Sexe, per a què?

2012/12/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Eboluzioa
• Genetika
• Biologia
• Anatomia/Fisiologia

Sens dubte, el sexe té molt èxit. Així ho corrobora el biòleg Ibon Cancio: "La reproducció sexual pot ser un èxit, i així ho diuen els números i les matemàtiques". Igual que la majoria de les expressions circulars, això també té però una: "Però la capacitat de duplicació d'espècies amb reproducció asexual és molt major", explica Cancio.

L'ecologista Arturo Elosegi ha afirmat el que s'ha dit per Cancio: "Així és. I a més hi ha moltes formes de reproducció asexual i totes són molt efectives. No obstant això, són molt poques les espècies que només es reprodueixen asexualmente; la reproducció sexual està molt més estesa".

Per tant, però encara amb ells, és innegable que la reproducció sexual té més èxit que l'asexual. Cancio aporta una dada reveladora: "Les espècies que es reprodueixen asexualmente es troben molt altes en l'arbre filogenètic, la qual cosa significa que són espècies joves o, cosa que és el mateix, que no hi ha espècies que es reprodueixen asexualmente que perdurin molt temps. Caduquen immediatament". No obstant això, adverteix que hi ha excepcions: "Per exemple, els rotiferos bdelloideos. Són un escàndol evolutiu".

L'escàndol es va publicar en 1986 en un article de la revista Nature. L'autor de l'article és el biòleg i genètic John Maynard Smith i el títol de l'article és representatiu: "Contemplating life without sex", és a dir, Mirant una vida sense sexe.

Maynard Smith va considerar escandalós que el bdelloideo formés una família tan extensa i duradora, sense sexe. Cal tenir en compte que la família d'aquests diminuts éssers aquàtics és molt nombrosa (més de 450 espècies) i porten milions d'anys en el planeta Terra (uns 200 milions d'anys). Tot això a través de la reproducció asexual!

Posteriorment, els investigadors han descobert que els bdelloideos tenen un comportament tan escandalós a causa de la seva fisiologia i genètica particular. De fet, quan les condicions de l'entorn són inadequades, es procedeix al seu assecat. D'aquesta forma es mantenen fins que l'entorn torna a ser favorable i, de pas, tots els seus paràsits moren. Però, a més, tenen una gran habilitat per a resoldre el seu genoma i en aquest procés l'aprofiten per a renovar-lo i actualitzar-lo. Gràcies a això han aconseguit ser tan nombrosos i durar tant.

No obstant això, els bdelloideos són una excepció; els biòlegs destaquen que el més habitual és la reproducció sexual. A més, Elosegi pren amb prudència aquest tipus de curiositats: "Potser els bdelloideos també es reprodueixen sexualment alguna vegada, sense que nosaltres tinguem rastre d'això. Així ocorren, per exemple, en els fongs: s'inclouen en el grup de fongs hifomicetes espècies desconegudes per la reproducció sexual, que normalment es reprodueixen asexualmente, però de tant en tant una d'elles comença a proliferar sexualment i ens adonem que és un fong d'un altre grup, per exemple, un basidiomicete. Això pot ocórrer també amb els bdelloideos. La veritat és que nosaltres no hem estat capaces d'enxampar que s'estan reproduint sexualment, per la qual cosa l'única cosa que podem dir és que sabem que tenen reproducció asexual".

Els rotiferos bdelloideos són un escàndol evolutiu que, encara que només es reprodueixen asexualmente, formen una família nombrosa i permanent. Ed. © C. Boschetti i A.Tunnacliffe/Science

L'avantatge del sexe

"El que és clar és que la reproducció sexual té alguna cosa que li aporta avantatge", explica Cancio. "Si no, des del punt de vista evolutiu, no es pot entendre. Si l'evolució és survival of the fittest, és a dir, si avança el més fort o lleuger, com explicar la cua del pauma? El tigre és més fàcil d'atrapar al pauma amb cua llarga i, no obstant això, per a ell és bo tenir cua llarga i l'evolució ha apostat per això. Per què? Perquè la gran i elegant cua li permet reproduir-se sexualment, transmetent així la meitat del seu genoma als seus descendents".

