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¿Cómo funciona la coevolución antagnóstica en patos?

¿Cómo funciona la coevolución antagnóstica en patos?


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Recientemente aprendí que en los patos, el pene y la vagina han coevolucionado: la vagina de las patos hembra tiene sacos sin salida y espirales en el sentido de las agujas del reloj; el pene de los patos machos se alarga y su morfología cambia para adaptarse a la vagina femenina. [1] Esta coevolución antagnóstica ocurrió debido a la carrera armamentista evolutiva entre patos machos y hembras.

Esto parece contrario a la intuición cuando pensamos en la selección natural. De hecho, si las hembras se copulan a la fuerza, son más susceptibles de reproducirse y compartir sus rasgos genéticos.

De [2], parece que solo el 3% de las cópulas forzadas resulta en fertilización. Si este es el caso, ¿por qué ha evolucionado el falo masculino de esta manera? De hecho, no me parece una buena estrategia evolutiva.

Si [1] y [2] son ​​correctos, pensaría que la vagina de pato y el falo no deberían haber coevolucionado de esa manera. ¿Qué me estoy perdiendo?

[1] Brennan, P. L., Prum, R. O., McCracken, K. G., Sorenson, M. D., Wilson, R. E. y Birkhead, T. R. (2007). Coevolución de la morfología genital masculina y femenina en aves acuáticas. PLoS uno, 2 (5), e418.

[2] Burns, J. T., Cheng, K. M. y McKinney, F. (1980). Cópula forzada en ánades reales cautivos. I. Fertilización de huevos. The Auk, 97 (4), 875-879.


Los espermatozoides rebeldes indican coevolución sexualmente antagónica en nematodos

La intensa competencia reproductiva a menudo continúa mucho después de que los animales terminan de aparearse. En muchas especies, los espermatozoides de un macho compiten con los de otros para encontrar y fertilizar los ovocitos. Dado que esta competencia ocurre dentro del tracto reproductivo femenino, a menudo influye en el resultado a través de factores físicos o químicos, lo que lleva a una elección femenina críptica. Por último, los rasgos que ayudan a los machos a competir entre sí a veces son perjudiciales para las hembras, y las contramedidas de las hembras pueden frustrar los intereses de los machos, lo que puede conducir a una carrera armamentista entre los sexos conocida como coevolución sexualmente antagónica. Nuevos estudios de Caenorhabditis Los nematodos sugieren que los machos compiten entre sí produciendo espermatozoides que migran agresivamente y que es más probable que estos espermatozoides tengan acceso a los ovocitos. Sin embargo, un subproducto de esta competencia parece ser una mayor probabilidad de que estos espermatozoides se extravíen, invadan el ovario, activen prematuramente los ovocitos y, a veces, crucen las membranas basales y abandonen la gónada por completo. Estos efectos dañinos a veces se observan en cruces entre animales de la misma especie, pero se detectan más fácilmente en cruces entre especies, lo que lleva a una aptitud drásticamente reducida, presumiblemente porque la competitividad de los espermatozoides y las contramedidas femeninas asociadas no coinciden con precisión. Este desajuste es más obvio en cruces que involucran individuos de especies androdioicas (que tienen tanto hermafroditas como machos), como se predice por los niveles más bajos de competencia de espermatozoides que experimentan estas especies. Estos resultados sugieren un ejemplo sorprendente de coevolución sexualmente antagónica y amplían drásticamente el valor de los nematodos como un sistema de laboratorio para estudiar las interacciones poscopulatorias.

En el origen de las especies se centró casi exclusivamente en el papel de la selección natural en la evolución [1], pero Darwin se dio cuenta de que los animales también compiten por parejas y describió detalladamente el proceso de selección sexual en un libro posterior [2]. Los ejemplos más simples involucran combates como el entre elefantes marinos machos que luchan por el acceso a las hembras. Sin embargo, la selección sexual también incluye muchos otros tipos de interacciones. Por ejemplo, algunos machos tienen un plumaje elaborado porque las hembras prefieren este rasgo al elegir parejas (revisado en [3]). En su forma más simple, estas interacciones pueden considerarse como partes de un triángulo: competencia entre dos machos que forman la base y las interacciones entre cada uno de los machos y la hembra que forman las dos piernas.


