25 feb. 2012

El sexo y la reproducción: un gran problema

Los pájaros lo hacen, las abejas lo hacen, la gente lo hace… De hecho, la gran mayoría de los animales lo hacen (y plantas, hongos y otras cosas, pero lo dejamos afuera por ahora). Sin embargo, la reproducción sexual, el sexo (recordar que son 2 cosas distintas. Si se le olvidó, revise acá) y algunos procesos asociados desde un punto de vista evolutivo son un verdadero dolor de cabeza.

Suele pensarse en la reproducción asexual como algo “clonal” y la gran ventaja de la reproducción sexual es que genera variabilidad para la descendencia y eso compensa todas las desventajas que pueda tener. Eso se recita como un mantra, pero si todo fuera tan simple, no seguiría aún hoy en día debatiéndose al respecto ni tampoco biólogos del calibre de George C. Williams hubiera dicho “Está la convicción de que la preponderancia de la reproducción sexual en animales y plantas superiores no se compadece con la moderna teoría de la evolución (…) Se avecina una crisis en la biología evolutiva”. Por cierto que esa perspectiva era compartida por W. D. Hamilton y John Maynard Smith (hablamos de 3 grandes biólogos evolutivos y de los que más esfuerzo pusieron respecto al sexo desde un punto de vista evolutivo). El propio Richard Dawkins plantea en su libro “El cuento del antepasado” que el sexo podría ser en biología el equivalente de la frase de Feynman respecto a la teoría cuántica en la física (“si crees que la entiendes, es que no la entiendes para nada”).

El motivo por el cual la explicación de la variabilidad no basta es que los organismos con reproducción asexual tienen diversos mecanismos para producir variación en la población: procesos de conjugación y transformación son típicos en bacterias, puede haber errores en la duplicación del DNA en la descendencia y además, es posible que la reproducción asexual sea un carácter reciente en algunos animales, de modo que no es incompatible con la meiosis (proceso de variación genética por excelencia entre los organismos de reproducción sexual).

¿Cuáles son los grandes problemas que biólogos connotados, del pasado y del presente todavía les cuesta entender? Acá se mencionarán brevemente los que considero más importantes. Las posibles respuestas las veremos en otros temas.



1) El doble coste del sexo: se habla de un “doble costo” porque en una población asexual todos los organismos son reproductores y pueden dejar descendencia. Sin embargo, en una población con reproducción sexual, en promedio solamente la mitad de la población es capaz de dejar descendencia (normalmente hembras. Hay excepciones). Por eso a veces se habla también del doble costo de los machos, ya que éstos no aportan con descendientes de manera directa. Pero en términos de “costos” realmente creo que es mucho más que “el doble”: desde un punto de vista genético, también hay un doble costo: cada progenitor aporta sólo la mitad de su material genético a la siguiente generación, mientras que en la reproducción asexual tenemos el 100% transmitido.

Y si hablamos de costos, no podemos obviar otros pormenores: lo que se gasta en energía para encontrar y atraer socios adecuados, lo que se gasta en órganos y procesos para producir células sexuales, hacer recombinación sin errores importantes, etc. Y en cada uno de estos pasos, hay que agregarle los conflictos de interés entre machos y hembras. Humildemente creo que el costo del sexo es mucho más del doble.



2) Meiosis en 2 pasos: la meiosis, proceso muy asociado a la reproducción sexual, permite disminuir el material genético a la mitad (forma gametos haploides). Sin embargo, para hacerlo, debe pasar por una primera fase de duplicación del material genético (primer paso) seguido de 2 divisiones (segundo paso). En teoría, los cromosomas podrían emparejarse para el crossing over y moverse a los polos para producir las células haploides.

Aunque la segregación mendeliana se basa en el hecho de que la meiosis es de 2 pasos, pero no hay una razón a priori del por qué debe ser así. Una teoría general de la evolución de la reproducción sexual no puede obviar este detalle.


3) Tipos de reproducción asexual limitado: desde un punto de vista genético, se puede tener en teoría diversos mecanismos de reproducción: a través de una división mitótica, a través de una división meiótica (con supresión de la primera o de la segunda división) y otros mecanismos algo más enredados que no valen la pena mencionar. Sin embargo en la práctica, no se ven todos esos mecanismos. Uno de los hechos más llamativos es que la reproducción a través de una división meiótica se ha observado sólo con la supresión de la primera división, nunca con la segunda.

 
4) Origen(es) del sexo: los problemas anteriores se refieren a la mantención del sexo y la reproducción sexual a través del tiempo. Sin embargo, el problema que a mi entender está más lejos de resolverse es el origen del sexo. Poner a prueba hipótesis al respecto es sumamente complejo, por lo que los esfuerzos se han centrado hasta el momento en los problemas anteriores.

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