Sexo

El sexo es el rasgo que determina si un animal o una planta que se reproduce sexualmente produce gametos masculinos o femeninos. Comúnmente en plantas y animales, los organismos masculinos producen gametos más pequeños (espermatozoides, espermatozoides) mientras que los organismos femeninos producen gametos más grandes (óvulos, a menudo llamados óvulos). Los organismos que producen ambos tipos de gametos se denominan hermafroditas. Durante la reproducción sexual, los gametos masculino y femenino se fusionan para formar cigotos, que se convierten en descendientes que heredan una selección de los rasgos de cada progenitor.

Los machos y las hembras de una especie pueden tener similitudes físicas (monomorfismo sexual) o diferencias (dimorfismo sexual) que reflejan diversas presiones reproductivas sobre los respectivos sexos. La elección de pareja y la selección sexual pueden acelerar la evolución de las diferencias físicas entre los sexos.

Los términos masculino y femenino generalmente no se aplican en especies sexualmente indiferenciadas en las que los individuos son isomorfos (se ven iguales) y los gametos son isógamos (indistinguibles en tamaño y forma), como el alga verde Ulva lactuca. Algunos tipos de diferencias funcionales entre los gametos, como en los hongos, pueden denominarse tipos de apareamiento.

El sexo está determinado genéticamente en la mayoría de los mamíferos por el sistema de determinación sexual XY, en el que los mamíferos machos portan un cromosoma X y uno Y (XY), mientras que las hembras portan dos cromosomas X (XX). Otros sistemas cromosómicos de determinación del sexo en animales incluyen el sistema ZW en aves y el sistema X0 en insectos. Varios sistemas ambientales incluyen la determinación del sexo dependiente de la temperatura en reptiles y crustáceos.

Reproducción sexual

La reproducción sexual es un proceso exclusivo de los eucariotas en el que los organismos producen descendencia que posee una selección de los rasgos genéticos de cada progenitor. Los rasgos genéticos están contenidos dentro del ácido desoxirribonucleico (ADN) de los cromosomas. Las células de los eucariotas tienen un conjunto de cromosomas homólogos emparejados, uno de cada padre, y esta etapa de doble cromosoma se denomina "diploide". Durante la reproducción sexual, los organismos diploides producen células sexuales haploides especializadas llamadas gametos a través de la meiosis.cada uno de los cuales tiene un solo conjunto de cromosomas. La meiosis implica una etapa de recombinación genética a través del cruce cromosómico, en la que se intercambian regiones de ADN entre pares de cromosomas coincidentes para formar nuevos cromosomas, cada uno con una combinación nueva y única de los genes de los padres. Luego, los cromosomas se separan en juegos individuales en los gametos. Cada gameto en la descendencia tiene la mitad del material genético de la madre y la mitad del padre. La combinación de cruce cromosómico y fertilización, que une los dos conjuntos únicos de cromosomas para formar un nuevo cigoto diploide, da como resultado nuevos organismos que contienen diferentes conjuntos de rasgos genéticos de cada padre.

En los animales, la etapa haploide solo ocurre en los gametos, las células haploides que se especializan en fusionarse para formar un cigoto que se convierte en un nuevo organismo diploide. En las plantas, el organismo diploide produce esporas haploides por meiosis que son capaces de sufrir divisiones celulares repetidas para producir organismos haploides multicelulares. En cualquier caso, los gametos pueden ser externamente similares (isogamia) como en el alga verde Ulva o pueden ser diferentes en tamaño y otros aspectos (anisogamia). La diferencia de tamaño es mayor en la oogamia, un tipo de anisogamia en la que un gameto móvil pequeño se combina con un gameto inmóvil mucho más grande.