Abstracto

Las interacciones antagónicas entre los sexos son importantes impulsores de la divergencia evolutiva. El conflicto sexual entre locus se describe generalmente como un conflicto entre alelos en dos loci que interactúan cuya identidad y ubicación genómica son arbitrarias, pero con efectos de aptitud opuestos en cada sexo. Nos basamos en la teoría anterior al sugerir que cuando los loci bajo conflicto sexual interlocus se encuentran en los cromosomas sexuales, puede conducir a ciclos de coevolución antagónica entre ellos y, por lo tanto, entre los sexos. Probamos esta hipótesis realizando cruces experimentales utilizando Drosophila melanogaster donde intercambiamos recíprocamente los cromosomas sexuales entre cinco poblaciones alopátricas de tipo salvaje en un diseño de turnos. La interrupción de los pares de cromosomas sexuales supuestamente coevolucionados resultó en un mayor éxito reproductivo masculino en 16 de 20 poblaciones experimentales (10 de las cuales fueron individualmente significativas), pero también resultó en una menor viabilidad de huevo a adulto de la descendencia que afectó tanto a la aptitud masculina como femenina. Después de 25 generaciones de evolución experimental, estos efectos de aptitud sexualmente antagónicos parecieron resolverse. Para formalizar nuestra hipótesis, desarrollamos modelos genéticos poblacionales de coevolución antagónica utilizando expresiones de aptitud basadas en nuestros resultados empíricos. Nuestras predicciones modelo apoyan la conclusión de que la coevolución antagónica entre los cromosomas sexuales es plausible bajo los efectos de aptitud observados en nuestros experimentos. Juntos, nuestros resultados brindan apoyo empírico y teórico a la idea de que pueden ocurrir ciclos de coevolución antagónica entre cromosomas sexuales e ilustran cómo este proceso, en combinación con la coadaptación autosómica, puede impulsar la divergencia genética y fenotípica entre poblaciones.

Los cromosomas sexuales tienen una serie de propiedades únicas que los distinguen de los autosomas y entre sí, incluido su modo de herencia, la selección experimentada en los dos sexos y el contenido genético (1). Estos procesos son interdependientes e influyen fuertemente en la variación genética albergada en cada cromosoma sexual. El cromosoma Y se hereda exclusivamente a través de los hombres y, por lo tanto, está expuesto solo a la selección en los hombres. Debido a que el cromosoma Y es masculino limitado, cualquier variación genética ligada a Y que no sea beneficiosa para el hombre debería experimentar una selección purificadora, lo cual es consistente con los resultados empíricos (2 ⇓ –4). Por el contrario, aunque el cromosoma X no está limitado por sexo, todavía experimenta diferentes presiones de selección que los autosomas y el cromosoma Y (1). El cromosoma X está ampliamente expuesto a la selección en las mujeres, ya que pasa dos tercios de su tiempo en las mujeres (1), pero también está siempre expuesto a la selección cuando está presente en los hombres, ya que es hemicigótico en los hombres (es decir, ligado al cromosoma X). los genes no están protegidos por los efectos de dominancia en los machos) (5). Por lo tanto, el hecho de que los genes del cromosoma X sean beneficiosos para el hombre o la mujer puede depender del coeficiente de dominancia (6). En conjunto, estas propiedades únicas han hecho que los cromosomas sexuales sean factores importantes en dos campos principales dentro de la biología evolutiva: la especiación (7) y el conflicto sexual (1, 8).

Aquí nuestro objetivo fue investigar si las interacciones entre los cromosomas sexuales contribuyen a la divergencia entre poblaciones a nivel intraespecífico, como se ha demostrado previamente en comparaciones interespecíficas (7). Para ello, realizamos cruces experimentales para "intercambiar" un cromosoma X o Y entre cinco poblaciones de tipo salvaje geográficamente aisladas de Drosophila melanogaster, lo que nos permite investigar los efectos de las interacciones novedosas entre los cromosomas sexuales sobre la aptitud reproductiva masculina. Como describimos a continuación, esperábamos que los machos portadores de un cromosoma sexual nuevo experimentaran cambios en el éxito reproductivo de signo opuesto, dependiendo de si las poblaciones de origen acumulan incompatibilidades que involucran a Y o si las incompatibilidades son impulsadas por una selección sexualmente antagónica.

