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¿Por qué los mamíferos evolucionaron para tener dos testículos?

¿Por qué los mamíferos evolucionaron para tener dos testículos?


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¿Qué hace que los mamíferos tiendan a evolucionar para tener dos testículos?


EvoDevo no es mi campo, pero intentaré darte algunos consejos.

Los mamíferos como vertebrados, comienzan como ovocitos fertilizados, se transforman en un grupo de células que se dividen rápidamente con polaridad eventual a través de numerosos gradientes de numerosos mensajeros químicos y forman un tubo neural. El cuerpo de formación está cada vez más segmentado mediante el uso de gradientes y umbrales (ver modelo de bandera francesa) y la simetría axial (dorsoventral) se mantiene durante todo el desarrollo y, como tal, dos testículos representan el desarrollo predeterminado.

Por tanto, puede resultar más interesante solicitar órganos singulares que requieran más información y, por tanto, el mantenimiento a lo largo de la evolución de esta información. Pero al considerar los requisitos de energía, la necesidad de sincronización, la necesidad de un suministro de sangre por separado y, por lo tanto, la introducción de fallas adicionales, es fácil ver por qué solo tenemos un corazón.

Wikipedia; autor: Zephyris, título: "Las primeras semanas de embriogénesis en humanos", DOR: 25/09/2012

Ver:

Espero que esto ayude como punto de partida.


El ADN del elefante revela la razón evolutiva (la mayoría) de las bolas de mamíferos caen

La pubertad está llena de altibajos, a veces literalmente. El momento en que descienden los testículos es fundamental en el ciclo de vida masculino, pero como señalan los científicos en un PLOS Biología estudio publicado el jueves, no debemos darlo por sentado. Hubo un momento en la historia evolutiva en el que los mamíferos se ramificaron en dos grupos: los que caen y los que no.

En el documento, el equipo del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética muestra, utilizando ADN extraído de 71 especies, por qué algunos miembros masculinos de la familia de los "mamíferos placentarios", que nos incluyen a nosotros y a cualquier otro animal nacido de un útero. - no experimente descenso testicular. Esos animales pertenecen a la familia Afrotherian, un grupo de mamíferos africanos modernos que incluyen manatíes, elefantes y algunos insectívoros. En lugar de dejar caer sus huevos en la pubertad, estos animales los mantienen cerca. Durante mucho tiempo, no ha estado claro cuándo y por qué estos animales desarrollaron este rasgo.

Es extraño porque el descenso de los testículos tiene un propósito biológico establecido: mantener frescas las fábricas de esperma. Los testículos son principalmente el sitio de producción de esperma humano y funcionan mejor a una temperatura ligeramente más baja que la del cuerpo. Colgando en el escroto, unos centímetros por debajo del cuerpo, las bolas se mantienen frescas. Pero no, aparentemente, los pertenecientes a elefantes y sus parientes afrotherianos. Sus bolas cuelgan dentro del cuerpo donde se formaron originalmente, en algún lugar alrededor de los riñones.

Es difícil precisar el momento en la historia evolutiva de los mamíferos en el que se desarrolló su rasgo de retención de bolas porque no es fácil obtener información sobre los tejidos blandos, como los testículos, de los fósiles. Pero en algún momento de la historia, escriben los investigadores, tenía que haber un ancestro común de todos los mamíferos, y descubrir si las bolas de ese ancestro cayeron aclararía cuándo ocurrió la extraña característica de los afrotherianos. Así que se dispusieron a encontrarlo.

Como no tenían tejidos blandos antiguos con los que trabajar, tuvieron que utilizar una forma indirecta de determinar qué animales colgaban bajo y cuáles no. Recurrieron a dos genes, RXFP2 e INSL3, que se sabe que estimulan el desarrollo de un órgano llamado gubernaculum, el ligamento que tira de las bolas hacia abajo durante la pubertad. Los afrotherianos y sus parientes, según la hipótesis del equipo, no tendrían estos genes, o al menos ninguna versión funcional de ellos.

Efectivamente, su análisis de los genomas extraídos de los 71 mamíferos placentarios mostró que la hipótesis era cierta para cuatro afrotherianos, a saber, el tenrec, la musaraña elefante del cabo, el topo dorado del cabo y el manatí. Estos animales carecen de versiones funcionales de estos genes, descubrieron los investigadores, pero lo que hacer tienen restos de esos genes, lo que sugiere que el antepasado de todos los mamíferos placentarios sí tenía descendencia testicular. En otras palabras, dejar caer la pelota siempre fue lo predeterminado, y son los afrotherianos los que son un poco raros.

