El hermafroditismo secuencial en el pez payaso
¿Sabías que en una colonia de peces payaso solo hay una hembra y que, si desaparece, el macho dominante toma su lugar? Te contamos cómo ocurre esta asombrosa metamorfosis.
¿Qué es el hermafrodistimo?
El hermafroditismo se define como la capacidad que tienen ciertos organismos, donde los individuos poseen órganos reproductores del macho y de la hembra, los cuales son funcionales para la producción de gametos. Se trata de una estrategia reproductiva adoptada por los organismos consecuencia de los largos periodos de tiempo que le toma a muchas especies encontrar a otros organismos para llevar a cabo los procesos de reproducción. (Warner, 1998) Casi todos los hermafroditas son invertebrados, y la producción de gametos masculinos y femeninos, no asegura que se llevaran a cabo los procesos de reproducción, en la mayoría de los casos estos organismos necesitaran a otro individuo para reproducirse, aunque es posible que algunos si puedan llevar a cabo la autofecundación. Así podemos clasificar el hermafroditismo en dos diferentes tipos de acuerdo con diferentes características de los organismos: Hermafroditismo simultáneo y hermafroditismo secuencial (Sakakura, et al. 2006).
Hermafroditismo simultáneo: son organismos que presentan una gónada con tejido ovárico y testicular al mismo tiempo. La mayoría de los organismos que presentan este tipo de hermafroditismo no tienen la capacidad de autofecundar, ya que se de ser así se perdería la variabilidad genética y la reproducción sexual no jugaría un papel comportamientos importante. A partir de jerárquicos y estímulos sensoriales, los individuos de cierta especie adoptan el papel de macho o hembra en función del sexo que la especie necesite en un momento dado.
El caracol es un animal que presenta hermafroditismo simultáneo.
Hermafroditismo secuencial: son organismos que nacen con un sexo determinado, pero por factores ambientales, de comportamiento y organización social son capaces de modificar sus gónadas al otro sexo. Existen dos tipos de hermafroditismo secuencial (Barrows, 2001):
Protogínico: Son organismos que nacen con un aparato reproductor femenino, y en algún momento de su vida se transforman en machos.
La estrella de mar Asterina pancerii es un equinodermo con hermafroditismo protogínico.
Protándrico: Son organismos que nacen con aparato reproductor masculino, y en algún momento de su vida se transforman en hembras.
El pez payaso es un organismo marino con hermafroditismo protándrico.
Los peces teleósteos son vertebrados, los cuales representan más del 96% de todas las especies de peces existentes. Es un grupo el cual se distingue por los huesos de la mandíbula. Este grupo tiene diversas estrategias reproductivas, las cuales incluyen en su mayoría una fertilización externa. Gran parte de los teleósteos son hermafroditas secuenciales protagínicos. Un pequeño porcentaje son protándricos. Los teleósteos son peces importantes para la acuacultura y otras actividades económicas, además de ser utilizados en investigación para los campos de la genética y la biología del desarrollo. (NavarroFlores, et al. 2019) Amphiprion bicinctus (pez payaso) es un pescado teleósteo perteneciente a la familia de los Pomacentridae, el cual se caracteriza por presentar una coloración de cuerpo amarillenta a marrón, y unas bandas blancas contorneadas con negro, posicionadas en la parte posterior de la cabeza y en la parte media del cuerpo. Son de tamaño pequeño alcanzando los 10 a 18 centímetros. La coloración de los individuos de esta especie está relacionada con el ambiente y zona donde se distribuyan, el sexo, la edad y otras características ambientales. Su distribución geográfica abarca el océano Índico y Pacífico, y el Mar Rojo, habitando en zonas poco profundas (Froese & Pauly, 2014).
En su ambiente natural estos organismos forman interacciones mutualistas obligadas con anémonas de mar. Esto permite que el pez payaso tenga protección contra depredadores, además de proporcionar alimento, mientras que la anemona recibe protección de depredadores y parásitos.
Asociación simbiótica entre un Pez payaso y una Anemona de mar.
Dentro de las poblaciones de esta especie existe un sistema de jerarquización altamente conservado que les permite llevar a cabo su ciclo de vida y dejar descendencia. Entre los diferentes grupos de individuos que pueden coexistir en una anemona o en un ambiente. Dentro de las Jerarquías el pez dominante es una hembra (la cual es la única hembra del grupo), posteriormente se encuentran los peces macho adultos no dominantes, y por último los peces que aún no tienen diferenciada su gónada sexual.
Jerarquización de los Peces payaso.
