Determinación y diferenciación del sexo en peces Denise Vizziano Laboratorio de Fisiología de la Reproducción y Ecología de Peces Fisiología General 2010
Qué es la determinación del sexo? Puede ser vista como una compleja serie de procesos bioquímicos que actúan entre sí para conducir a la determinación sexual de las células y su diferenciación sexual.
Sitio de inicio de la diferenciación del sexo: Células somáticas Brenan & Capel Determinación sexual genética en mamíferos Receptores Andrógenos + Y (+SRY) Testículo Determinismo genético (XX/XY) AMH, SF1, S0X9, DMRT1 y otros Testosterona 5α-dihidrotestosterona -Y (-SRY) Ovario FOXL2, Follistatina Swain & Lovell-Badge 1997 Capel 1998 Koopman 1999 Caracteres sexuales secundarios
Mamíferos Determinación sexual genética Implica un mecanismo genético autónomo en la célula Un sólo nivel inicial de control de la determinación gonadal: expresión del SRY Se inicia en células somáticas Es muy estable
El control del "Determinismo" gonadal en peces puede estar a diferentes niveles No sabemos en que nivel: Bioquímico Celular Fisiológico queda determinado el sexo Mecanismos endócrinosparácrinos Determinismo genético (no SRY) Mecanismos fisiológicos (esteroides?) Testículos u ovarios (esteroides) Caracteres secundarios Factores externos (social, temperatura) No sabemos si la determinación del sexo se inicia en las células somáticas o en las germinales o en ambas a la vez
Evolución de la determinación del sexo Se sospecha un inicio POLIGENICO Se evoluciona hacia un solo locus y se desarrollan cromosomas sexuales Sistemas genéticos en peces pueden ir desde Control poligénico Control por factores determinantes del sexo dominantes + efecto de los autosomas Altamente evolucionados con cromosomas sexuales HETEROMORFICOS
Heteromorfía cromosómica = Diferentes tamaño de los cromosomas sexuales Ej: cromosomas sexuales humanos
Heteromorfía cromosómica en peces Sólo el 10% de las 1700 sp de peces estudiadas tiene cromosomas sexuales distinguibles o heterocromosomas Como se establece la heteromorfía a.- evidencias citogenéticas b.- pruebas formales
Heteromorfía cromosómica en peces 2/3 de especies tienen heteromorfía masculina XX / XY 1/3 de especies presentan heteromorfía femenina ZZ / ZW
Heteromorfía cromosómica en peces Evidencias citogenéticas Ej: Leporinus Hembra ZW Macho ZZ Leporinus elongatus 2n = 54 Genet. Mol. Biol. vol.22 n.1 São Paulo Mar. 1999 Heterochromatin analysis in the fish species Liposarcus anisitsi (siluriformes) and Leporinus elongatus (characiformes) Roberto Ferreira Artoni, Wagner Franco Molina, Luis Antonio Carlos Bertollo and Pedro Manoel Galetti Junior
Heteromorfía cromosómica en peces En otrasespeciesel análisisformalcondujoa la caracterización de varios sistemas genéticos XX/XY, ZZ/ZW, polifactorial Chourrout. Bulletin de la sociétét Zoologique de France. 1989 113(2):123-144. Revue sur le déterminisme génétique du sexe des poissons téléostéens.
Análisis formal del determinismo genético por pruebas de progenie luego de inversión hormonal (ej: hembra homogamética) Población normal 50% machos (XY?) + 50% hembras (XX?) Sistema monofactorial de determinación del sexo 100% machos XX, XY Masculinización (andrógenos) X Hembras normales (XX?) Población normal XX x XY 50% machos + 50% hembras 100% hembras XX x XX = hembras homogaméticas
Análisis formal del determinismo genético por pruebas de progenie luego de inversión hormonal (ej: macho homogamético) Población normal 50% machos (ZZ?) + 50% hembras(zw?) Sistema monofactorial de determinación del sexo 100% machos ZZ, ZW masculinización (andrógenos) X hembras normales (ZW) ZZ x ZW Población normal 50% machos + 50% hembras 50% ZZ, 50 ZW ZW x ZW 75% hembras + 25% machos = Hembra heterogamética 50% ZW, 25% ZZ, 25% WW
Evidencias genéticas y moleculares de la existencia de cromosomas sexuales Marcadores fenotípicos sexo específicos Proteínas marcadoras Marcadores de ADN Los loci de estos marcadores están ligados al locus de determinación sexual.