Segons els biòlegs, existeixen dues hipòtesis principals que expliquen el predomini de la reproducció sexual. Un es diu el trinkete de Muller i l'altre la teoria o hipòtesi de la Reina Vermella. Segons el primer, en les espècies amb reproducció asexual, les mutacions genòmiques es van acumulant de generació en generació fins que les mutacions impedeixen la vida. Enfront d'això, els descendents nascuts a través de la reproducció sexual reben els gens de tots dos progenitors i en aquesta transmissió és possible perdre els gens mutats.

Cancio compara els gens dels seus pares amb les cartes de joc: D'alguna manera, en la reproducció sexual, els gens es barregen com es barregen les cartes, per la qual cosa en la següent generació les mutacions es dilueixen.

La hipòtesi de la Reina Vermella es basa a fugir dels paràsits. Com la reina que apareix en el llibre Alicia a l'altre costat del mirall, els individus estan obligats a córrer per a quedar-se en el mateix lloc. Si no corren, els paràsits ho atrapen i ho destrueixen. "Els individus també hereten els paràsits de la seva mare. Aquests paràsits estan perfectament adaptats a la mare i per tant preparats per a infectar a l'individu. Però gràcies a la reproducció sexual, aquest individu que es crea és diferent als pares, i els paràsits no poden infectar-se", explica Elosegi.

Segons Elosegi, està estès que la reproducció sexual se sustenti en múltiples variants, "per a no posar tots els ous en la mateixa cistella". Això té sentit en espècies que tenen molts descendents, però no en les quals tenen pocs descendents com les nostres. "Segons la teoria de la Reina Vermella, la clau està en el fet que el successor sigui diferent dels pares; encara que sigui l'únic descendent, és un avantatge si és diferent als pares".

Ibon Cancio (esq.) i Arturo Elosegi (dta. ), Professors de Biologia de la UPV. Ed. Ana Galarraga/Elhuyar Fundazioa

En qualsevol cas, Elosegi ha determinat que ser molt diferent de la mare també és dolent: "si la mare, com és, està viva, serà per alguna cosa, així que ser molt diferent és dolent. Però també és perjudicial que sigui molt igual, ja que els patògens estan adaptats a aquest poc".

Cancio creu que totes dues hipòtesis són compatibles. "Hi ha proves a favor de l'un i l'altre". Per exemple, Cancio esmenta que per a demostrar el trinquet de Muller s'han realitzat nombroses recerques amb microorganismes, encara que Elosegi ha destacat que en ells el sexe és "diferent": "En els bacteris el sexe no és patern, per a crear cries, sinó la unió dels dos bacteris, en les quals una dóna a l'altra un plasmido i una altra sèrie de gens".

No obstant això, tant en recerques amb bacteris com amb espècies que alternen reproducció sexual i asexual, existeixen proves favorables a la compactació de Muller.

I el mateix ocorre amb la hipòtesi de la Reina Vermella. Un dels estudis que ho demostren va ser publicat en 2007 en la revista Nature. L'article titulat "Host-parásite "Xarxa Queen" dynamics archived in ? sediment" descriu la coevolución de la puça d'aigua Daphnia i els seus paràsits. "Per tant --diu Canciok-- és probablement un joc entre tots dos, no sabem en quin percentatge influirà l'un o l'altre, però tots dos, el trinkete de Muller i la carrera de la Reina Vermella, es veuran afectats".

L'amor no és inodor

Cancio abandona les puces d'aigua i salta a l'espècie humana: "Nosaltres tenim uns 30.000 gens. D'ells, els gens dels nostres principals complexos d'histocompatibilitat són els més polimòrfics, els més diferents dels altres individus. Són aquests gens els que codifiquen les armes antiparasitàries".

Les estrelles de mar poden tenir reproducció tant sexual com asexual. Ed. Nick Hobgood/CC-BY-NC

És més, aquests mateixos gens són els responsables de l'olor corporal. I molts dels gens que té l'ésser humà, uns 3.000, són receptors olfactoris. Dit això, Cancio ha seguit amb l'explicació: "De fet, no sembla que tinguem un gran poder olfactori, però tenim 3.000 gens per a això, i el que fem olor és el principal complex d'histocompatibilitat. Així, a través de l'olfacte busquem una parella amb el major complex d'histocompatibilitat amb el nostre per a tenir fills amb ell. Per tant, els fills tindran una mescla de tots dos".

Elosegi resumeix en una frase l'explicació de Cancio: "L'amor és cec, però no inodor". En aquest sentit, han recordat a la companyia estatunidenca GenePartner. Segons s'explica en la web de la companyia, es basen en l'experiment realitzat per l'investigador Claus Wedekind de la Universitat de Berna.