Dentro de las poblaciones de peces payasos, solo una hembra y un macho pueden efectuar los procesos de reproducción, este se realiza mediante fertilización interna. (Alison & West, 2003) Los individuos pertenecientes a la especie de Amphiprion bicintus son hermafroditas secuenciales protándricos, lo que significa que su aparato reproductor se diferencia para ser machos y en alguna etapa del ciclo de vida se convierten en hembras. Existen diversos factores y mecanismos que determinan el sexo dentro de una población de los peces payasos. Entre esto destacan dos factores importantes; la jerarquización y los factores genéticos. La jerarquización es importante, ya que, durante el desarrollo de estos organismos, se tiene una alta tasa de competencia para poder ocupar el lugar de la hembra dentro de la población, ya que la hembra es la dominante y la que determina el comportamiento de los diferentes eslabones de una población asociada a una anemona, por lo que una serie de cambios histológicos y genéticos determinaran quien ocupe el lugar de la hembra. La disputa por el lugar de la hembra inicia cuando esta muere, entonces empieza a activarse una cascada de señalización química, genética y hormonal que va a mediar procesos para cambiar el tejido gonadal masculino, por tejido del aparato reproductor femenino. (Fricke, 1985 & Moyer, 1978) Los cambios genéticos que ocurren cuando una hembra muere y comienza el proceso de determinación sexual son cambios histológicos a nivel del aparato reproductor, cambios histológicos en el cerebro (este reduce el tamaño de ciertas estructuras y aumenta el tamaño de la epífisis) y cambios en la producción de ciertas moléculas señalizadores para la producción de hormonas y otros factores relacionados con estas.
Los genes importantes que se activan para llevar a cabo estos cambios son:
Tenm2: madurez sexual.
Sox30: Involucrados en la espermatogénesis.
Tspan 8: controla el metabolismo neuronal.
Cyp9a1b y Cyp9a1a: Estimula la producción de la aromatasa, la cual convierte los andrógenos a estrógenos.
Foxl2: Diferenciación de ovarios. La activación de estos genes se ve reflejada en la reducción de tejido testicular y el aumento del tejido ovárico, además de aumentar la producción de estrógenos y cambiar la constitución de ciertas regiones en el sistema nervioso.
Expresión de genes que determinan la sexualidad de los peces payaso (Casas, et al. 2016).
Una vez que un pez payaso remplazo por completo su tejido gonadal, los otros tienen que regresas a su estado original, ya que solo puede existir una hembra en la población, esto lo llevan acabo suprimiendo la expresión de genes y activando otras vías de señalización. (Casas, et al. 2016) La investigación de los organismos hermafroditas secuenciales ha sido de suma importancia hasta la actualidad, ya que es uno de los mecanismos reproductivos más conservados en ciertos grupos de organismos, los cuales tienen que adoptar estas estrategias para poder llevar a cabo su ciclo de vida.
Referencias
Allsop, D.J. & S.A. West, (2003) Constant relative age and size at sex change for sequentially hermaphroditic fish. J. Evol. Biol. 16(2003):921929.
Barrows, Edward M. (2001). Animal behavior desk reference: a dictionary of animal behavior, ecology, and evolution (2nd ed.). Boca Raton, Fla: CRC Press. p. 317. 299866547 ISBN 978-0-8493-2005-7. OCLC
Casas, L., Saborido-Rey, F., Ryu, T. et al. Sex Change in Clownfish: Molecular Insights from Transcriptome Analysis. Sci Rep doi:10.1038/srep35461 6, 35461 (2016)
Fricke, H. H. W. (1983) Social Control of Sex: Field Experiments with the Anemonefish Amphiprion bicinctus. Z. Tierpsychol. 61, 71–77.
Froese, Rainer y Pauly, Daniel. (2014)” Amphiprion bicinctus ” en FishBase
Moyer, J. T. & Nakazono, A. (1978) Protandeous Hermaphroditism in Six Species of the Anemonefish Genus Amphiprion in Japan. Japhanese J. Ichthyol. 25, 101–106.
Navarro-Flores, Jaime, Ibarra-Castro, Leonardo, Martinez-Brown, Juan M., & Zavala-Leal, Oscar Iram. (2019). Hermafroditismo en peces teleósteos y sus implicaciones en la acuacultura comercial. Revista de biología marina y oceanografía, 54(1), 1-10.
Navarro-Flores, Jaime, Ibarra-Castro, Leonardo, Martinez-Brown, Juan M., & Zavala-Leal, Oscar Iram. (2019). Hermafroditismo en peces teleósteos y sus implicaciones en la acuacultura comercial. Revista de biología marina y oceanografía, 54(1), 1-10.
Sakakura, Y., Soyano, K., Noakes, D.L.G. & Hagiwara, A. (2006). Gonadal morphology in the self-fertilizing mangrove killifish, Kryptolebias marmoratus. Ichthyological Research, Vol. 53, pp. 427-430
Warner, Robert R (June 1988). “Sex change and the size-advantage model.” Trends in Ecology and Evolution. 3 (6): 133–136.