A lo largo de la evolución, los seres vivos han desarrollado en repetidas ocasiones sexos físicamente distintos, pero ¿cómo sucede realmente?. Un descubrimiento en el alga verde multicelular 'Volvox carteri' revela el origen genético de los sexos masculino y femenino, mostrando la forma en que evolucionaron a partir de un sistema de apareamiento más primitivo en una sola célula familiar.

Un equipo de científicos dirigido por James Umen, miembro asociado del Instituto de Empresa de Combustibles Renovables del Centro de Ciencias de Danforth Plant, en Estados Unidos, identificó el gen maestro regulador de la determinación del sexo en 'Volvox' y encontró que ha adquirido nuevas funciones en comparación con un gen relacionado de su pariente cercano el alga unicelular 'Chlamydomonas reinhardtii', que no tiene sexos físicamente distinguibles (dimorfismo).

Las conclusiones de este trabajo, que se publican en la revista Plos Biology, también pueden proporcionar un posible modelo de cómo pueden haberse originado sexos en los otros organismos pluricelulares como las plantas y los animales. La norma es que las plantas y los animales tengan células o gametos reproductores masculino y femenino, con evidentes diferencias entre los dos tipos de gametos: los masculinos son pequeños espermatozoides móviles o polen, mientras que los femeninos son grandes óvulos.

Las características de 'Volvox' insinúan que los sexos podrían proceder de la misma base evolutiva

Sin embargo, los orígenes evolutivos de los sexos masculino y femenino no están claros debido a que distantes familiares unicelulares de plantas, animales y otras especies multicelulares generalmente no tienen sexos diferentes, sino varios tipos de apareamiento, un sistema en el cual los gametos de una pareja sexual sólo se fusionan con los que tienen un tipo de apareamiento distinto pero las células de cada tipo de apareamiento son indistinguibles entre sí en tamaño y morfología.

A diferencia del caso de las plantas y los animales cuyos antepasados unicelulares están muy alejados, los sexos masculino y femenino en 'Volvox' han evolucionado desde hace relativamente poco tiempo a raíz de los tipos de apareamiento de un antepasado que era similar a 'Chlamydomonas'.

En un estudio previo, Umen y compañeros de trabajo, los becarios postdoctorales Sa Geng y Peter Dehoff, habían identificado un gen masculino en 'Volvox' llamado MID cuya contraparte en 'Chlamydomonas' era conocida por controlar la diferenciación de sus dos tipos de apareamiento, llamados "positivo" y "negativo". Al forzar genéticamente a 'Volvox' femenino a expresar MID, el equipo dirigido por Umen fue capaz de convertir lo que habrían sido óvulos en paquetes de espermatozoides funcionales. Por el contrario, mediante el uso de un método de inactivación de genes llamado interferencia de ARN (RNAi, por sus siglas en inglés), los científicos de Danforth consiguieron bloquear la expresión de MID en los machos genéticos haciendo que desarrollaran huevos funcionales en lugar de sus paquetes de esperma.

Incluso, el equipo fue capaz de utilizar sus cepas intercambiando el género para llevar a cabo apareamientos exitosos entre pares de 'Volvox' genéticamente masculinos o femeninos. Es importante destacar que, a pesar de que los genes MID de las dos especies de algas están relacionados, el gen de 'Chlamydomonas' fue incapaz de sustituir al de 'Volvox'.

El descubrimiento de un gen regulador maestro de los sexos y tipos de apareamiento en este grupo de algas verdes muestra que estas dos formas de participación en la reproducción tienen un origen genético común e insinúan que un escenario evolutivo similar puede ser la base de la procedencia de los sexos en los animales, las plantas y otros linajes multicelulares. Además de las ideas evolutivas obtenidas por el equipo de investigación de Umen, también hay consecuencias prácticas para la biotecnología de algas.

"Además de en el caso de las plantas de cultivo, puede ser una herramienta importante para seleccionar las mejores cepas de algas que puedan servir como materiales de alimentación de biocombustibles u otros fines, aunque la reproducción sexual de la mayoría de las especies de algas se conoce poco. La identificación de un gen conservado que controla el sexo y el apareamiento en las algas puede producir pistas sobre cómo se controla el sexo en otros grupos afines de algas que se utilizan para aplicaciones biotecnológicas", concluye Umen.