Por convención, el gameto más grande (llamado óvulo u óvulo) se considera femenino, mientras que el gameto más pequeño (llamado espermatozoide o espermatozoide) se considera masculino. Un individuo que produce exclusivamente gametos grandes es femenino, y uno que produce exclusivamente gametos pequeños es masculino. Un individuo que produce ambos tipos de gametos es un hermafrodita. En algunos casos, los hermafroditas pueden autofertilizarse y producir descendencia por sí mismos, sin un segundo

Animales

La mayoría de los animales que se reproducen sexualmente pasan su vida como diploides, con la etapa haploide reducida a gametos unicelulares. Los gametos de los animales tienen formas masculinas y femeninas: espermatozoides y óvulos. Estos gametos se combinan para formar embriones que se desarrollan en nuevos organismos.

El gameto masculino, un espermatozoide (producido en los vertebrados dentro de los testículos), es una pequeña célula que contiene un solo flagelo largo que lo impulsa. Los espermatozoides son células extremadamente reducidas, carentes de muchos componentes celulares que serían necesarios para el desarrollo embrionario. Están especializados en la motilidad, buscan un óvulo y se fusionan con él en un proceso llamado fertilización.

Los gametos femeninos son óvulos. En los vertebrados se producen dentro de los ovarios. Son grandes células inmóviles que contienen los nutrientes y los componentes celulares necesarios para un embrión en desarrollo. Los óvulos a menudo se asocian con otras células que apoyan el desarrollo del embrión, formando un óvulo. En los mamíferos, el embrión fertilizado se desarrolla dentro de la hembra y recibe nutrición directamente de su madre.

Los animales suelen ser móviles y buscan una pareja del sexo opuesto para aparearse. Los animales que viven en el agua pueden aparearse mediante fertilización externa, donde los óvulos y los espermatozoides se liberan y se combinan en el agua circundante. La mayoría de los animales que viven fuera del agua, sin embargo, usan la fertilización interna, transfiriendo esperma directamente a la hembra para evitar que los gametos se sequen.

En la mayoría de las aves, tanto la excreción como la reproducción se realizan a través de una única abertura posterior, llamada cloaca: las aves macho y hembra tocan la cloaca para transferir esperma, un proceso llamado "beso cloacal". En muchos otros animales terrestres, los machos utilizan órganos sexuales especializados para ayudar en el transporte de los espermatozoides; estos órganos sexuales masculinos se denominan órganos intromitentes. En los humanos y otros mamíferos, este órgano masculino es el pene, que ingresa al tracto reproductivo femenino (llamado vagina) para lograr la inseminación, un proceso llamado relación sexual. El pene contiene un tubo a través del cual viaja el semen (un líquido que contiene esperma). En las hembras de los mamíferos, la vagina se conecta con el útero, un órgano que apoya directamente el desarrollo de un embrión fertilizado en su interior (un proceso llamado gestación).

Debido a su motilidad, el comportamiento sexual animal puede involucrar sexo coercitivo. La inseminación traumática, por ejemplo, es utilizada por algunas especies de insectos para inseminar a las hembras a través de una herida en la cavidad abdominal, un proceso perjudicial para la salud de la hembra.

Plantas

Al igual que los animales, las plantas terrestres tienen gametos masculinos y femeninos especializados. En las plantas con semillas, los gametos masculinos son producidos por gametofitos masculinos reducidos que están contenidos dentro de cubiertas duras, formando polen. Los gametos femeninos de las plantas con semillas están contenidos dentro de los óvulos. Una vez fecundados, estos forman semillas que, al igual que los huevos, contienen los nutrientes necesarios para el desarrollo inicial de la planta embrionaria.

Las flores de las plantas con flores contienen sus órganos sexuales. Las flores suelen ser hermafroditas y contienen órganos sexuales masculinos y femeninos. Las partes femeninas, en el centro de una flor, son los pistilos, cada unidad consta de un carpelo, un estilo y un estigma. Dos o más de estas unidades reproductivas pueden fusionarse para formar un solo pistilo compuesto, los carpelos fusionados forman un ovario. Dentro de los carpelos hay óvulos que se convierten en semillas después de la fertilización. Las partes masculinas de la flor son los estambres: estos consisten en largos filamentos dispuestos entre el pistilo y los pétalos que producen polen en anteras en sus puntas. Cuando un grano de polen cae sobre el estigma en la parte superior del estilo de un carpelo, germina para producir un tubo polínico que crece a través de los tejidos del estilo hasta el carpelo.

