Este saltamontes australiano abandonó el sexo hace 250:000 años y le está yendo bien.

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original, que se publicó el 2 de junio de 2022.

La mayoría de los animales de la Tierra tienen dos sexos, masculino y femenino, que combinan y mezclan sus genes cuando se reproducen. Estamos tan acostumbrados a esta situación que resulta una gran sorpresa la existencia de especies exclusivamente femeninas que no tienen sexo, sino que se reproducen mediante clonación.

El hermoso saltamontes verde  Warramaba virgo  es una de esas raras especies "partenogenéticas", en las que un óvulo puede convertirse en un embrión sin ser fertilizado por un espermatozoide. Vive en la zona sur de la zona árida de Australia, donde se alimenta de árboles mulga y otros arbustos y matorrales en verano.

Hemos estudiado estos saltamontes durante los últimos 18 años para comprender cómo desarrollaron la reproducción asexual y cómo el cambio ha afectado su capacidad para sobrevivir y reproducirse.

Nuestra nueva investigación publicada en Science muestra que  W. virgo  surgió hace unos 250.000 años a partir de un cruce entre dos especies diferentes de saltamontes que se reproducen sexualmente, y renunciar al sexo parece no haber tenido repercusiones negativas para ellas.

El enigma de la partenogénesis

Los biólogos que estudian la evolución a menudo han considerado la rareza de especies partenogenéticas como  W. virgo  como un gran enigma.

Esto se debe a que el sexo impone grandes costos a la reproducción animal. En primer lugar, está el “doble costo del sexo”: la mitad de la descendencia de una criatura (los machos) son incapaces de producir su propia descendencia por sí solos, por lo que a menudo se los considera un “desperdicio evolutivo”.

Además, encontrar pareja requiere energía y los animales que se aparean suelen correr un mayor riesgo de ser atacados por depredadores. Eliminar a los machos también elimina estos inconvenientes.

Entonces, ¿por qué existe el sexo? La razón principal, piensan los biólogos, se relaciona con la mezcla o “recombinación” de genes como consecuencia del sexo. Esto puede acelerar la tasa de adaptación al reunir combinaciones favorables de genes y también ayuda a purgar una población de combinaciones de mutaciones malas.

Las especies partenogenéticas no tienen estos procesos: en cambio, todos los miembros de la especie tienen genes prácticamente idénticos. Esto significa que podrían ser menos capaces de adaptarse cuando cambia el entorno. Es más, los partenógenos podrían acumular mutaciones malas que reduzcan su aptitud.

Pero, ¿son reales estos costos? ¿Resultan en la rápida extinción de cualquier partenógeno que se forme?

¿Cuál es el secreto de W. virgo?

Durante los últimos 18 años hemos estado investigando estas cuestiones en  W. virgo .

Este saltamontes fue estudiado por primera vez en 1962 por el eminente biólogo y genetista evolutivo Michael White. El pequeño hijo de White, Nicholas, los descubrió por primera vez cerca de la ciudad de Hillston, en Nueva Gales del Sur, cuando notó que solo se podían encontrar hembras de una especie en particular.

White pasó luego a demostrar que la misma especie estaba presente a 2.000 km de distancia, en Australia Occidental, junto con una especie sexual (recientemente denominada  W. whitei ).

W. virgo  resultó tener un origen híbrido: un cruce entre  W. whitei  y otra especie,  W. flavolineata , hace muchos miles de años.

Una especie partenogenética podría tener una ventaja si su diversidad genética se ve reforzada por hibridaciones repetidas entre las dos especies parentales, produciendo un ejército de clones diferentes. La combinación de los genomas de las dos especies también podría hacer que los partenógenos sean más vigorosos.

Este “vigor híbrido” se da en algunos animales, como las mulas (cruces entre un caballo y un burro). La mula tiene mucha mayor fuerza y ​​resistencia que su especie parental.

¿Podría ser que los orígenes híbridos de  W. virgo  generaran un ejército de clones diverso con habilidades especiales en comparación con sus parientes sexuales, o un híbrido con un alto nivel de vigor?

Hay pocos beneficios de renunciar al sexo, pero tampoco inconvenientes

¡Las respuestas a estas preguntas fueron un rotundo “No”!

Examinamos más de 1.500 marcadores genéticos en  W. virgo  y casi no encontramos variación en los partenógenos en comparación con las especies parentales.

Esto demostró claramente que sólo un apareamiento híbrido entre  W. whitei  y  W. flavolineata  fue responsable de producir  W. virgo  en primer lugar. Basándonos en el número y la naturaleza de las mutaciones que se han producido en  W. virgo , estimamos que el apareamiento se produjo hace unos 250.000 años.

También demostramos que el partenógeno no tenía ventaja sobre su especie parental en una variedad de rasgos fisiológicos que incluyen la tolerancia al calor y al frío, la tasa de metabolismo, cuántos huevos ponen, el tamaño de sus huevos, cuánto tiempo tardan en madurar y cuánto tardan en madurar. cuánto tiempo viven.

Mientras tanto,  W. virgo  produjo naturalmente el doble de crías femeninas que la especie sexual. Conservó su doble ventaja sobre las especies sexuales a pesar de que transcurrieron 250.000 años para que se acumularan mutaciones de baja aptitud en esta especie.

La conclusión de nuestra investigación es que  W. virgo  se ha vuelto partenogénico pero sin costes. También se ha extendido con éxito desde el lado oeste del país hasta el este, a diferencia de su especie original.

¿Por qué no más especies renuncian al sexo?

Entonces, ¿por qué vemos especies sexuales en todas partes a pesar de su doble coste reproductivo? Sospechamos que debe ser muy difícil desarrollar la partenogénesis en primer lugar.

De hecho, hemos intentado cruzar experimentalmente la misma especie sexual que dio origen a  W. virgo  y sólo creamos unos pocos híbridos, ninguno de los cuales fue capaz de producir descendencia. El estado híbrido puede perturbar los procesos normales de desarrollo de los óvulos lo suficiente como para hacer de la partenogénesis un fenómeno extremadamente poco común en los animales en general.

Creemos que las investigaciones futuras sobre la paradoja de la reproducción sexual deberían centrarse en las barreras que impiden que se pierda el sexo, en lugar de centrarse únicamente en las ventajas del sexo.

Escrito por Michael Kearney, Profesor de Ecofisiología y Biología Evolutiva de la Universidad de Melbourne, y Ary Hoffmann, Profesor de la Facultad de Biociencias y del Instituto Bio21 de la Universidad de Melbourne.