El sexe dels peixos

El seXe dels peiXos
Grup de Biologia
de la Reproducció (GBR)
Què estudiem i per què ho fem?
Els peixos són a la base evolutiva dels vertebrats i, amb prop de 30.000 espècies, són el grup
més nombrós i divers. Són l’únic grup que presenta tots els tipus de reproducció coneguts
en els vertebrats. Tot plegat ajuda a comprendre millor com s’ha arribat als tipus de
reproducció de la resta de grups.
L’estudi de la reproducció dels peixos permet fer avenços fonamentals en biologia de la
reproducció i té aplicacions als cultius marins, a les pesqueries, a la toxicologia aquàtica, i
contribueix a entendre algunes conseqüències del canvi climàtic.
Evolució de la determinació del sexe en els vertebrats
Peixos Amfibis Rèptils Mamífers
Cromosòmica XX/XY Cromosòmica XX/XY
Cromosòmica WZ/ZZ Cromosòmica WZ/ZZ
Oligogènica
Poligènica
Ambiental (temperatura, pH, relacions socials,
etc.)
Les nostres línies d’estudi són:
La distribució dels diferents tipus de reproducció en els peixos.
L’evolució i la regulació de la determinació i diferenciació sexual.
La regulació de la pubertat i de la gametogènesi (formació d’ous i espermatozous).
Quants tipus de reproducció
hi ha en els vertebrats?
Hermafroditisme
(només en els peixos)
El GBR està format per:
Francesc Piferrer (responsable), Mercedes Blázquez, Jordi Viñas, Laia Navarro, Alejandro Mechaly,
Sílvia Joly, Natalia Ospina
piferrer@icm.csic.es
www.icm.csic.es
Cromosòmica XX/XY
Cromosòmica WZ/ZZ
Ambiental
(temperatura)
Aus
Cromosòmica XX/XY
Cromosòmica WZ/ZZ
TIPUS DE REPRODUCCIÓ EXEMPLES EN ELS PEIXOS
Gonocorisme o sexes separats. Els membres
d’una espècie només poden ser mascle o femella.
És el tipus més comú i està present en els cinc
grups de vertebrats.
Hermafroditisme proteràndric (primer
mascles, després femelles). Un sol canvi
de sexe.
Hermafroditisme proterogin (primer
femelles, després mascles).
Un sol canvi de sexe.
Hermafroditisme alternatiu (van
canviant d’un sexe a l’altre). Diversos
canvis de sexe.
Hermafroditisme simultani (són alhora
mascles i femelles). No canvien de sexe.
Unisexualitat (només hi ha femelles). Present
només en els peixos i rèptils.
Aproximadament el 90 % de les espècies.
Llobarro (Dicentrarchus labrax),
salmó (Salmo salar)
Orada (Sparus aurata),
sard imperial (Diplodus cervinus)
Pagell (Pagellus erythrinus),
fadrí (Thalassoma pavo)
Molt rar, només en alguns
gòbids tropicals com ara
Trimma okinawae
Serrà (Serranus scriba),
boga-ravell (Pagellus bogaraveo)
Algunes espècies tropicals
com ara Poeciliopsis sp.
F. Crocetta
Carles Cerdà
Carles Cerdà
J. E. Randall
(FishBase)
Carles Cerdà
F. Teigler
(FishBase)

Com estudiem la reproducció dels peixos?
Investigant l’efecte de variables ambientals en el laboratori
On? A la Zona d’Aquaris i Cambres
Experimentals del nostre institut.
Com? Provant diferents condicions ambientals
(per exemple, canvis de temperatura) durant
fases crítiques del desenvolupament i
reproducció.
Observant els tipus cel·lulars presents en les gònades
Mascle
Testicles Espermatogènesi
Observem els talls histològics (làmines molt fines de les gònades) al microscopi. Això ens permet
investigar-ne la diferenciació sexual i, mirant si es tracta d’un peix mascle o femella, podem calcular la
proporció de sexes de les poblacions estudiades.
Analitzant l’evolució i l’expressió gènica
A partir d’RNA de les mostres de les gònades sintetitzem DNA, que
utilitzem per fer estudis amb:
1. Genoteques de DNA: per aïllar gens d’interès, que comparem amb
gens similars a altres espècies per veure com han evolucionat.
2. PCR (reacció en cadena per la polimerasa): estudiem quins gens
s’expressen, amb quina intensitat i sota quines circumstàncies, i això
ens permet entendre com es regulen els processos investigats.
Buscant nous gens rellevants i estudiant-ne la regulació
Microxip de DNA
Queden molts gens per descobrir! Per trobar-ne de nous
emprem tècniques genòmiques d’anàlisi massiva d’RNA a
gran escala.
Per això fem servir microxips de DNA, que permeten
comparar l’expressió de milers de gens alhora en diferents
mostres.
Les mostres poden ser fraccions de teixit, poblacions de cèl·lules específiques o tipus cel·lulars
individualitzats. En els darrers dos casos, emprem una nova tecnologia, la microdissecció
assistida per làser, que s’ha desenvolupat per estudiar el càncer i que nosaltres hem aprofitat per
estudiar l’espermatogènesi dels peixos. Amb l’ajuda d’un microscopi aïllem cèl·lules per extreure’n
RNA i estudiar després quins gens s’hi expressen.
Identificació dels tipus cel·lulars d’interès
Cada punt és una mostra de DNA
Disseccionem
les gònades i
les processem
per estudiar-les
en talls
histològics.
Microdissecció amb una font de làser
Femella
Canvis de temperatura a diferents estadis
del desenvolupament
Ovaris Oogènesi
Aromatasa ovari
M = mascle
F = femella
M M M F M M F F M F F F M M M M M M F F F M F F M M M M M F
M F F M F F F M M M M M M M F F M M F M F F M F M F F M M M
F F M M F M F M F M F F M M F M F F F M M
Resultats d’una PCB
Dos grups de cèl·lules microdisseccionats
18S

Què hem trobat i per a què serveix?
Aportacions bàsiques a la biologia de la reproducció
Testosterona
Mascles
Aromatasa
Estradiol
Femelles
Hem quantificat l’hermafroditisme en els peixos.
Hem trobat que l’aromatasa, l’enzim que
transforma les hormones masculines en
femenines, està implicada el responsable de la
formació dels ovaris a les femelles.
Hem començat a estudiar una nova proteïna, la
GPR54, que controla l’inici de la pubertat en tots
els vertebrats.
Creiem que hem descobert el mecanisme
molecular que connecta temperatura i proporció
de sexes en les poblacions on la temperatura
determina aquesta proporció.
Control de la reproducció en cultius marins
Cada cop depenem més de l’aqüicultura per al
subministrament de peixos. Moltes espècies tenen
problemes de reproducció en captivitat o a vegades
un sexe creix més ràpid que l’altre. Entendre la
formació i maduració de la gònada és essencial per al
desenvolupament de mètodes de control de la
reproducció en aqüicultura.
Proporció de sexes (femelles:mascles) segons la temperatura
i l’estadi del desenvolupament on s’aplica
Temperatura Larves Juvenils Adults
Baixa (15 ºC) 100:0 75:25 50:50
Normal (18 ºC) 50:50 50:50 50:50
Alta (21 ºC) 0:100 25:75 50:50
Ús de gònades de peixos com a indicadors de contaminació
Molts rius i zones litorals estan contaminats. Alguns tòxics presents
en aigües on es reprodueixen i creixen els peixos els provoquen
alteracions que es manifesten en les gònades quan són adults. Es
generen intersexes, peixos amb gònades d’ambdós sexes. En la
fotografia s’observa una gònada de mascle feminitzat per
contaminants, amb esperma i ous a la vegada.
Temperatura, llum,
menjar, estrès, etc.
GPR54
En algunes espècies, mitjançant el control
tèrmic podem afavorir el sexe que més
convingui. Hem desenvolupat un mètode
per obtenir el màxim nombre de femelles,
el sexe que més creix, en els cultius de
llobarro.
Contribució a entendre les conseqüències del canvi climàtic
Cervell
GnRH
FSH, LH
Pubertat
Kiss-1
L’escalfament dels oceans pel canvi climàtic ja està afectant la
distribució d’algunes espècies. Aquest escalfament pot afectar també
la proporció de sexes dels peixos? Tot i que ja ho hem demostrat al
laboratori (vegeu Control de la reproducció en cultius marins), ara el
repte és esbrinar si també passa en el medi natural. La proporció de
sexes determina el potencial reproductor de les poblacions de peixos
i la seva renovació, una cosa molt important per a la pesca!