En aquest experiment, diverses dones van fer olor unes samarretes i, a continuació, van haver d'ordenar-les de la qual tenia l'olor més atractiva a la més sorprenent. Aquestes samarretes van ser vestides per diversos homes durant tres dies consecutius, per la qual cosa cada samarreta tenia l'olor de l'home que les va portar. Doncs bé, els resultats indiquen que l'olor dels homes amb el major complex d'histocompatibilitat amb el seu era el més atractiu per a les dones.

Per això, GenePartner analitza els gens del principal complex d'histocompatibilitat dels seus clients i permet crear parelles genèticament diferents. En paraules de Gene Partner, "d'aquesta manera s'estableixen les bases per a una relació estable i agradable". A més, confirmen que tindran nens sans.

Efectes secundaris del sexe

Però el sexe també té les seves contres. Un d'ells és el preu a pagar a canvi, segons Elosegi: "El preu evolutiu és molt car. La meitat de les cries no es reprodueixen. Com a màxim aconseguiran cobrir i fecundar una femella. Però la meitat de les cries són mascles i els mascles no tenen cria".

L'amor és cec però no fa olor. L'olfacte és la forma en la qual es tria a la parella amb el major complex d'histocompatibilitat amb el propi. Ed. Misko/CC-BY

I la situació és encara més complicada en espècies amb més de dos sexes. De fet, Cancio ha esmentat uns fongs amb milers de sexes diferents ( Schizophyllum commune ): "Normalment es distingeixen dos sexes en funció de la grandària i nombre de gàmetes que produeixen: els que produeixen molts i petits gàmetes són mascles i els que produeixen grans i estranys, femelles. No obstant això, aquests fongs tenen moltes variants, cadascuna d'elles és un sexe".

Sense anar tan lluny i malgrat haver només dos sexes, Elosegi explica d'estar especialitzat a crear gàmetes grans i aïllats i uns altres a produir gàmetes molts i petits produeix asimetries: "Emea ha invertit molt més que els mascles en el seu gàmeta i no sols en energia. De fet, les oportunitats perdudes són també una inversió, és a dir, la femella, en fecundar-se, perd la possibilitat de tornar a germinar durant un llarg període de temps, la qual cosa no ocorre en el mascle. Així que els interessos del mascle i la femella no coincideixen".

D'altra banda, encara que algunes mutacions permeten perdre, en realitat, el risc que es produeixin trisomies i altres irregularitats en la meiosi és molt elevat. "Això és molt més abundant en la reproducció sexual que en l'asexual. Això és un cost", ha dit Elosegi.

"A més, hi ha treball per a trobar parella", afegeix Cancio. Tots dos biòlegs recorden l'ocorregut amb l'ós dels Pirineus: tots els que finalment van néixer van ser mascles, la qual cosa va provocar la pèrdua de població.

Sí, el sexe és car. Però com seria el món sense sexe? Elosegi ha donat una resposta rotunda: "Seria molt avorrit. Mira a l'entorn i les estructures i comportaments més cridaners que veus, els més curiosos i els més destacats tenen a veure amb el sexe: els cants d'ocells, els colors dels lúmens, el cul dels mandrils, les espectaculars danses... Sense sexe, tot això s'acaba. El món seria molt gris".

La millor opció és ser hermafrodita?

Cancio afirma que l'hermafroditisme pot ser la millor opció per a no gaudir de tots els beneficis del sexe ni de cap dels seus desavantatges: "És a dir, que un sigui femella i mascle".

No obstant això, l'hermafroditisme no és molt habitual, per la qual cosa no és tan reeixit com sembla. Cancio explica per què: "Perquè en el mateix cos tens el mascle i la femella, i els interessos de l'un i l'altre no són iguals. Per tant, competeix en el mateix cos".

Caragols. Ed. Carla Isabel Ribeiro/CC-BY-NC

Elosegi reforça el que s'ha dit per Cancio: "És impossible dissenyar una màquina per a fer una cosa i el contrari, i que la màquina funcioni i sigui eficient sense problemes. I aquí també passa el mateix".

No obstant això, hi ha casos com a calma, caragols, plantes, peixos, etc. En els peixos, a més, hi ha hermafrodites simultànies i hermafrodites alternes: en un temps són mascles i després es converteixen en femelles o viceversa.