"Estos 'vestigios moleculares' muestran que el descenso testicular ya estaba presente en el antepasado placentario y posteriormente se perdió en Afrotheria", escribe el equipo.

La comparación de los genes del grupo Afrotherian con los de los otros mamíferos mostró que la división en goteros y porteros ocurrió hace unos 100 millones de años, cuando el grupo Afrotherian se separó del ancestro de los mamíferos placentarios. Las mutaciones que hicieron que los genes del gubernaculum no fueran funcionales en las cuatro especies, escribe el equipo, ocurrieron hace entre 20 y 80 millones de años, lo que es bastante reciente en el tiempo evolutivo. Además, encontraron que las mutaciones en cada una de estas especies ocurrieron de forma independiente. (Curiosamente, estos genes están intactos en los elefantes y el hyrax de roca, por lo que todavía no hay una explicación de por qué sus bolas no caen).

Ahora que sabemos que las bolas del antepasado de todos los mamíferos placentarios hizo Sin embargo, quedan dos grandes preguntas: ¿Qué beneficio aportó la retención de testículos a los cuatro animales africanos afectados por los genes, y cómo pueden seguir produciendo espermatozoides? Tal vez sea porque los tenrecs y los topos dorados del cabo tienen una temperatura corporal ligeramente más baja que la mayoría (35 ̊C en lugar de 37 ̊C), pero no se puede decir lo mismo de los elefantes y las musarañas elefante, que son tan cálidos como nosotros. . Este aspecto de sus testículos no descendidos sigue siendo un misterio, pero podemos asumir con seguridad una cosa: no tienen que preocuparse por recibir una patada en los huesos.


Evolución de la vagina de los mamíferos

El título y esa pequeña imagen a la izquierda deberían ser una pista suficiente, pero si no, sigue leyendo.

R: La vagina. ¿No tenemos suerte?

Hay una vieja broma sobre el mal diseño: ¿qué tipo de diseñador encaminaría las tuberías de alcantarillado hasta el centro del centro de entretenimiento? Es un buen punto. No tiene sentido desde el punto de vista del diseño tener nuestros sistemas reproductivo y excretor tan íntimamente entremezclados, pero tiene muchísimo sentido desde un punto de vista puramente histórico. En cierto sentido, la reproducción es una función excretora: estamos eliminando los gametos producidos internamente y ya tenemos un conjunto de conductos perfectamente bueno que van desde nuestro interior hacia el exterior, así que ¿por qué no usarlos? Es solo que en nuestro linaje, que se ha especializado en brindar un gran cuidado a nuestros gametos y cigotos, la plomería se ha vuelto cada vez más elaborada, y esa parte del sistema que alguna vez fue solo una vía conveniente se ha convertido en un destino y una residencia a largo plazo. en su propio derecho.

El desarrollo nos cuenta parte de la historia. Los tractos reproductivo y urinario están todos enredados en el desarrollo temprano, surgiendo juntos de dos pares de conductos, los conductos de Müller y de Wolff, que se modifican de formas complejas para formar una serie de riñones (nos quedamos solo con el último, los metanefros). , un conjunto de vías para los testículos masculinos y otro conjunto para los ovarios femeninos.

En los mamíferos no terianos, todas estas complicadas tuberías tienen un destino común, una única salida al mundo exterior: la cloaca. "Cloaca" en latín significa cloaca, y su nombre es apropiado. El término del intestino grueso está aquí, así como los extremos de los uréteres de los riñones y los conductos de los ovarios o testículos. Todo se vierte en la cavidad de la cloaca, haciendo un buen guiso de heces, orina y esperma u óvulos. Mmm-mmm. La cloaca es el cilindro gris en la parte inferior de la figura A, a continuación, en los primeros tres organismos, anfibios, aves / reptiles y monotremas (mis disculpas por la oscuridad de la imagen es la mejor copia que tengo).