Algunas plantas hermafroditas son autofértiles, pero las plantas han desarrollado múltiples mecanismos diferentes de autoincompatibilidad para evitar la autofecundación, lo que implica hermafroditismo secuencial, sistemas de reconocimiento molecular y mecanismos morfológicos como la heterostilia.

En pinos y otras coníferas, los órganos sexuales se producen dentro de conos que tienen formas masculinas y femeninas. Los conos femeninos más familiares suelen ser más duraderos y contienen óvulos en su interior. Los conos masculinos son más pequeños y producen polen que es transportado por el viento a la tierra en conos femeninos. Al igual que con las flores, las semillas se forman dentro del cono femenino después de la polinización.

Debido a que las plantas son inmóviles, dependen de métodos pasivos para transportar los granos de polen a otras plantas. Muchas plantas, incluidas las coníferas y las gramíneas, producen polen liviano que el viento transporta a las plantas vecinas. Otras plantas tienen polen más pesado y pegajoso que está especializado para ser transportado por insectos. Las plantas atraen a estos insectos o animales más grandes como colibríes y murciélagos con flores que contienen néctar y polen. Estos animales transportan el polen a medida que avanzan hacia otras flores, que también contienen órganos reproductores femeninos, lo que da como resultado la polinización.

Hongos

La mayoría de los hongos se reproducen sexualmente y tienen etapas tanto haploides como diploides en sus ciclos de vida. Estos hongos son típicamente isógamos, sin especialización masculina ni femenina: los hongos haploides crecen en contacto entre sí y luego fusionan sus células. En algunos de estos casos, la fusión es asimétrica, y la célula que dona solo un núcleo (y no el material celular que lo acompaña) podría considerarse "masculina". Los hongos también pueden tener sistemas de apareamiento alélicos más complejos, con otros sexos que no se describen con precisión como macho, hembra o hermafrodita.

Algunos hongos, incluida la levadura de panadería, tienen tipos de apareamiento que crean una dualidad similar a los roles masculino y femenino. Las levaduras con el mismo tipo de apareamiento no se fusionarán entre sí para formar células diploides, solo con levaduras que lleven el otro tipo de apareamiento.

Muchas especies de hongos superiores producen hongos como parte de su reproducción sexual. Dentro del hongo se forman células diploides, que luego se dividen en esporas haploides. La altura del hongo ayuda a la dispersión de estos descendientes producidos sexualmente.

Sistemas sexuales

Un sistema sexual es una distribución de funciones masculinas y femeninas entre los organismos de una especie.

Animales

Aproximadamente el 95% de las especies animales tienen machos y hembras separados, y se dice que son gonocóricas o dioicas. Alrededor del 5% de las especies animales son hermafroditas. Este bajo porcentaje se debe a la gran cantidad de especies de insectos, en las que el hermafroditismo está ausente. Sin embargo, el hermafroditismo ocurre en el 70% de los filos animales.

Los individuos gonocoricos son hombres o mujeres durante toda su vida. El gonocorismo es muy común en los vertebrados, alrededor del 99% de los cuales son gonocoricos. El 1% restante que son hermafroditas son casi todos peces. Todas las aves y mamíferos son gonocóricos.

Plantas

La mayoría de las plantas son bisexuales, ya sea hermafroditas (con estambres y pistilo en la misma flor) o monoicas (con flores masculinas y femeninas separadas en la misma planta). En las especies dioicas, los sexos masculino y femenino se encuentran en plantas separadas. Alrededor del 5% de las plantas con flores son dioicas, y resultan de hasta 5000 orígenes independientes. La dioecia es común en las gimnospermas, en las que alrededor del 65% de las especies son dioicas, pero la mayoría de las coníferas son monoicas.