Cuando dos poblaciones alopátricas divergen, cada una acumulará mutaciones genéticas únicas esparcidas por todo el genoma que pueden no afectar la aptitud de ninguna de las poblaciones por sí solas, pero pueden afectar la esterilidad y viabilidad de la descendencia híbrida si las dos poblaciones entran en contacto secundario (p. Ej., el modelo de Dobzhansky-Muller de aislamiento poszigótico) (9, 10). Debido a que el cromosoma Y en Drosophila es inactivo en las células somáticas (11), es más probable que las incompatibilidades ligadas a Y causen esterilidad que la viabilidad reducida, que se ha documentado en múltiples Drosophila cruces de especies (resumidos en la ref. 12). Por lo tanto, esperábamos encontrar evidencia de esterilidad o disminución de la fertilidad en los machos si la acumulación de mutaciones en el cromosoma Y fuera un factor importante en la divergencia de la población en esta especie. No encontramos tal evidencia (Resultados) y concluyen que la acumulación de incompatibilidades ligadas al sexo que influyen en la esterilidad masculina no ha sido una contribución importante a la divergencia en nuestras cinco poblaciones de tipo salvaje.

Alternativamente, la coevolución sexualmente antagónica entre los cromosomas sexuales podría, en principio, proporcionar un mecanismo para que los cromosomas sexuales contribuyan a la divergencia evolutiva entre poblaciones (13), como sugieren los estudios de la regulación ligada a Y de la expresión génica autosómica (14). La teoría de la coevolución sexualmente antagónica se basa en el proceso de la Reina Roja (15). En resumen, cuando los machos aumentan su éxito reproductivo a través de una adaptación que es simultáneamente perjudicial para las hembras, se crea una selección para una contraadaptación en las hembras para recuperar su aptitud perdida. El proceso puede repetirse en múltiples ciclos a lo largo del tiempo evolutivo hasta que se alcance una resolución o una adaptación paliativa ponga fin al conflicto (16, 17). La coevolución sexualmente antagónica puede considerarse una forma de conflicto sexual interlocus (13) si los rasgos involucrados están codificados por diferentes genes en machos y hembras (18). Como lo propusieron por primera vez Rice y Holland (13) en 1997, cuando los loci en cuestión están ubicados en los cromosomas sexuales, esto podría conducir a ciclos de coevolución antagonista sexual entre los cromosomas sexuales. Dependiendo de los tamaños relativos de los cromosomas sexuales y del genoma autosómico, y de la extensa función reguladora de los genes ligados al sexo, estos ciclos también podrían, por supuesto, dar como resultado la coadaptación con los autosomas.

Hay tres formas diferentes en las que un alelo beneficioso para los machos ligado a Y podría dañar a las hembras y posiblemente generar conflicto sexual: 1) El alelo podría recombinarse en el X y dañar a las hembras portadoras, 2) el alelo podría hacer que los machos limiten las oportunidades de apareamiento de las hembras (p. ej., dañándolos), o 3) el alelo podría dañar a la descendencia. El escenario 1 no es relevante para nuestros resultados experimentales porque la recombinación no ocurre en D. melanogaster machos y no hay regiones pseudoautosómicas en los cromosomas sexuales, por lo que no hay oportunidad de que un alelo ligado a Y se recombine en un cromosoma X (19, 20). El escenario 2 parece inconsistente con nuestros hallazgos empíricos (Resultados) pero podría potencialmente resultar en ciclos coevolutivos similares causados ​​por conflictos sobre oportunidades de apareamiento, que exploramos más en Apéndice SI, sección C. De ahora en adelante, nos enfocaremos en el escenario 3. Si surge una mutación masculina benéfica ligada a Y que aumenta el éxito reproductivo masculino pero disminuye la aptitud de la descendencia, debería extenderse a través de una población porque está sujeta a selección solo en machos. La mutación beneficiosa para el hombre sexualmente antagónica crea una selección que favorece las mutaciones compensatorias que pueden surgir en el cromosoma X o en los autosomas para restaurar la aptitud femenina nuevamente (p. Ej., Mediante una mayor supervivencia de su descendencia). Varios mecanismos podrían potencialmente generar tal conflicto sexual sobre la supervivencia de la descendencia en Drosophila. Por ejemplo, hombre Drosophila puede sesgar la paternidad mediante la entrega de proteínas del fluido seminal que inducen la puesta acelerada de huevos por parte de las hembras (21), lo que potencialmente da como resultado huevos más pequeños y, por lo tanto, una viabilidad reducida de la descendencia (22). Un alelo ligado a Y que influye en la expresión de las proteínas del fluido seminal podría, por tanto, crear una selección compensatoria para la resistencia a la puesta de huevos acelerada, lo que sería desventajoso por sí solo. De manera similar, un alelo ligado a Y que aumenta el rendimiento de un macho en la competencia de espermatozoides (por ejemplo, al mejorar el desplazamiento de los espermatozoides) también podría causar un aumento de la mortalidad de la descendencia debido a la poliespermia (23).