No ha de ser raonable

Una de les paradoxes més destacades pel sexe és la cua del pauma, però hi ha molts casos similars. És coneguda la polèmica suscitada sobre aquest tema per Alfred Rusel Wallace i Charles Darwin. Per a Wallace, en l'origen d'aquestes característiques espectaculars, però incomprensibles des del punt de vista de la durada de l'espècie, sempre existia una raó "raonable". Per a Darwin aquesta raó no tenia per què ser raonable. Podria succeir, simplement, que a una femella pauma li agradessin els mascles llargs i amb ella les seves cries; les criatures mascles heretarien una cua llarga i les cries femelles, el gust pels mascles llargs. És a dir, l'origen d'aquesta característica pot ser un capritx.

Pauma. Ed. Fundació Elhuyar

Segons Elosegi, el temps i les recerques han donat la raó a Darwin. "Hi ha dues hipòtesis: good gens, millor gen i sexy són, fill atractiu. I avui dia hi ha suficients evidències sexy són que demostren la hipòtesi que en alguns casos no hi ha una raó raonable darrere de l'èxit d'un mascle".

Elosegi recorda el treball del prestigiós ornitòleg Richard Prum per a explicar-lo: "Prum ha treballat molt amb els colors de les plomes dels ocells i ha deixat clar que a vegades és així, que els ocells amb colors més intensos no tenen per què ser més sans o millors gens. De tant en tant un ocell troba com fer un color mai vist, la qual cosa li dóna un gran èxit entre les femelles, estenent aquesta nova coloració. Això no vol dir que la hipòtesi del bo és equivocada, no exclou a l'altra".

Evolució del penis

Segons Ibon Cancio, poques estructures tenen la mateixa varietat d'espècies que el penis. "Per descomptat, en aquest aspecte, l'aparell reproductor de les femelles és similar al del penis, ja que les femelles han de coincidir les unes amb les altres, però normalment en estar l'òrgan al descobert i les femelles ocultes, és més fàcil examinar el penis que la part de les femelles o l'aparell reproductor", ha precisat Cancio.

El penis més antic oposat és de fa 425 milions d'anys. El seu propietari era un crustaci que va quedar atrapat en el fons de la mar, sota les cendres d'un volcà, en el lloc actual d'Herefordshire (Anglaterra). Va ser descoberta l'any 2003 i rep el nom científic de Colymbosathon ecplecticos, un sorprenent nedador de gran penis.

Avui dia, milers d'espècies que existeixen en el món tenen bastons molt variats: grans, petits, de quatre caps, giratòries... Alguns tenen més d'un penis: algunes serps i llangardaixos tenen doble penis, i els platelmintos marins, desenes. Entre els insectes hi ha una gran prosperitat, però el més llarg de tots ells és el crustaci Balanus glandula, amb un penis 40 vegades més llarg que el cos.

Penis d'elefant asiàtic. Ed. Wikimedia commons. 4028mdk09/CC-BY-NC

No obstant això, les maneres d'aixecar-se són molt més limitades. En els mamífers hi ha tres: per mitjà d'un os (rosegadors, carnívors, la majoria dels primats); per mitjà d'una estructura fibroelástica (porc, toros, balenes); i només hidràulics (home, cavall, armadillo).

Amb tantes variants és difícil destacar alguna, però Arturo Elosegi i Ibon Cancio coincideixen a considerar un penis humà especial. En comparació amb els familiars pròxims, el penis humà, a més de gran, és curiós. A diferència dels altres, té el cap en l'extrem (glandé) i una corona al voltant d'ella.

Elosegi i Cancio creuen que l'estructura tan especial ha de ser "per a alguna cosa" i plantegen la hipòtesi de substituir al seu fill. Un dels pares d'aquesta hipòtesi és el psicòleg evolucionista Gordon Gallup, qui també ha realitzat estudis experimentals per a demostrar que la hipòtesi és correcta. Els resultats van ser publicats en l'article "The human penis as a semen displacement device", és a dir, "El penis humà com a dispositiu de substitució del seu fill".

Segons la hipòtesi, l'aspecte del penis no és fruit de l'atzar, sinó de l'impuls de la funció al llarg de l'evolució. La funció és expulsar al fill que un altre mascle ha deixat en la vagina de la femella. Per a això és especialment eficaç la corona que envolta a la gland. Segons Elosegi, d'aquí es dedueix que l'espècie humana no ha estat (i no) tan monógama com alguns creuen.