Evolución del sexo

En general, se acepta que la isogamia era ancestral y que la anisogamia evolucionó varias veces de forma independiente en diferentes grupos de eucariotas, incluidos protistas, algas, plantas y animales. Sin embargo, la evolución de la anisogamia no ha dejado evidencia fósil y hasta 2006 no había evidencia genética del vínculo evolutivo entre sexos y tipos de apareamiento. No está claro si la anisogamia condujo primero a la evolución del hermafroditismo o a la evolución del gonocorismo.

El conflicto sexual subyace en la evolución de la anisogamia, la forma de reproducción sexual que implica la unión o fusión de dos gametos que difieren en tamaño o forma. La evolución de la anisogamia también es sinónimo de la evolución de los sexos masculino y femenino, lo que conduce al dimorfismo sexual y a la evolución de muchas diferencias sexuales.

La anisogamia evoluciona debido a la selección disruptiva entre gametos pequeños y gametos grandes. En las especies anisógamas, un tipo intermedio de gameto no puede persistir. Siempre debe haber dos tipos de gametos, y todos los análisis muestran que los tamaños de gametos intermedios se eliminan debido a la selección.

Sistemas de determinación del sexo

La causa biológica de que un organismo se desarrolle en un sexo u otro se llama determinación del sexo. La causa puede ser genética, ambiental, haplodiploidía o múltiples factores. Dentro de los animales y otros organismos que tienen sistemas genéticos de determinación del sexo, el factor determinante puede ser la presencia de un cromosoma sexual. En plantas que tienen dimorfismo sexual, como Ginkgo biloba, la hepática Marchantia polymorpha o las especies dioicas del género de plantas con flores Silene, el sexo también puede estar determinado por los cromosomas sexuales. Los sistemas no genéticos pueden usar señales ambientales, como la temperatura durante el desarrollo temprano en los cocodrilos, para determinar el sexo de la descendencia.

La determinación del sexo es a menudo distinta de la diferenciación del sexo. La determinación del sexo es la designación de la etapa de desarrollo hacia el hombre o la mujer, mientras que la diferenciación del sexo es el camino hacia el desarrollo del fenotipo.

Genético

Determinación del sexo XY

Los seres humanos y la mayoría de los demás mamíferos tienen un sistema de determinación del sexo XY: el cromosoma Y lleva los factores responsables de desencadenar el desarrollo masculino, lo que hace que la determinación del sexo XY se base principalmente en la presencia o ausencia del cromosoma Y. Es el gameto masculino el que determina el sexo de la descendencia. En este sistema, los mamíferos XX suelen ser hembras y los XY suelen ser machos. Sin embargo, las personas con XXY o XYY son hombres, mientras que las personas con X y XXX son mujeres. Inusualmente, el ornitorrinco, un mamífero monotrema, tiene diez cromosomas sexuales; las mujeres tienen diez cromosomas X y los hombres cinco cromosomas X y cinco cromosomas Y. Los óvulos de ornitorrinco tienen cinco cromosomas X, mientras que los espermatozoides pueden tener cinco cromosomas X o cinco cromosomas Y.

La determinación del sexo XY se encuentra en otros organismos, incluidos insectos como la mosca común de la fruta y algunas plantas. En algunos casos, es el número de cromosomas X lo que determina el sexo en lugar de la presencia de un cromosoma Y. En la mosca de la fruta, los individuos con XY son machos y los individuos con XX son hembras; sin embargo, las personas con XXY o XXX también pueden ser mujeres y las personas con X pueden ser hombres.

Determinación del sexo ZW

En las aves, que tienen un sistema de determinación del sexo ZW, el cromosoma W lleva factores responsables del desarrollo femenino y el desarrollo predeterminado es masculino. En este caso, los individuos ZZ son hombres y ZW son mujeres. Es el gameto femenino el que determina el sexo de la descendencia. Este sistema es utilizado por aves, algunos peces y algunos crustáceos.

La mayoría de las mariposas y polillas también tienen un sistema de determinación del sexo ZW. En grupos como los lepidópteros, las hembras pueden tener Z, ZZW e incluso ZZWW.