Las mutaciones específicas que causan conflictos sexuales probablemente diferirán entre las poblaciones alopátricas y, por lo tanto, esperaríamos encontrar un aumento en la capacidad reproductiva masculina cuando un cromosoma Y con mutaciones masculinas beneficiosas se empareja con un cromosoma X sin las mutaciones compensatorias correspondientes. De acuerdo con el modelo coevolutivo sexualmente antagonista, también predecimos una disminución en la aptitud de la hembra cuando se aparean con machos que albergan un cromosoma Y emparejado con un cromosoma X novedoso.

Otro corolario del modelo coevolutivo antagonista es que el efecto de alterar los cromosomas sexuales coevolucionados en la aptitud masculina y femenina debería decaer en las generaciones posteriores a medida que surgen nuevas mutaciones compensatorias o nuevas combinaciones de alelos segregantes logran un efecto compensador similar. Probamos esta predicción examinando la aptitud de los machos y las crías en nuestras poblaciones experimentales después de 25 generaciones de evolución experimental.

Para complementar nuestros resultados empíricos y ayudar a formalizar la hipótesis de la coevolución sexualmente antagónica entre los cromosomas sexuales, desarrollamos modelos genéticos poblacionales que describen la evolución de dos loci interactuantes ubicados en diferentes regiones genómicas (es decir, no vinculados): un locus ligado a Y que influye tanto en adultos el éxito de la fertilización masculina (es decir, la competencia de los espermatozoides) y la subsiguiente supervivencia de la descendencia y un locus compensatorio que afecta solo la supervivencia de la descendencia localizada en un autosoma o en el cromosoma X.


Etapa 1: Crear una población de islas de laboratorio

El estudio de las poblaciones de islas ha jugado un papel importante en el estudio de la evolución, comenzando con los estudios pioneros de Charles Darwin y Alfred Wallace. En nuestra opinión, una de las principales razones por las que las poblaciones insulares han sido particularmente informativas es que son mucho más simples que las poblaciones continentales (en el contexto de factores bióticos y abióticos) y, por lo tanto, más fáciles de entender. Las poblaciones de laboratorio representan poblaciones de islas que residen convenientemente dentro del laboratorio donde las mediciones conjuntas de aptitud y variación genética son más factibles. Son mucho más simples que las poblaciones de islas naturales, pero esta simplicidad proporciona manejabilidad en el contexto del análisis evolutivo. En comparación, los ecólogos han obtenido importantes conocimientos sobre el proceso de extinción y colonización al estudiar poblaciones de vertebrados en islas muy pequeñas en la naturaleza, a pesar de que estas "islas" son poco más que grandes rocas que sobresalen, de 1 a 16 m de lado (ver , por ejemplo, ref.41).

