Ejemplar de dorada, especie hermafrodita
El sistema sexual ancestral de los peces era el gonocorismo, como se entiende mejor los sexos separados y no el hermafroditismo, que se había propuesto en estudios filogenéticos anteriores, según se desprende de un estudio liderado por el Instituto de Ciencias Marinas del CSIC (ICM-CSIC) y que ha sido publicado en la revista Nature Communications.
Este es el resultado del análisis más completo sobre la evolución de los sistemas sexuales en animales, con más de 4 600 especies pertenecientes a más de 50 órdenes y más de 300 familias de peces de todo el mundo analizadas, que multiplica por más de 10 veces el número muestras utilizadas en estudios anteriores.
“Entender cómo han evolucionado los sistemas sexuales de los animales es clave, ya que tienen una profunda influencia en el éxito reproductivo de los individuos, en la dinámica de las poblaciones, la ocupación del territorio y en eventos de colonización de nuevos hábitats. Por tanto, los sistemas sexuales determinan la resiliencia de las poblaciones a los cambios naturales y antropogénicos”, explica Francesc Piferrer, investigador del ICM-CSIC y director del estudio.
Por su parte, la también investigadora del ICM-CSIC y primera autora del trabajo, Susanna Pla, expone que "nuestro estudio revela que la evolución de los sistemas sexuales es más dinámica y compleja de lo que se asume habitualmente".
En primer lugar, añade, “es más dinámica porque hay sistemas sexuales que se ganan y pierden con mayor facilidad de lo que se creía” y, en segundo lugar, “es más compleja porque para pasar del gonocorismo al hermafroditismo simultáneo -en que un organismo tiene ambos sexos simultáneamente a lo largo de su vida- hay que pasar por un sistema intermedio, el hermafroditismo secuencial, en el que las especies cambian de sexo a lo largo de su vida”.
Los sistemas sexuales en peces
Los sistemas sexuales, tanto en plantas como en animales, varían desde sistemas con sexos fijos y separados entre machos y hembras (llamados dioecia en plantas y gonocorismo en animales) hasta el hermafroditismo simultáneo, en el que cada individuo produce a la vez gametos masculinos y femeninos.
Según modelos teóricos, estos dos sistemas sexuales pueden verse como los extremos de un gradiente de sistemas intermedios por los que hay que pasar, como es el caso del hermafroditismo secuencial, tal y como ha demostrado por primera vez este estudio.
Así, el estudio publicado revela ahora que, al menos en el caso de los peces, el hermafroditismo simultáneo no puede evolucionar directamente a partir de sexos separados, sino que requiere el paso intermedio del hermafroditismo secuencial, especialmente a través de las especies protándricas, en las que los individuos machos pasan a ser hembras.
Este último, pero es un sistema poco estable, se pierde casi más fácilmente de lo que se gana, lo que explicaría el hecho de que, en peces, sea mucho más habitual encontrar especies protoginias, en las que las hembras pasan a ser machos, especies que son evolutivamente más estables.
Implicaciones del estudio
Todo esto tiene una serie de implicaciones evolutivas. Por un lado, aunque el gonocorismo, el sistema de sexos separados macho-hembra, es una condición evolutivamente estable, ganada más rápido de lo que se pierde, estos resultados refutan la suposición de que la transición al gonocorismo es irreversible y representan otro ejemplo contra la ley de irreversibilidad de Dollo propuesta por el paleontólogo belga Louis Dollo en 1893, que dice que, en la evolución, cuando se pasa de un estado a otro, nunca puede volverse al estado anterior.
Por otra parte, el estudio recuerda que la distribución de los sistemas sexuales de los peces en el árbol de la vida es un misterio. “Con el conocimiento y la distribución actual, no podemos explicar por qué algunas formas sexuales evolucionan en algunos grupos, cuando según los modelos actuales no deberían hacerlo, y viceversa”, detalla Piferrer.
Esta discrepancia entre teoría y práctica conoce como la Paradoja de Williams, en honor al biólogo evolutivo George Williams. Lo descubrió en 1975 y es un misterio de la biología evolutiva en lo que se refiere a los sistemas sexuales.
Por eso, de cara a futuras investigaciones sobre la evolución de los sistemas sexuales, el equipo investigador propone utilizar un nuevo marco teórico que incluya rasgos de la historia de vida de los individuos como los sistemas de apareamiento, los comportamientos de puesta o la diversidad de mecanismos de determinación del sexo.
"Solo así será posible obtener una imagen completa de la evolución de los sistemas sexuales en peces, para quizás finalmente poder resolver la paradoja de Williams y tener en cuenta todo este conocimiento en la conservación y la gestión de los recursos marinos", concluye.
Artículo de referencia
Pla, S., Benvenuto, C, Capellini, I, Piferrer, F. (2022). Switches, stability and reversals in the evolutionary history of sexual systems in fish. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-022-30419-z
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