Determinación del sexo XO

En el sistema de determinación del sexo X0, los hombres tienen un cromosoma X (X0) mientras que las mujeres tienen dos (XX). Todos los demás cromosomas en estos organismos diploides están emparejados, pero los organismos pueden heredar uno o dos cromosomas X. Este sistema se encuentra en la mayoría de los arácnidos, insectos como el pez plateado (Apterygota), las libélulas (Paleoptera) y los saltamontes (Exopterygota), y algunos nematodos, crustáceos y gasterópodos.

En los grillos de campo, por ejemplo, los insectos con un solo cromosoma X se desarrollan como machos, mientras que los que tienen dos se desarrollan como hembras.

En el nematodo Caenorhabditis elegans, la mayoría de los gusanos son hermafroditas que se autofertilizan con un cariotipo XX, pero anomalías ocasionales en la herencia cromosómica pueden dar lugar a individuos con un solo cromosoma X; estos individuos X0 son machos fértiles (y la mitad de sus descendientes son machos).

Determinación del sexo ZO

En el sistema de determinación del sexo Z0, los machos tienen dos cromosomas Z mientras que las hembras tienen uno. Este sistema se encuentra en varias especies de polillas.

Ambiental

Para muchas especies, el sexo no está determinado por rasgos heredados, sino por factores ambientales como la temperatura experimentada durante el desarrollo o más adelante en la vida.

En el helecho Ceratopteris y otras especies de helechos homosporosos, el sexo predeterminado es el hermafrodita, pero los individuos que crecen en un suelo que previamente ha albergado hermafroditas están influenciados por el anteridógeno de feromonas para desarrollarse como machos.

Las larvas de bonelliidae solo pueden desarrollarse como machos cuando se encuentran con una hembra.

Hermafroditismo secuencial

Algunas especies pueden cambiar de sexo a lo largo de su vida, un fenómeno llamado hermafroditismo secuencial. Los peces teleósteos son el único linaje de vertebrados donde ocurre el hermafroditismo secuencial. En el pez payaso, los peces más pequeños son machos y el pez dominante y más grande de un grupo se convierte en hembra; cuando una hembra dominante está ausente, entonces su pareja cambia de sexo. En muchos lábridos ocurre lo contrario: los peces son inicialmente hembras y se vuelven machos cuando alcanzan cierto tamaño. El hermafroditismo secuencial también ocurre en plantas como Arisaema triphyllum.

Determinación del sexo en función de la temperatura

Muchos reptiles, incluidos todos los cocodrilos y la mayoría de las tortugas, tienen una determinación del sexo dependiente de la temperatura. En estas especies, la temperatura que experimentan los embriones durante su desarrollo determina su sexo. En algunas tortugas, por ejemplo, los machos se producen a temperaturas más bajas que las hembras; pero las hembras de Macroclemys se producen a temperaturas inferiores a 22 °C o superiores a 28 °C, mientras que los machos se producen entre esas temperaturas.

Haplodiploidía

Otros insectos, incluidas las abejas melíferas y las hormigas, utilizan un sistema de determinación del sexo haplodiploide. Las abejas y hormigas diploides son generalmente hembras, y los individuos haploides (que se desarrollan a partir de huevos no fertilizados) son machos. Este sistema de determinación del sexo da como resultado proporciones sexuales muy sesgadas, ya que el sexo de la descendencia está determinado por la fertilización (arrenotoquia o pseudo-arrenotoquia que da como resultado machos) en lugar de la variedad de cromosomas durante la meiosis.