La utilidad de utilizar poblaciones de laboratorio para estudiar la evolución depende de cuánto esté regulada su evolución por los mismos principios que controlan la evolución de las poblaciones naturales. La mayoría de los estudios de laboratorio anteriores de D. melanogaster han utilizado poblaciones altamente endogámicas como Oregon-R, Laussan-S y Canton-S, o muestras genéticas que se han obtenido recientemente de la naturaleza y, por lo tanto, no se han adaptado al entorno del laboratorio. En el último caso, las moscas se prueban en un entorno novedoso, por lo que las medidas como la heredabilidad y la selección en pie, la varianza fenotípica hereditaria son difíciles de interpretar. Las poblaciones de laboratorio endogámicas carecen de estos problemas, pero han sufrido cuellos de botella muchas veces, su hacinamiento extremo e incontrolado interfiere con muchas formas de interacciones conductuales que históricamente han sido importantes en la especie, y su cultivo de laboratorio varía entre laboratorios y centros de ganado. Como consecuencia, estas poblaciones de laboratorio endogámicas han evolucionado en condiciones de hacinamiento e incontroladas que excluyen la importancia del rico repertorio de interacciones conductuales dentro y entre los sexos, y sin duda se han fijado para un gran número de alelos deletéreos. Para evitar estos aspectos indeseables de las existencias de laboratorio estándar, nuestro laboratorio, como otros (por ejemplo, los laboratorios de Brian Charlesworth, Linda Partridge y Michael Rose), ha iniciado una nueva población de laboratorio. La gran población de laboratorio exógena que estudiamos (LHMETRO) fue fundada por Larry Harshman (ahora en la Universidad de Nebraska) a partir de 400 hembras inseminadas recolectadas en un huerto cerca de Modesto, California en 1991. Desde entonces, se ha mantenido en un tamaño de población efectivo grande (& gt1,800 adultos reproductores). En 1995, la densidad de población de juveniles y adultos se redujo de modo que la densidad de juveniles se mantuvo constantemente entre 150-200 individuos por vial, y la densidad de adultos se redujo aún más a solo 16 pares por vial (colocado de lado para permitir más espacio horizontal para las moscas se dispersen). La baja densidad de adultos aumentó el potencial de interacciones conductuales para contribuir a la aptitud adulta de ambos sexos.

La población de moscas pasa a través de tres juegos de 56 viales de 10 dram durante su ciclo de generación de 2 semanas. El día 1, los huevos que se pusieron al final de la generación anterior se reducen aleatoriamente a 150-200 por vial para evitar el hacinamiento extremo que ocurre en la mayoría de los cultivos de laboratorio de transferencia de masa. Las moscas permanecen en estos viales de “competencia juvenil” durante 12 días durante los cuales ocurren la competencia larvaria, la pupación y las primeras etapas adultas. El día 12, las moscas se mezclan entre los viales y, después de ser seleccionadas aleatoriamente a 16 pares por vial, se transfieren a nuevos viales de “competición de adultos” donde residen durante 48 h. Se aplica levadura viva (10 mg) a la parte superior de los 10 ml de medio de levadura muerta en cada vial. Existe una marcada relación lineal entre la cantidad de levadura viva aplicada y la fecundidad femenina promedio, lo que indica que la levadura viva es el factor principal que limita la fecundidad femenina (42). En los frascos de competición para adultos, las hembras compiten intensamente por el suministro limitado de levadura viva, y los machos compiten para inseminar a las hembras y fertilizar sus huevos. Dieciocho horas antes del final del ciclo de generación de dos semanas, las moscas se transfieren a "viales de oviposición" (sin levadura viva agregada), y los huevos puestos en este momento se utilizan para comenzar la siguiente generación. Como consecuencia, la producción de huevos en los viales de oviposición representa la producción de descendencia de por vida de ambos sexos. Dicho de otra manera, las moscas se seleccionan para que sean reproductoras del "big-bang", análogas al salmón semillero. Durante el ciclo de generación de 2 semanas, los adultos viven como máximo 6 días, y prácticamente no hay mortalidad de adultos durante este tiempo; sin embargo, la mortalidad de larvas ocurre en los viales de competición juvenil a una tasa de ~ 10% (43). En las siguientes secciones, todas las mediciones de la aptitud física y los rasgos fenotípicos de por vida se toman en condiciones que coinciden estrechamente con las del cultivo de rutina de la LHMETRO población base.

Con el fin de analizar las moscas para determinar su aptitud de por vida y otros rasgos como el desplazamiento de los espermatozoides, también contamos con marcadores genéticos retrocruzados [ojo Cafe (bw), ojo Cafe-dominante (bw D ), y alas nudosas (nudo 2 )] y un compuesto-X [C (1) DX y f] en la LHMETRO población base. Cada marcador o cromosoma se ha retrocruzado un mínimo de 10 veces a través de la LHMETRO población base. Solo los cejas (LHMETRO-bw) y compuesto-X (LHMETRO-DX) réplicas de la LHMETRO La población base se utilizó en los ensayos que se describen a continuación.

