En un mundo que se calienta, el calor interfiere con la determinación del sexo en estos lagartos australianos | Ciencias

En algunos reptiles, peces y anfibios, el sexo de un embrión en desarrollo se ve afectado por la temperatura del medio ambiente. Madeline Charnier, zoóloga de la Universidad de Dakar, Senegal, fue la primera en descubrir que cuando descubrió que la temperatura afectaba el sexo de los agamas arcoíris, una especie de lagarto subsahariano, en 1966. Charnier documentó que los embriones masculinos de agama se desarrollan a los 29 años. grados Celsius, y las hembras se desarrollan cuando la temperatura está entre 26 y 27 grados. Desde entonces, los científicos han descrito casos similares de determinación ambiental del sexo en docenas de otros reptiles, así como en peces y anfibios, pero la forma en que la temperatura de incubación determinaba el sexo de un embrión seguía siendo en gran parte un misterio hasta ahora.

Por primera vez, los científicos han trazado los procesos genéticos y moleculares mediante los cuales la temperatura determina el sexo, en los dragones barbudos, una especie de lagarto nativa de Australia. Los científicos descubrieron vías separadas, una puramente genética, la otra dependiente de la temperatura, que influyen en el sexo de los animales. A temperaturas más frías, prevalecen los cromosomas, que activan una secuencia de genes para formar una dragón hembra; a temperaturas más cálidas, una serie de genes completamente diferente puede anular el desarrollo parcial del macho y producir una hembra. Los investigadores también encontraron que las dos vías aparecieron por primera vez hace mucho tiempo en la historia evolutiva. El nuevo descubrimiento se publicó hoy en PLOS Genetics. Tyrone Hayes, profesor de biología integrativa en la Universidad de California, Berkeley, que no participó en el nuevo estudio, dice que el descubrimiento ayudará a los científicos a comprender mejor la evolución de la determinación del sexo. “Ver más ampliamente estos programas genéticos y cómo funcionan entre especies será muy interesante”, dice.

Normalmente, los cromosomas sexuales impulsan la determinación del sexo de un animal vertebrado. El sexo de los mamíferos generalmente está determinado por los cromosomas XX o XY, y XX generalmente resulta en hembras biológicas. Los cromosomas sexuales de los dragones barbudos son ZZ o ZW. Los machos portan el cromosoma ZZ. Mientras que las mujeres cuyo sexo está determinado solo por los cromosomas son ZW, aquellas en las que la influencia cromosómica fue anulada por los efectos de la temperatura alta se denominan “ZZ invertida”.

Para descubrir cómo se desarrolla esa anulación ambiental en los embriones en desarrollo, Sarah Whiteley y Arthur Georges, biólogos del Instituto de Ecología Aplicada de la Universidad de Canberra, incubaron un conjunto de huevos de dragón barbudo a 28 grados Celsius y otro a 36 grados. Luego, extrajeron el ARN mensajero de los embriones en desarrollo e identificaron qué genes dieron como resultado hembras ZW o hembras ZZ invertidas. Dos vías genéticas distintas producen el mismo resultado final: las lagartijas hembras y las condiciones ambientales determinan qué genes hacen el trabajo.

¿Por qué evolucionaría una vía dependiente de la temperatura hacia un sexo u otro? En los reptiles, una clase de animales que ha experimentado muchas transiciones evolutivas, la capacidad de cambiar de sexo en respuesta a señales ambientales se ha mantenido en diversas especies, desde tortugas marinas hasta cocodrilos, lo que indica que surgió temprano en su evolución y que confiere un beneficio adaptativo. Para que exista algo como la determinación del sexo dependiente de la temperatura, “debe depender de mecanismos celulares realmente antiguos que son inherentemente sensibles a la temperatura … que tienen todas las especies eucariotas”, dice Whiteley. Blanche Capel, bióloga celular de la Universidad de Duke que no participó en el estudio, escribe en un correo electrónico que los científicos encontraron en los dragones muchos de los genes sospechosos de estar involucrados en la determinación del sexo dependiente de la temperatura en otras especies.

Esos mecanismos antiguos probablemente se mantuvieron por una buena razón, o de lo contrario habrían sido desechados en algún momento de la evolución. Los investigadores dicen que pueden ayudar a animales como los dragones a responder y sobrevivir a diferentes condiciones ambientales. Los dragones barbudos, por ejemplo, viven en climas áridos en los que la temperatura y otros factores ambientales varían considerablemente de una estación a otra. Para los reptiles que viven en tales entornos, que nacen más cerca del final de la temporada de reproducción, cuando las temperaturas comienzan a bajar, podría ser más ventajoso ser macho. Eso es porque los machos pueden crecer hasta un tamaño en el que pueden aparearse con las hembras dentro de ese período de tiempo, dice George. Las hembras nacidas al final de la temporada podrían tener que esperar hasta la próxima temporada de reproducción, cuando las temperaturas son más cálidas, para aparearse con éxito y producir descendencia.

“La hembra no puede predecir de antemano qué temperaturas experimentarán sus embriones una vez que dejen caer sus huevos en el nido”, dice George. “En cierto sentido, difieren la decisión sobre si deben manipular la proporción de sexos … al embrión para que pueda tomar la decisión cuando la información esté disponible sobre qué es lo mejor para ser, hombre o mujer”.

En un momento en que la influencia de la actividad humana en el planeta es tan significativa que merece su propio nombre de época, el Antropoceno, los animales cuyos procesos de desarrollo son susceptibles a factores externos están particularmente en riesgo. La emergencia climática en curso está aumentando las temperaturas globales, los ecosistemas que alguna vez fueron prístinos están inundados de contaminantes y la pérdida de hábitat es generalizada. Georges dice que estas amenazas podrían combinarse para amenazar la supervivencia misma de especies como los dragones. A pesar de las fluctuaciones de las temperaturas en el pasado, la complejidad del entorno en el que vivían los dragones les ofrecía una miríada de opciones de anidación que les permitían persistir. “El problema es que a través de la modificación y fragmentación del hábitat, estamos reduciendo drásticamente su repertorio para responder” al cambio climático.

Y los animales que son particularmente susceptibles a los factores ambientales estresantes, como los lagartos barbudos, podrían experimentar proporciones de sexo desequilibradas, pérdida de población e incluso extinción como resultado. “Cuando la gente piensa en la disminución de la vida silvestre, piensa en cosas que matan a los animales directamente”, dice Hayes. En 2010, descubrió que la atrazina, un pesticida común, podía convertir a las ranas macho adultas en hembras. “Si tiene proporciones de sexos sesgadas como resultado de cambios en el clima, o sustancias químicas que alteran el sistema endocrino o incluso la estacionalidad de la reproducción por el cambio climático … cualquiera de esos factores podría conducir a una pérdida de población a través del reclutamiento”.