Marcadores fenotípicos sexo específicos Medaka, Oryzias latipes(sistema XY) La cepah rr Machos son anaranjado-rojo Hembra es blanca
Marcadores fenotípicos sexo específicos Guppy (Poecila reticulata) Cola roja = es un marcador del sexo masculino ligado al Y Hembra Macho
Otros tipos de marcadores del sexo Marcadores ligados al sexo Gene de resistencia a bajas temperaturas(p. reticulata) Gene de precocidaden la maduraciónsexual(x. maculatus) Proteinas marcadoras Varias isoenzimas(bagre, trucha,...) ADN marcador Muchos estudios y pocos marcadores Siempre especie-específicos Ej: 5s radnen algunascepasde truchas Ej: Y específicogende GH en salmóndelatlántico
Determinacióndelsexoambiental
El sexo de los peces es inestable y puede ser afectado por factores ambientales temperatura ph sociales
ESD / TSD en vertebrados La TSD o determinación del sexo por temperatura es la más común de las diferenciaciones del sexo dependientes del ambiente (ESD) TSD muy común en reptiles No ocurre en aves y mamíferos Algunos anfibios
TSD en peces El sexo es determinado por el genotipo en la mayoría de los peces en circunstancias normales. Sin embargo, el determinismo sexual está altamente influido por la temperatura. TSD = por lo menos en 54 especies (7 órdenes).
F O C O C O 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 120 100 80 0 20 20 40 60 60 40 TSD en peces Menidia menidia Machos T 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 120 100 80 0 20 20 40 60 60 40 F O C O C O Menidia menidia Hembras Sex ratio normal
Determinación del sexo ambiental Apistogramma sp 100 ph Machos (%) 80 60 40 20 0 4,5 6,5 ph
Determinacióndelsexoambiental Macropodus opercularis 100 Densidad Hembras (%) 80 60 40 20 0 11% 25% 66% baja media alta Densidad
Sex determining Factor MedakaDMY, Oryzias latipes Matsuda M, Nagahama Y, Shinomiya A, Sato T, Matsuda C, Kobayashi T, Morrey CE, Shibata N, Asakawa S, Shimizu N, Hori H, Hamaguchi S, Sakaizumi M. (2002). DMY is a Y-specific DM-domain gene required for male development in the medaka fish. Nature. 2002 May 30;417(6888):559-63.
Caracterización del DMY Expresión del DMY Sólo en XY Sólo en testículo embrionario Expresión alrededor de las gonias Gen DMY Homología con proteinas con «dominios DM» DMY es un parálogo «Y chromosome specific»del DMRT1 DMY = gen DM en el cromosoma Y
Expresión del gen DMRT1 «Doublesex and Mab3 Related Testis 1» durante la diferenciación gonadal en truchas
DMY -DMRT1 no es el gendeterminantedel sexode todoslos peces Diversidad del «Factor determinante del sexo»
Género Oryzias (sistema XY) Sólo dos sp poseen un gen determinante del sexo bien identificado y localizado en el cromosoma Y que se expresa en células somáticas de la gónada en forma temprana.
Peces Determinación sexual genética: -ausencia de cromosomas heteromórficos en la mayoría -identificación por pruebas formales -fenotipos distintos -genes/proteinas No se sabe cuándo se inicia el control de la determinación gonadal: no hay SRY No se sabe en qué tipos celulares se inicia (germinales o somáticas?) Es muy inestable o lábil = depende en muchos casos del ambiente