En el momento de escribir este artículo, la LHMETRO La población se ha adaptado al laboratorio, a un gran tamaño efectivo continuo, durante 350 generaciones. Con un período tan largo para adaptarse al entorno del laboratorio, la mayoría de los rasgos cuantitativos poligénicos deberían haber tenido tiempo suficiente para al menos acercarse a sus nuevos óptimos. La capacidad de evolución rápida hacia un nuevo entorno se manifiesta en los nuevos Drosophila poblaciones (por ejemplo, ver ref.44) y también está ilustrado por los experimentos de trasplante de Reznick et al. (45) en el que se demostró que las poblaciones naturales de guppies se adaptan rápidamente a nuevos entornos en condiciones de campo. Porque la LHMETRO La población tiene una historia tan larga de adaptación a un entorno de laboratorio prescrito, que podemos medir su variación genética y de aptitud en el entorno al que está adaptada y, por lo tanto, evaluar la coevolución antagónica dentro y entre los sexos. Porque el organismo modelo es D. melanogaster, podemos aplicar el poderoso conjunto de herramientas genéticas disponibles solo en esta especie para aprovechar al máximo la población de islas de laboratorio.


¿Eres Scicurioso?

Sci va a hacer un poco de egoísta Friday Weird Science hoy. Egoísta, porque este artículo no es nuevo y fue informado por uno de los GRANDES. Este chico. Él (por supuesto) hizo un trabajo completamente brillante, y cuando habló de ello en SciOnline el pasado fin de semana, Sci se vio obligada a ir a ver el material por sí misma. Y es algo para VER. Y así lo verás.
La razón por la que esto es egoísta es porque Sci lo sabe y se ha informado antes. Quiere hacerlo ella misma, como excusa para leer y comprender el periódico. Y una excusa para reírse mientras lo escribe en el blog. Eso también.
Imágenes debajo del corte NSFW, especialmente si trabaja con patos.
Brennan, Clark y Prum. & # 8220 La eversión explosiva y la morfología funcional del pene de pato apoya el conflicto sexual en los genitales de las aves acuáticas & # 8221 Actas de la Royal Society B, 2009.


Hubo un par de cosas que Sci aprendió de este artículo:
1) los patos son uno de los pocos tipos de aves que tienen pene (es una formación típica en las aves acuáticas). Esto se debe a que, en la mayoría de las especies, el semen es expulsado de la cloaca de un macho a la cloaca de una hembra (tocan la cloaca para hacer esto, en lo que se denomina & # 8220 beso cloacal & # 8221).

Una cloaca de pájaro. Es un poco difícil de ver, pero las plumas de la cola están pegadas en la parte superior y los pies en la parte inferior. Y en el medio está el agujero.
En los patos machos, sin embargo, es un poco diferente. Tienen un pene que entra por la cloaca y el oviducto de la hembra, y el semen sale por la punta. Como tú.
2) los penes de las aves acuáticas no se ponen erectos por el flujo sanguíneo, sino por la LINFA. Durante la erección, el líquido linfático se acumula en el pene y hace que se extienda hacia afuera. Loco, ¿eh? Lovin & # 8217 esa evolución convergente.
Entonces, ¿por qué, podría preguntarse, los patos tienen pene? Si otras aves realmente no parecen necesitarlo, ¿por qué los patos? La respuesta hipotetizada es que mucha cópula (ese & # 8217s sexo) en los patos es en realidad FORZADA. Las chicas no están entusiasmadas y los machos tienen que encontrar la forma de sujetarlas.
Y aquí es donde entra la evolución. No es una buena idea para las hembras tener bebés de cualquier tipo, ella quiere asegurarse de tener el pato más apto del grupo. Así que quiere dificultar el acceso a su oviducto. En el caso de los patos, significa que, mientras que el pene de los machos sale en espiral en UNA dirección, el oviducto femenino ha evolucionado para convertirse en espiral EN EL OTRO MODO, como puede ver aquí:

¡La espiral que sale para los machos puede tener casi la longitud de todo el pato!
No solo eso, el oviducto femenino tiene muchos extremos ciegos y bolsas en el extremo, lo que facilita que el pene masculino se atasque en los extremos ciegos o no penetre con éxito en absoluto. A cambio, el pene masculino es flexible, lo que le permite inclinarse y tratar de atravesar la forma del revés. Este fenómeno de superación sexual se denomina coevolución antagónica. Para demostrar que esto sucede en los patos, los autores de este estudio capturaron en cámara lenta los penes de los patos. No solo eso, capturaron en cámara lenta los penes de los patos en tubos de varias formas, por lo que muestran que la evolución antagónica del oviducto femenino presenta una barrera mecánica para el pato macho.
Sus datos son evidentes:

(Creo que sería mucho mejor si hubiera un riff de guitarra eléctrica de fondo).
Tenga en cuenta el semen que sale por la punta del pene (hay un poco de líquido en la base que confundí con el semen al principio). Este proceso se ralentiza en el video, pero en realidad toma 1/3 de SEGUNDO. EXPLOSIVO. * BAM *.
Hicieron que los patos hicieran lo suyo en una serie de tubos. Comenzaron con tubos de silicona, pero terminaron cambiando a vidrio, porque los penes de pato y # 8217 eran tan poderosos que ROMPION los tubos de silicona:

(Este creo que necesita música más heroica. Algo con trompetas).
Entonces, ¿por qué las hembras han desarrollado tantas barreras? De esta manera, cuando se ven obligados a la cópula, los machos que los obligan no pueden llegar tan lejos y entregarán esperma más cerca de la cloaca. Cuando la pareja de hembras se une a la pareja de su elección, por otro lado, ella será más cooperativa (o al menos no tratará de mojarlo o volar), y él llegará más arriba en el oviducto y tendrá un mayor rendimiento. posibilidad de asegurarse de que los bebés sean suyos.
También existe la posibilidad de que las hembras puedan almacenar el esperma de los otros machos en las pequeñas bolsas de sus oviductos, pero esto parece poco probable. Las hembras se unen a los hombres de su elección mucho antes de que comience la temporada de reproducción, por lo que no les conviene tener algún otro tipo y bebés allí. Pero esto aún debe probarse (y dada la profundidad del trabajo de Brennan & # 8217 en el pato, bien podría probarse).
Ahí lo tienes, la retorcida evolución del pene de pato.
¡Explosivo!
Brennan, P., Clark, C. y Prum, R. (2009). La eversión explosiva y la morfología funcional del pene de pato favorecen el conflicto sexual en los genitales de las aves acuáticas Actas de la Royal Society B: Biological Sciences DOI: 10.1098 / rspb.2009.2139


Este estudio cuenta con el apoyo del Programa de Investigación de Prioridad Estratégica de la Academia de Ciencias de China (XDB31000000), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (31822050 y 31821001), el Proyecto Frontier Key de la Academia de Ciencias de China (QYZDY-SSW-SMC019), y la Asociación de Promoción de la Innovación Juvenil, CAS (2016082). Agradecemos a Yixiang Shi y Long Huang por su ayuda con el análisis de datos genómicos y agradecemos a Chenglin Zhang, Hongshuai Shang, Yanqiang Yin y Yunfang Xiu por su ayuda con la recolección de muestras.

Contribuciones de autor

F.W. concibió y supervisó este estudio. Y.H. realizó la recolección de la muestra. Y.H., Lij.Y. y H.F. realizaron los análisis de datos genómicos. F.W., G.H., Q.W., Y.N., S.L. y Li Y. participaron en la implementación del proyecto y la interpretación de los datos. Y.H., Lij.Y. y F.W. escribieron el manuscrito con aportes de otros autores.

Disponibilidad de datos

Los datos de secuencia y el ensamblaje del genoma de Baylisascaris schroederi han sido depositados en NCBI bajo BioProject ID PRJNA612649. Los datos de secuencia y el ensamblaje del genoma de Baylisascaris ailuri han sido depositados en NCBI bajo BioProject ID PRJNA612650. Los datos de secuencia y el ensamblaje del genoma de Toxascaris leonina han sido depositados en NCBI bajo BioProject ID PRJNA612651.