La proporción de sexos

La proporción de sexos es la proporción de hombres y mujeres en una población. La proporción tiende a ser de 1:1 en la mayoría de las especies que se reproducen sexualmente, lo que se explica por el principio de Fisher. Muchas especies se desvían de una proporción de sexos uniforme, ya sea de forma periódica o permanente. Los ejemplos incluyen especies partenogénicas, organismos que se aparean periódicamente como pulgones, algunas avispas eusociales, abejas, hormigas y termitas.La proporción de sexos humanos es de particular interés para antropólogos y demógrafos. En las sociedades humanas, la proporción de sexos al nacer puede estar considerablemente sesgada por factores como la edad de la madre al nacer y el aborto y el infanticidio selectivos por sexo. La exposición a pesticidas y otros contaminantes ambientales también puede ser un factor contribuyente significativo. A partir de 2014, la proporción mundial de sexos al nacer se estima en 107 niños por cada 100 niñas (1000 niños por 934 niñas).

Diferencias de sexo

La anisogamia es la diferencia fundamental entre macho y hembra. Richard Dawkins ha afirmado que es posible interpretar todas las diferencias entre los sexos como derivadas de esto.

Las diferencias sexuales en los humanos incluyen un tamaño generalmente más grande y más vello corporal en los hombres, mientras que las mujeres tienen senos más grandes, caderas más anchas y un porcentaje de grasa corporal más alto. En otras especies, puede haber diferencias en la coloración u otras características, y pueden ser tan pronunciadas que los diferentes sexos pueden confundirse con dos taxones completamente diferentes.

Dimorfismo sexual

En muchos animales y algunas plantas, los individuos del sexo masculino y femenino difieren en tamaño y apariencia, fenómeno denominado dimorfismo sexual. El dimorfismo sexual en los animales a menudo se asocia con la selección sexual: la competencia de apareamiento entre individuos de un sexo frente al sexo opuesto. En muchos casos, el macho de una especie es más grande que la hembra. Las especies de mamíferos con dimorfismo de tamaño sexual extremo tienden a tener sistemas de apareamiento muy poligínicos, presumiblemente debido a la selección para tener éxito en la competencia con otros machos, como los elefantes marinos. Otros ejemplos demuestran que es la preferencia de las hembras lo que impulsa el dimorfismo sexual, como en el caso de la mosca de ojos de tallo.

Las hembras son el sexo más grande en la mayoría de los animales. Por ejemplo, las arañas viudas negras del sur hembra suelen ser el doble de largas que los machos. Esta disparidad de tamaño puede estar asociada con el costo de producir óvulos, que requiere más nutrición que producir esperma: las hembras más grandes pueden producir más óvulos.

El dimorfismo sexual puede ser extremo, con machos, como algunos rapes, que viven como parásitos de la hembra. Algunas especies de plantas también exhiben dimorfismo en el que las hembras son significativamente más grandes que los machos, como en el género de musgo Dicranum y el género de hepáticas Sphaerocarpos. Existe alguna evidencia de que, en estos géneros, el dimorfismo puede estar relacionado con un cromosoma sexual o con la señalización química de las hembras.

En las aves, los machos a menudo tienen una apariencia más colorida y pueden tener características (como la cola larga de los pavos reales machos) que parecen ponerlos en desventaja (por ejemplo, los colores brillantes parecen hacer que un ave sea más visible para los depredadores). Una explicación propuesta para esto es el principio de desventaja. Esta hipótesis sostiene que, al demostrar que puede sobrevivir con tales desventajas, el macho está anunciando su aptitud genética a las hembras, rasgos que también beneficiarán a las hijas, que no se verán gravadas con tales desventajas.

Características sexuales

Las características sexuales son rasgos físicos o de comportamiento de un organismo (típicamente de un organismo con dimorfismo sexual) que son indicativos de su sexo biológico. Estos pueden incluir órganos sexuales utilizados para la reproducción y características sexuales secundarias que distinguen los sexos de una especie, pero que no forman parte directamente del sistema reproductivo.

Diferencias de sexo en el comportamiento.

Los sexos de las especies gonocóricas suelen diferir en el comportamiento. En la mayoría de las especies animales, las hembras invierten más en el cuidado parental, aunque en algunas especies, como algunos coucales, los machos invierten más en el cuidado parental. Las hembras también tienden a elegir más con quién aparearse, como la mayoría de las especies de aves. Los machos tienden a ser más competitivos para aparearse que las hembras.