el óvulo tiene unas 100.000 mitocondrias y el espermatozoide  unas 100. Las mitocondrías del espermatozoide son marcadas con una proteína llamada ubicuitina y son destruidas en el óvulo. 
Cuando el sexo consiste en fusión de células, como ocurre en la mayoría de animales y plantas encontramos dos sexos. Cuando el sexo se produce por otros mecanismos como puede ser la conjugación ( como cuando dos bacterias intercambian plásmidos) entonces no aparece este conflicto y no hay un sexo asesino de mitocondrias y otro víctima.
¿Por qué no pueden coexistir dos grupos de mitocondrias? Hay por lo menos dos teorías. La teoría egoísta dice que es el medio más efectivo de prevenir conflictos entre genomas citoplasmáticos egoístas. La otra teoría dice que los genes nucleares y mitocondriales necesitan funcionar en perfecta armonía y estar perfectamente ajustados y no es posible ajustar un grupo de genes nucleares con dos grupos de genes citoplasmáticos.
A pesar de todo lo anterior, existen criaturas que tienen más de dos sexos. Una de ellas es un moho mucilaginoso llamado Physarum polycephalum que tiene por lo menos 13. Esta especie soluciona el problema de las mitocondrias con un orden jerárquico. Es decir el sexo 13 aporta las mitocondrias se empareje con quien se empareje. El sexo 12 aporta las mitocondrias si se empareja con el 12, el 11, o inferiores y así sucesivamente. En el fondo es como tener dos sexos pero con muchas más complicaciones.
Pero la especie que tiene el record de sexos es el hongo Schizophyllum commune, que tiene 28.000. El sexo viene codificado por dos genes en cromosomas diferentes uno de los cuales tiene más de 300 posibles alelos y el otro más de 90, lo que arroja 28.000 posibles combinaciones. ¿Y como solucionan el problema de las mitocondrias? pues no mezclando sus fluidos corporales, es decir, fusionan los núcleos pero no los citoplasmas, lo cual hace que en vez de ser verdaderos sexos sean más bien tipos de incompatibilidad. Eso sí tienen la ventaja de que les vale para aparearse el 99% de la población y no un mísero 50% como en nuestro caso.
Resumiendo, parece que tenemos dos sexos por la ferocidad y egoísmo de unas bacterias.


2 comentarios:

  1. Muy interesante, siempre me había preguntado esto y me lo has aclarado.

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