Conclusión

Los estudios pedagógicos en biología y ciencias generales enfatizan la eficacia de las actividades prácticas basadas en la investigación que involucran activamente a los estudiantes en el proceso de aprendizaje (Hake 1998 Alters y Nelson 2002 Smith et al. 2005 Nelson 2008). Hemos descrito un juego en el que los estudiantes trabajan cooperativamente en pequeños grupos para generar sus propios datos para una prueba independiente de la predicción central de la Hipótesis de la Reina Roja. Al perseguir este objetivo específico, los estudiantes se involucran personalmente con los conceptos más amplios de coevolución rápida y selección dependiente de la frecuencia. Ofrecemos este ejercicio básico como una herramienta divertida y económica para enseñar la evolución a nivel de pregrado y bachillerato avanzado.


La eversión explosiva y la morfología funcional del pene de pato favorecen el conflicto sexual en los genitales de las aves acuáticas

Se ha planteado la hipótesis de que la coevolución de los genitales masculinos y femeninos en las aves acuáticas se produce a través de un conflicto sexual. Esta hipótesis plantea interrogantes sobre la morfología funcional del pene de las aves acuáticas y la mecánica de la cópula en las aves acuáticas, que no se conocen bien. Utilizamos un video de alta velocidad de eversión e histología del falo para describir por primera vez la morfología funcional del pene aviar. La eversión del pene de pato real de 20 cm es explosiva, tarda un promedio de 0,36 s y alcanza una velocidad máxima de 1,6 m s −1. La matriz de colágeno del pene es muy delgada y no está dispuesta en una matriz axial-ortogonal, lo que da como resultado un pene que es flexible cuando está erecto. Para probar la hipótesis de que las novedades genitales femeninas dificultan la intromisión durante las cópulas forzadas, investigamos la eversión del pene en tubos de vidrio que presentaban diferentes desafíos mecánicos a la eversión. La eversión se produjo con éxito en un tubo recto y un tubo en espiral en sentido antihorario que coincidía con la quiralidad del pene de las aves acuáticas, pero la eversión fue significativamente menos exitosa en tubos de vidrio con una espiral en el sentido de las agujas del reloj o una curva de 135 °, que imitaba la geometría vaginal femenina. Nuestros resultados apoyan la hipótesis de que la complejidad vaginal de los patos funciona para excluir el pene durante las cópulas forzadas y coevoluciona con el pene de las aves acuáticas a través de un conflicto sexual antagónico.

Referencias

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CONCLUSIÓN

When George Williams first proposed his theory of antagonistic pleiotropy in 1957, he concocted a hypothetical example of a gene that hastened the calcification of arteries during development but led to the calcification of arterial walls in later life. He did this because there were no genes known to have the rather odd characteristic of being beneficial in early life but detrimental later on. In the past 20 or so years, molecular biology has presented us with a cornucopia of such genes, and of nine predictions Williams made about senescence and aging, six have proven correct over the last six decades [ 4]. Ironically, it is the other sort of antagonistic pleiotropy, late life benefits at the expense of early life decrements that are now in the forefront of aging research.

We have barely touched the surface of a very large topic here. But it is a topic that should have increasing interest moving forward because aging biology is on the verge of some major advances. From current evidence, antagonistic pleiotropy is somewhere between very common or ubiquitous throughout the animal world (and though not discussed here, except briefly in yeast, potentially all living domains). Whenever an allele or new mutation is discovered to extend life, some detrimental effect on early life fitness is almost always observed. This explains why longevity alleles are not favored in wild populations. However, while antagonistic pleiotropy appears to be nearly ubiquitous, a majority of actual antagonistically pleiotropic alleles remain undiscovered in natural populations, and laboratory studies that describe alleles that extend lifespan often do not report early fitness effects. These gaps in our knowledge still need to be addressed, and we predict that results from both will provide even more compelling evidence for the antagonistic pleiotropy theory of aging. One finding that has emerged in recent years that is particularly reassuring for those of us seeking medical interventions to prolong human health is that such interventions often do not have to be deployed until relatively late in life—after reproduction is finished [ 69]. In these cases, whether there would have been antagonistically pleiotropic side effects in early life is moot. Thus, evolutionary biology does not preclude the possibility of medical interventions in the aging process.


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