(Haga clic para ampliar la imagen)
Evolución del sistema reproductor tetrápodo. (A) Sistema urogenital femenino de los principales linajes de tetrápodos. Inf,
infundíbulo Ov, ovario Ovd, oviducto Ut, útero (o región productora de concha en animales no terianos) Vg, vagina Kd, riñón
Ud, conducto urinario Rc, recto Ub, vejiga urinaria Cl, cloaca. (B) Huevo de tetrapodo. *, el caparazón de las aves y algunos reptiles
está muy calcificado. MPS, capa de mucopolisacárido específico de marsupial. (C) Filogenia de tetrapodos que muestra transiciones importantes
en la reproducción de mamíferos. Divergencia de anfibios y amniotas (A). Divergencia de aves / reptiles y mamíferos
(B). Divergencia de monotremas y terios (C). Divergencia de marsupiales y placentarios (D).

La organización fundamental de la parte reproductiva del tracto urogenital de los vertebrados es sencilla: es un tubo con un embudo en un extremo que captura los óvulos liberados por el ovario y los conduce a un orificio externo. En el camino, las células que recubren el tubo secretan productos útiles como la albúmina y la yema, y ​​depositan una cáscara, y pueden actuar para almacenar temporalmente el huevo antes de su liberación final.

Los mamíferos marsupiales y placentarios han prescindido de la mayoría de esas funciones y han ampliado otras. Una parte del oviducto ha adquirido un epitelio ricamente vascularizado y especializaciones para invertir y nutrir un embrión residente, convirtiéndose en útero. Esa es una función asombrosa e innovadora en sí misma, pero además, ha formado un nuevo canal separado, la vagina. La vagina es una estructura completamente nueva, que no tiene homólogo en anfibios o reptiles.

Ese es una observación interesante. Es una estructura totalmente original que surgió en algún momento después de la división monotrema-marsupial, una novedad evolutiva. ¿Cómo pasó eso? ¿Cómo podemos estudiar un evento único que ocurrió hace más de 150 millones de años?

Wagner y Lynch tienen una propuesta para responder a ambas preguntas. El mecanismo general para generar estructuras novedosas es la ortodoxia evo-devo:

  1. Un efecto secundario epigenético de otros cambios evolutivos en el cuerpo que conducen a una estructura física novedosa en los organismos.
  2. La consolidación genética y la individualización de la estructura novedosa.

(Tenga en cuenta que esto propone fenotipo antes de genotipo, que es algo herético para el neodarwinismo. No debería molestar en lo más mínimo a la pandilla evo-devo, por supuesto).

¿Cómo estudiar un proceso así del pasado?

El supuesto básico de un enfoque evolutivo molecular para el estudio de las novedades evolutivas.
es eso cambios en la regulación del desarrollo tengo
dejaron rastros en la estructura molecular de la
genoma y un estudio comparativo de genoma
las estructuras deben poder identificar la genética
cambios coincidentes con una novedad fenotípica. (énfasis mío)

Ese proceso de consolidación e individualización habría dejado cicatrices detectables en el genoma; los genes implicados habrían adquirido los cambios necesarios para fijar el fenotipo en la población. Nuevamente, como era de esperar desde la perspectiva de evo-devo, esos cambios se habrían realizado en los genes reguladores que controlan la expresión génica específica de tejido. ¿Qué genes deberíamos examinar? Echemos un vistazo a los órganos terianos de interés, y aquí hay algunos posibles candidatos: los genes HoxA que tienen dominios específicos de región en el tracto reproductivo femenino.


Patrón de expresión del gen Hox y la evolución de
el aparato reproductor femenino. (a) HoxA-13 para HoxA-9 están
ubicado en el extremo 5 'del grupo HoxA y se expresan en
las mismas regiones en el adulto que en el embrión: HoxA-13
(verde), HoxA-11 (amarillo), HoxA-10 (naranja) y HoxA-9
(azul). (b) Filogenia de tetrapodo que muestra una hembra representativa
sistemas reproductivos de cada grupo (ovarios anfibios
se muestra solo a la izquierda).

Los genes HoxA-9 a HoxA-13 se expresan en orden a lo largo del conducto embrionario de Müller y también continúan expresándose en la edad adulta, por lo que todas las células de la vagina expresan HoxA-13, mientras que las células del cuello uterino todas tener HoxA-11 encendido (por alguna razón, creo que es un conocimiento maravilloso, y solo tengo que decir ...¡Hurra por HoxA-13! Se acaba de convertir en mi gen Hox favorito).

Entonces, la pregunta es si hay alguna evidencia de que estos genes Hox en particular tengan signos de algún conjunto de cambios que estén asociados con transiciones particulares en la evolución de los vertebrados; en particular, ¿existen diferencias que se puedan rastrear a la transición entre monotremas y theria, y entre los placentarios y marsupiales. La respuesta parece ser sí: el diagrama de la derecha es una medida del número de cambios sinónimos y no sinónimos en HoxA-11, que es un indicador de las presiones selectivas que han dado forma al gen.

Además, han identificado dónde se han producido estos cambios y no están en el homeodominio (la parte de la proteína que se une a secuencias específicas en el ADN, sino en el extremo amino terminal.

Los modelos 3-D a continuación muestran dónde terminan los aminoácidos relevantes (en amarillo) en la proteína plegada. Lo interesante aquí es que las proteínas reguladoras no solo interactúan entre sí, sino también con otro proteínas reguladoras que se unen simultáneamente. Es una cadena completa de interacciones (proteínas reguladoras que se unen al ADN y también se unen entre sí en un complejo llamado potenciador) que determina el nivel de expresión de un gen en particular.


Estructura de la proteína HoxA-11. Este modelo de proteína tridimensional se calculó mediante un modelo comparativo como parte de
el proyecto MODBASE. (A) Modelo mostrado como cintas. (B) Modelo renderizado con una superficie molecular. La unión al ADN
El homeodominio se muestra en rojo. La región carboxi-terminal del exón 2 se muestra en azul. Residuos identificados como bajo
La selección direccional (positiva) en el linaje del tallo de los euterios se muestra en amarillo. Residuos reemplazados en el linaje del tallo de
Los therians pero no identificados en la selección se muestran en verde. Tenga en cuenta que todos estos sitios de aminoácidos afectan a los aminoácidos que son
Se predice que se colocará en la superficie de la molécula como se esperaba si la selección es impulsada por nuevas interacciones proteína-proteína.

Queda mucho por hacer. Los genes Hox están bastante arriba en la cadena de genes reguladores, por lo que hay muchos más genes corriente abajo que deben ser desconcertados. También estamos muy lejos de descubrir cómo estos patrones de expresión genética definen los procesos morfogenéticos que crean esta hermosa estructura novedosa, la vagina. Sin embargo, lo importante es que estas preguntas están esperando ser respondidas: los investigadores tienen un programa de investigación.

Proponemos que un programa de investigación para explicar
las novedades evolutivas tienen que centrarse en la cuestión
de si los personajes novedosos surgen a través del
evolución de nuevos vínculos reguladores entre genes del desarrollo. Además, proponemos que un
análisis detallado de la evolución del desarrollo
genes implicados en el desarrollo de un derivado,
personaje novedoso puede revelar cambios moleculares que
podría estar involucrado causalmente en el origen de las novedades evolutivas. El caso de estudio presentado aquí
sugiere que los métodos estadísticos de
evolución son lo suficientemente fuertes como para proporcionar
hipótesis para prueba experimental. El éxito de
este programa de investigación dependerá de la capacidad de conectar los patrones de evolución molecular con
el papel funcional de estos cambios moleculares.

Eso es lo bueno de la biología evolutiva: preguntas emocionantes, ancestros excitantes y la promesa de herramientas para responder más.

Lynch VJ, Roth JJ, Takahashi K, Dunn CW, Nonaka DF, Stopper GF, Wagner GP (2004) Evolución adaptativa de HoxA-11 y HoxA-13 en el origen del útero en mamíferos. Proc Biol Sci. 271 (1554): 2201-7.

Wagner GP, Lynch VJ (2005) Evolución molecular de novedades evolutivas: la vagina y el útero de mamíferos terianos. J Exp Zoolog B Mol Dev Evol. [Publicación electrónica antes de la impresión]


Misterio de la monogamia

Esta observación choca con el hecho de que los hombres son significativamente más grandes que las mujeres. Esto sugiere que nuestro trasfondo evolutivo involucró un grado significativo de apareamiento poligínico, en lugar de exclusivamente monógamo. Esto está respaldado por datos antropológicos que muestran que la mayoría de las poblaciones humanas modernas se involucran en el matrimonio poligínico. Los antropólogos Clellan Ford y Frank Beach en su libro Patterns of Sexual Behavior sugirieron que el 84% de las 185 culturas humanas sobre las que tenían datos participaban en la poligamia.

Los primates con penes más simples tienden a ser monógamos como los titíes cabeza de algodón (a) o polígamos como los gorilas (g). Alan F. Dixson, Sexualidad de primates

Sin embargo, incluso en estas sociedades, la mayoría de la gente sigue siendo monógama. Los matrimonios poliginosos suelen ser un privilegio reservado solo para hombres de alto estatus o ricos. Vale la pena señalar que los cazadores-recolectores de todo el mundo practican solo la monogamia o monogamia en serie, lo que sugiere que nuestros antepasados ​​pueden haber utilizado este sistema de apareamiento.

Sin embargo, a primera vista, parecería sensato que los machos se reproduzcan con tantas hembras como sea posible. La monogamia humana ha desconcertado a los antropólogos durante mucho tiempo, y se han realizado muchos esfuerzos para descubrir qué es lo que mantiene a los hombres rondando.

Se han propuesto tres teorías principales. En primer lugar, está la necesidad del cuidado y la enseñanza de los padres a largo plazo, ya que nuestros hijos tardan mucho en madurar. En segundo lugar, los machos necesitan proteger a sus hembras de otros machos. En tercer lugar, nuestros niños son vulnerables durante mucho tiempo y el infanticidio podría ser un riesgo para otros hombres. Por lo tanto, para garantizar que los niños puedan alcanzar la madurez, es probable que el hombre se quede para protegerlos, tanto social como físicamente. Esta puede ser la razón por la que los machos han mantenido su mayor tamaño relativo.

Los babuinos de Hamadryas tienen penes inusualmente largos. Nombre: مُعتز توفيق إغباريّة, CC BY-SA

Si vemos la evolución de los sistemas de apareamiento por monogamia en los seres humanos a través del lente de la sociedad humana, está claro que se necesita una gran cantidad de esfuerzo social para mantener y proteger a más de una pareja a la vez. Es solo cuando los machos tienen acceso a recursos y poder adicionales que pueden proteger a varias hembras, generalmente asegurándose de que otros machos las protejan. Así que la monogamia parece ser una adaptación para proteger a la pareja y a los hijos de otros machos. Esta monogamia se ve reforzada por el alto costo social y el estrés de intentar hacer esto para múltiples socios, y se ha visto respaldada por normas culturales.

Entonces, cuando se vive en sociedades humanas complejas, el órgano sexual más grande e importante es el cerebro. En algún lugar de nuestro pasado evolutivo, lo inteligentes y sociales que somos se convirtió en el principal control sobre nuestro acceso a las parejas sexuales, no en lo grande o elegante que es el pene de un hombre.


Respuesta

Le planteamos esta pregunta al Dr. Sebastian Shimeld de la Universidad de Oxford y al Dr. Robert Whitaker de la Universidad de Cambridge.

Sebastian: Esa es una pregunta realmente interesante y realmente tiene dos respuestas, una de las cuales es cómo nos desarrollamos en el útero, pero también hay una explicación evolutiva para esto, que es cómo llegamos a estar en esta situación en primer lugar. No somos solo nosotros los que somos bilateralmente simétricos. Todos los vertebrados lo son, ya sean pájaros, reptiles, ranas o peces. De hecho, no solo los vertebrados, sino casi todos los demás animales también son simétricos bilateralmente. Esto incluye gusanos y moscas. Esto se debe a que la simetría bilateral evolucionó hace mucho tiempo, hace al menos 500 o 600 millones de años. Nuestro plan corporal ha estado bloqueado en simetría bilateral desde ese momento. Esto me lleva a la última parte de la pregunta: ¿podría cambiar? Creo que dado que hemos estado encerrados en este plan corporal durante un período de tiempo tan largo, es poco probable que cambie. No diría completamente imposible porque hay uno o dos organismos, o uno o dos animales, que han logrado cambiar esto. Un buen ejemplo de esto es el pulpo, que no solo tiene un corazón importante, sino que también ha logrado desarrollar dos corazones auxiliares para ayudar a su flujo sanguíneo. Por lo tanto, creo que es poco probable que cambie, pero tal vez no sea completamente imposible con el tiempo suficiente y la selección correcta. Diana - Y el punto de vista del desarrollo del Dr. Robert Whitaker en la Universidad de Cambridge. Robert: La primera reacción obvia de muchas personas sería simplemente sugerir que hay varios órganos idénticos simplemente como repuestos, pero no creo que esta sea la explicación correcta. Me gustaría mirar el enigma desde el punto de vista del desarrollo. El embrión temprano tiene una capa externa, un solo tubo de línea media que pasa de la boca al ano para convertirse en el intestino. A partir del único y simple tubo de la línea media, se desarrollan los intestinos. Sin embargo, muchos otros órganos se desarrollan a partir de él mediante un sistema de gemación desde el tubo. Dichos órganos incluyen los pulmones, el hígado y el páncreas. y si estos se convierten en un solo órgano o en dos órganos depende de si la yema que crece del tubo permanece como una sola yema o se divide para crecer más de una. El hígado, por ejemplo, es un solo órgano, mientras que el pulmón proviene de dos brotes para dar los órganos que vemos en el niño desarrollado. Entonces, ¿qué pasa con los riñones que te escuché preguntar? Bueno, no se desarrollan como un solo tubo, como ocurre con el intestino, sino en ambos lados del cuerpo por separado. Existe una diferencia fundamental entre que haya dos partes en un solo órgano, por ejemplo, los pulmones y el cerebro, que se desarrollan a partir de una sola excrecencia, en contraposición a dos órganos separados con funciones idénticas, como los riñones, los ovarios, los testículos, que todos se desarrollan en lados separados del cuerpo.

Diana - Entonces es una combinación de simetría de línea media heredada de nuestros ancestros peces, un resultado de nuestros procesos de desarrollo como embriones en ciernes y como con muchas cosas, es así porque funciona. En algunos casos, siempre es bueno llevar un repuesto.


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Investigadores del Instituto Max Planck en Dresden, Alemania, investigaron la evolución de los testículos utilizando una nueva técnica de ADN.

Los tejidos se descomponen con el tiempo, lo que dificulta su estudio en especies antiguas, pero el nuevo método evita esto al observar el ADN de los animales modernos para determinar la estructura proteica de criaturas extintas hace mucho tiempo.

Los científicos observaron los genomas de 71 especies de mamíferos placentarios para averiguar si su ancestro común había descendido o ascendido a los testículos.

La mayoría de los mamíferos modernos mantienen sus testículos en un escroto para evitar que se sobrecalienten dentro del cuerpo, lo que mataría a los espermatozoides. Pero un grupo de mamíferos modernos conocidos como Afrotherians, que incluye al manatí (en la foto), mantienen sus testículos dentro de sus cuerpos.

Los expertos no estaban seguros de si un ancestro de mamíferos antiguos pasó testículos ascendidos (imagen de la derecha) a afrotherianos como el elefante africano (imagen de la izquierda) hace unos 100 millones de años, o si el grupo desarrolló la biología anormal más tarde.

Se centraron en dos genes clave conocidos por desencadenar el desarrollo de un ligamento que ayuda a tirar de los testículos hacia abajo durante el desarrollo.

En cuatro especies africanas, el tenrec, la musaraña elefante del cabo, el topo dorado del cabo y el manatí, los dos genes se perdieron hace unos 100 millones de años.

Esto sucedió en el momento en que estas especies se separaron del ancestro común que comparten con el resto de los mamíferos placentarios.

La mutación genética que bloqueó los genes es diferente en cada una de las cuatro especies, lo que sugiere que la desarrollaron recientemente, probablemente hace entre 20 y 80 millones de años.

Esto muestra que el antepasado común de todos los mamíferos placentarios había descendido de testículos; los animales modernos con pruebas dentro de sus cuerpos los desarrollaron más tarde.

En cuatro especies africanas, la musaraña elefante del cabo (foto de archivo), el topo dorado y el manatí, dos genes involucrados en el testículo descendiente se perdieron hace 100 millones de años. Esto mostró que un ancestro común clave de los mamíferos había descendido de los testículos.

Curiosamente, los dos genes eran funcionales en dos especies africanas, los elefantes y el hyrax de roca, y las causas de su retención testicular siguen sin conocerse.

Los investigadores dijeron que su nueva técnica podría ayudar a reconstruir la historia evolutiva de otras partes del cuerpo animal en el futuro.

"Los vestigios moleculares ofrecen una estrategia alternativa para investigar la ascendencia de los personajes", dijo el coautor del estudio, el Dr. Michael Hiller.

"En lugar de investigar una estructura de tejido blando directamente, se puede rastrear la evolución de genes que son cruciales para el desarrollo de esta estructura".

El estudio fue publicado el jueves en PLOS Biology.

¿POR QUÉ LOS TESTÍCULOS SE MANTENEN FUERA DEL CUERPO?

Puede parecer contrario a la intuición mantener los órganos reproductores masculinos importantes expuestos a los elementos fuera del cuerpo, sin embargo, los científicos tienen múltiples teorías sobre por qué los testículos no se mantienen escondidos de manera segura dentro del cuerpo.

El control de temperatura es la respuesta más obvia.

La producción de esperma es más efectiva a 35 ° Celsius, que es dos grados por debajo de la temperatura mantenida dentro del cuerpo humano.

Los órganos que funcionan mejor a 37 ° C están protegidos por huesos dentro de la cavidad del cuerpo, incluidos el cerebro y los riñones.

Sin embargo, existe cierto desacuerdo dentro de la comunidad científica sobre la tesis de la temperatura.

No está claro si los testículos descendieron porque necesitaban estar más fríos que el resto del cuerpo, o si los órganos evolucionaron para funcionar a esa temperatura porque eran externos.

Los científicos tienen múltiples teorías sobre por qué los testículos no se guardan de forma segura dentro del cuerpo.

La tesis de enfriamiento se originó en la Universidad de Cambridge en la década de 1890.

El científico Joseph Griffiths experimentó con perros, empujando sus testículos hacia el abdomen y cosiéndolos en su lugar.

Menos de una semana después, Griffiths descubrió que los órganos se habían degenerado, con los túbulos donde se produce la producción de espermatozoides contraídos y los espermatozoides prácticamente ausentes.

Atribuyó esto a las temperaturas más altas dentro del cuerpo, lo que generó la teoría.

La investigación fue recogida en la década de 1920 por Carl Moore en la Universidad de Chicago.

Sobre la base del trabajo de Charles Darwin, Moore argumentó que cuando los mamíferos habían pasado de animales de sangre fría a animales de sangre caliente, las temperaturas internas obstaculizaban gravemente la producción de esperma.

Los machos que nacieron con testículos fuera de su cuerpo se convirtieron en los criadores más exitosos y transmitieron su material genético, perpetuando el rasgo.

Sin embargo, quienes se oponen a la teoría apuntan a los mamíferos que aún mantienen sus testículos dentro del cuerpo y continúan reproduciéndose con éxito.

Muchos mamíferos con testículos internos, como los elefantes y las aves, tienen una temperatura central más alta que los seres humanos y los primates, lo que, según algunos, desacredita la teoría de la temperatura.

Algunos académicos creen que las temperaturas más frías podrían evitar que el ADN mute, mientras que otros creen que mantener los espermatozoides por debajo de la temperatura corporal permite que el calor de la vagina funcione como una señal de activación para los nadadores.

Es posible que los testículos externos se puedan explicar por la llamada teoría de la discapacidad, que postula que si una mujer tiene que elegir entre dos pretendientes masculinos que han superado a todas las demás competencias, elegiría al que tuviera que superar las mayores probabilidades, como esto sugiere una fuerza aún mayor.

Por ejemplo, escalar el Monte Everest es impresionante, pero subir a la cima con una mano atada a la espalda es aún más impresionante, ¿verdad?

La controvertida teoría explica de alguna manera una serie de fenómenos evolutivos problemáticos, como el colorido plumaje de los pájaros machos y los cantos que parecen diseñados para atraer a los depredadores.

Si la teoría de la discapacidad es correcta, los genes del escroto se transmitieron porque la capacidad de funcionar con estos órganos cruciales suspendidos en el exterior del cuerpo impresionó a los posibles compañeros.


¿Por qué evolucionaron los mamíferos para tener dos testículos? - biología

Una vez que los organismos multicelulares evolucionaron y desarrollaron células especializadas, algunos también desarrollaron tejidos y órganos con funciones especializadas. Un desarrollo temprano en la reproducción ocurrió en los anélidos. Estos organismos producen espermatozoides y óvulos a partir de células indiferenciadas en su celoma y los almacenan en esa cavidad. Cuando el celoma se llena, las células se liberan a través de una abertura excretora o cuando el cuerpo se abre. Los órganos reproductores evolucionaron con el desarrollo de gónadas que producen espermatozoides y óvulos. Estas células pasaron por la meiosis, una adaptación de la mitosis, que redujo a la mitad el número de cromosomas en cada célula reproductiva, mientras aumentaba el número de células a través de la división celular.

Se desarrollaron sistemas reproductivos completos en insectos, con sexos separados. Los espermatozoides se producen en los testículos y luego viajan a través de tubos en espiral hasta el epidídimo para su almacenamiento. Los huevos maduran en el ovario. Cuando se liberan del ovario, viajan a las trompas uterinas para la fertilización. Algunos insectos tienen un saco especializado, llamado espermateca, que almacena esperma para su uso posterior, a veces hasta un año. La fertilización se puede sincronizar con las condiciones ambientales o alimentarias que sean óptimas para la supervivencia de la descendencia.

Los vertebrados tienen estructuras similares, con algunas diferencias. Los no mamíferos, como aves y reptiles, tienen una abertura corporal común, llamada cloaca, para los sistemas digestivo, excretor y reproductivo. El acoplamiento entre aves generalmente implica colocar las aberturas de la cloaca una frente a la otra para la transferencia de esperma. Los mamíferos tienen aberturas separadas para los sistemas en la hembra y un útero para sustentar la descendencia en desarrollo. El útero tiene dos cámaras en las especies que producen una gran cantidad de crías a la vez, mientras que las especies que producen una sola cría, como los primates, tienen un solo útero.

La transferencia de espermatozoides del macho a la hembra durante la reproducción varía desde la liberación de los espermatozoides al ambiente acuoso para la fertilización externa hasta la unión de la cloaca en las aves y el desarrollo de un pene para la entrega directa en la vagina de la hembra en los mamíferos.


¿Por qué los mamíferos evolucionaron para tener dos testículos? - biología

Los primeros amniotas evolucionaron a partir de antepasados ​​anfibios hace aproximadamente 340 millones de años durante el período Carbonífero. Los primeros amniotas se dividieron en dos líneas principales poco después de que surgieran los primeros amniotas. La división inicial fue en sinápsidos y saurópsidos. Sinápsidos incluyen todos los mamíferos, incluidas las especies de mamíferos extintos. Los sinápsidos también incluyen terápsidos, que eran reptiles parecidos a los mamíferos a partir de los cuales evolucionaron los mamíferos. Saurópsidos incluyen reptiles y aves, y se pueden dividir en anápsidos y diápsidos. Las diferencias clave entre los sinápsidos, anápsidos y diápsidos son las estructuras del cráneo y el número de fenestras temporales detrás de cada ojo (Figura 1).

Figura 1. Compare los cráneos y las fenestras temporales de anápsidos, sinápsidos y diápsidos. Los anapsidos no tienen aberturas, los sinápsidos tienen una abertura y los diápsidos tienen dos aberturas.

Fenestrae temporal son aberturas posorbitarias en el cráneo que permiten que los músculos se expandan y alarguen. Anapsidas no tienen fenestra temporal, los sinápsidos tienen una, y diapsidos tenga dos. Los anapsidos incluyen organismos extintos y pueden, según la anatomía, incluir tortugas. Sin embargo, esto sigue siendo controvertido y las tortugas a veces se clasifican como diápsidos según la evidencia molecular. Los diápsidos incluyen aves y todos los demás reptiles vivos y extintos.

Los diápsidos, a su vez, se dividieron en dos grupos, los Archosauromorpha ("Forma de lagarto antiguo") y el Lepidosauromorpha ("Forma de lagarto escamoso") durante el período Mesozoico (Figura 2). Los lepidosaurios incluyen lagartos, serpientes y tuátaras modernos. Los arcosaurios incluyen cocodrilos y caimanes modernos, y los ictiosaurios extintos ("lagartos peces" que se parecen superficialmente a los delfines), pterosaurios ("lagarto alado"), dinosaurios ("lagarto terrible") y aves. (We should note that clade Dinosauria includes birds, which evolved from a branch of maniraptoran theropod dinosaurs in the Mesozoic.)

The evolutionarily derived characteristics of amniotes include the amniotic egg and its four extraembryonic membranes, a thicker and more waterproof skin, and rib ventilation of the lungs (ventilation is performed by drawing air into and out of the lungs by muscles such as the costal rib muscles and the diaphragm).

Figure 2. This chart shows the evolution of amniotes. The placement of Testudines (turtles) is currently still debated.

In the past, the most common division of amniotes has been into the classes Mammalia, Reptilia, and Aves. However, both birds and mammals are descended from different amniote branches: the synapsids giving rise to the therapsids and mammals, and the diapsids giving rise to the lepidosaurs and archosaurs. We will consider both the birds and the mammals as groups distinct from reptiles for the purpose of this discussion with the understanding that this does not accurately reflect phylogenetic history and relationships.

Pregunta de práctica

Members of the order Testudines have an anapsid-like skull with one opening. However, molecular studies indicate that turtles descended from a diapsid ancestor. Why might this be the case?


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