Espécie de peixe evoluiu um novo cromossomo sexual em laboratório após 30 anos de hibridizações
Em um estudo recentemente publicado no periódico Nature Communications, pesquisadores da Universidade de Konstanz e da Universidade de Würzburg reportaram os resultados de um experimento evolutivo de longo prazo sobre os mecanismos genômicos de determinação sexual de peixes do gênero Xiphophorus. Após 30 anos de hibridizações e seleções, os pesquisadores testemunharam a evolução de um novo cromossomo sexual, demonstrando na prática um dos processos provavelmente responsáveis pela grande diversidade alossômica característica dos peixes teleósteos.
- Continua após o anúncio -
Os cromossomos sexuais evoluíram de autossomos (cromossomos não-sexuais) e são tipicamente muito conservados, não apenas entre espécies mas classes inteiras de organismos. Os mais bem conhecidos e estudados sistemas cromossômicos são o ZW e o XY, sistemas heterogaméticos feminino e masculino respectivamente, e os quais evoluíram repetidamente e independentemente nos reinos animal e vegetal. Nesse sentido, análises genômicas também já mostraram vários exemplos de rápida evolução de mecanismos de determinação sexual em espécies de peixes próximo relacionadas, assim como em anfíbios e em répteis. Mesmo entre táxons irmãos de peixes, exemplos são conhecidos onde ou o macho ou a fêmea são heterogaméticos.
Se duas linhagens próximo relacionadas diferem nos seus sistemas de cromossomos sexuais, vários cenários para a emergência dessa diferença são possíveis: ou não existia determinação sexual cromossômica no último ancestral comum e ambos os sistemas se desenvolveram de forma independente, ou uma linhagem conservou os cromossomos sexuais ancestrais enquanto na outra linhagem uma transição para o sistema alternado ocorreu. E, teoricamente, tais transições podem acontecer no mesmo par de cromossomos sexuais (transição homóloga) ou envolver um autossomo, os quais então se tornam um novo cromossomo sexual (transição heteróloga). A nível molecular, os genes determinando o sexo podem ter mudado seu modo de ação - de determinação feminina para masculina, por exemplo - ou um novo gene sexual determinante pode ter ascendido e tomado controle na linhagem evolutiva.
Um potencial cenário de rápida evolução cromossômica está associado com a especiação via hibridização, especialmente no cruzamento de espécies com diferentes cromossomos sexuais heterogaméticos de machos e de fêmeas. Os híbridos nesse caso são esperados de mostrar grande inviabilidade ou esterilidade em comparação com o sistema sexual homogamético, já que alelos de genes ortólogos de diferentes espécies podem não interagir bem, principalmente se a expressão de importantes funções for determinada por genes recessivos. Portanto, após eventos de hibridização, se torna mais provável que seleções por sistemas alternativos de cromossomos sexuais emerjam.
- Continua após o anúncio -
Nesse sentido, os pesquisadores resolveram realizar um experimento envolvendo múltiplos eventos de hibridização e múltiplas gerações para verificar se novos sistemas cromossômicos são fomentados a evoluírem em uma escala de tempo relativamente pequena, usando duas espécies de peixes teleósteos (classe Actinopterygii): Xiphophorus maculatus e Xiphophours hellerii.
Entre os vertebrados, os peixes teleósteos mostram uma enorme diversidade de sistemas cromossômicos sexuais, e a análise genética de várias espécies dessa infraclasse mostram um rico histórico de hibridizações. Entre as 26 espécies do gênero Xiphophorus, estão representantes com ambos os sistemas XY e ZW. Nesse gênero, esses sistemas heterogaméticos simples estão ambos presentes juntos com situações mais complexas que podem incluir múltiplos loci e cromossomos. O X. maculatus, por exemplo, possui três diferentes cromossomos sexuais geneticamente bem definidos: X, Y e W. Em ambiente natural, fêmeas podem ser determinadas por XX, XW e YW, e os machos como XY ou YY. Em laboratório, fêmeas WW já foram reportadas, e as formas mais estáveis de machos/fêmeas são XY/XX ou YY/WY. Em populações naturais, modificadores autossômicos já foram reportados de ocorrerem em baixa frequência, e podem explicar determinações sexuais atípicas.
Voltando ao experimento descrito no novo estudo, os pesquisadores procuraram entender como o processo evolutivo age na determinação de novos sistemas de cromossomos sexuais entre esses peixes. Para isso, eles conduziram múltiplas hibridizações ao longo de 30 anos envolvendo mais de 100 gerações de híbridos. O experimento foi realizado de forma a imitar o cenário evolucionário encontrado no ambiente natural - hibridização com repetidos cruzamentos reversos. A hibridização inicial envolveu uma fêmea da espécie X. maculatus com um sistema alossômico XY (no caso, genótipo 2N=48,XX), e um macho da espécie X. hellerii com sistema alossômico ZW (no caso, genótipo 2N=48,ZZ). Fêmeas eram selecionadas de cada nova geração de híbridos para cruzarem novamente com um macho X. hellerii, sendo o critério de seleção dois fenótipos de pigmentação codificados no cromossomo X (LG21).
Durante o contínuo processo de cruzamento introgressivo, a região de determinação sexual no cromossomo X derivada do ancestral materno foi translocada para um autossomo do genoma receptor, portanto fornecendo evidência experimental empírica de uma transição heteróloga. Além disso, os pesquisadores também observaram que em sua nova posição, a ex-região cromossômica X específica estava localizada em uma grande região de sequências maternas conservadas, indicando que a perda de recombinação acompanhou o estabelecimento do novo cromossomo W.
- Continua após o anúncio -
O experimento, além de fornecer evidência empírica para a evolução de um novo cromossomo sexual e para um evento de transição heteróloga, muito provavelmente espelha como esse processo evolutivo ocorre nas populações de peixes do gênero Xiphophorus e exemplifica um mecanismo para explicar a grande diversidade alossômica entre suas espécies. Somando-se a isso, o novo estudo reforça a importância dos eventos de hibridização para a especiação de espécies (1), incluindo em ambientes simpátricos.
(1) Leitura recomendada: Nova espécie de ave surge em Galápagos, e os cientistas acompanharam o processo evolutivo
Publicação do estudo: Nature
Espécie de peixe evoluiu um novo cromossomo sexual em laboratório após 30 anos de hibridizações
Reviewed by Saber Atualizado
on
março 22, 2019
Rating:
Reviewed by Saber Atualizado
on
março 22, 2019
Rating:
