Diferentes sistemas de determinación sexual en dos especies estrechamente emparentadas de vairón euroasiático (Phoxinus)

Por qué importan estos diminutos peces de río

Los vairones euroasiáticos son peces de agua dulce pequeños y familiares, pero en su ADN se esconde una historia sorprendentemente dramática. Este estudio muestra que dos especies de vairón estrechamente emparentadas, que conviven en ríos europeos e incluso pueden hibridar, utilizan en realidad sistemas genéticos distintos para decidir si un embrión se desarrolla como macho o hembra. Esa diferencia silenciosa en sus cromosomas puede ayudar a mantener separadas a las especies y ofrece una ventana sobre cómo se forman especies nuevas.

Dos vairones parecidos, dos manuales de reglas ocultos

Los investigadores se centraron en dos especies: Phoxinus phoxinus, frecuente en las cuencas de los ríos Mosa y Rin, y Phoxinus csikii, presente sobre todo en el Danubio y en partes del Rin. Estos vairones a menudo comparten hábitats y se han documentado híbridos, pero los límites exactos entre las especies siguen siendo difusos. Dado que la determinación del sexo puede evolucionar con rapidez e influir en la fertilidad de los híbridos, el equipo se propuso averiguar cómo se determina genéticamente el sexo en cada especie. Primero confirmaron, usando ADN mitocondrial de decenas de ejemplares, que sus muestras encajaban en dos grupos genéticos claros que correspondían a las dos especies nombradas, lo que justificó un análisis genómico detallado por especie.

Escudriñando el genoma en busca de pistas

Los cromosomas sexuales en mamíferos y aves son fáciles de identificar: la X y la Y, o la Z y la W, difieren en tamaño y contenido. En muchos peces, sin embargo, los cromosomas sexuales siguen pareciendo casi idénticos, lo que dificulta su detección solo con el microscopio. Para sortear esto, los investigadores secuenciaron genomas completos de machos y hembras identificados de ambas especies de vairón. A continuación emplearon varias estrategias complementarias. Una comparó la cobertura del ADN entre sexos, lo que puede señalar grandes fragmentos de cromosoma presentes principalmente en machos o en hembras. Otra exploró millones de variantes genéticas, buscando posiciones en las que un sexo muestra heterocigosidad mientras el otro es uniforme. Una tercera aproximación, más flexible, contó fragmentos cortos de ADN llamados k-mers directamente a partir de los datos en bruto, buscando secuencias que aparezcan mayoritariamente en un sexo sin depender en exceso de un genoma de referencia existente.

Una especie con determinación por machos, otra por hembras

En P. phoxinus, los patrones convergieron: los machos mostraron más variantes mixtas y secuencias de ADN únicas en dos regiones pequeñas, una en el cromosoma 3 y otra en el cromosoma 12. En poblaciones fluviales del Rin, la región del cromosoma 3 separó con mayor claridad machos y hembras, mientras que en el Mosa la región del cromosoma 12 desempeñó un papel más destacado. En ambas zonas, los machos tendían a tener dos versiones diferentes del ADN, mientras que las hembras presentaban copias coincidentes. Esta firma apunta a un sistema clásico XX/XY, en el que los machos portan el cromosoma sexual distinto. Dentro de esas regiones, el equipo encontró genes vinculados al desarrollo del esperma, al crecimiento celular y a la coloración sutil, rasgos que pueden estar estrechamente ligados al sexo.

En P. csikii, la historia se invirtió. Los análisis tradicionales basados en variantes, que dependían más del genoma de referencia de P. phoxinus, no detectaron una región ligada al sexo de forma clara, probablemente porque muchas secuencias específicas de las hembras faltan en ese genoma de referencia. Pero el análisis de k-mers, que trabaja directamente con las lecturas en bruto, mostró un grupo fuerte de fragmentos de ADN exclusivos de las hembras cerca del inicio del cromosoma 3. Allí, las hembras eran mayoritariamente heterocigotas en ciertas posiciones, mientras que los machos tenían copias coincidentes. Este patrón es característico de un sistema ZZ/ZW, en el que las hembras portan el cromosoma sexual distinto. Los genes en esa región se relacionaron con respuestas al estrés, membranas celulares y vías hormonales importantes para la función ovárica, lo que de nuevo encaja con un papel en el sexo y la reproducción.

Cómo distintas reglas sexuales pueden separar a las especies

Que dos vairones tan estrechamente emparentados usen sistemas sexuales opuestos —uno dependiente del macho (XX/XY) y otro dependiente de la hembra (ZZ/ZW)— destaca la gran flexibilidad de la determinación sexual en los peces. Cuando especies con sistemas diferentes se cruzan, su descendencia puede heredar combinaciones inusuales de cromosomas sexuales que no se emparejan o funcionan bien. Esto puede provocar ratios de sexos desajustados, infertilidad o baja supervivencia, factores que actúan como barreras al intercambio genético entre especies. Los autores sugieren que estos sistemas sexuales contrastantes pueden, por tanto, ayudar a mantener o incluso promover el aislamiento reproductivo entre P. phoxinus y P. csikii, a pesar de sus áreas de distribución superpuestas. En resumen, al descubrir cómo estos vairones determinan quién es macho y quién es hembra, el estudio también arroja luz sobre cómo surgen y permanecen distintas las especies en redes fluviales concurridas.

Cita: Oriowo, T.O., Smith, S.H., Thorman, J. et al. Different sex determination systems in two closely related Eurasian minnow (Phoxinus) species. Heredity 135, 259–270 (2026). https://doi.org/10.1038/s41437-026-00827-8

Palabras clave: determinación sexual, vairones euroasiáticos, cromosomas de peces, hibridación, especiación