Sistemas diferentes de determinação sexual em duas espécies de minnow eurasiáticas (Phoxinus) intimamente relacionadas

Por que peixes pequenos de rio importam

Os minnows eurasiáticos são peixes de água doce pequenos e familiares, mas escondida em seu DNA há uma história surpreendentemente dramática. Este estudo mostra que duas espécies de minnow intimamente relacionadas, que vivem lado a lado em rios europeus e até podem formar híbridos, na verdade usam sistemas genéticos diferentes para decidir se um embrião se desenvolverá como macho ou fêmea. Essa diferença discreta em seus cromossomos pode ajudar a manter as espécies separadas e oferece uma janela sobre como novas espécies se formam.

Dois minnows parecidos, dois manuais ocultos

Os pesquisadores focaram em duas espécies: Phoxinus phoxinus, comum nos sistemas dos rios Mosa e Reno, e Phoxinus csikii, encontrado principalmente no Danúbio e em partes do Reno. Esses minnows frequentemente compartilham águas, e híbridos já foram registrados, ainda que os limites exatos entre as espécies permaneçam pouco definidos. Como a determinação sexual pode evoluir rapidamente e influenciar se híbridos são férteis, a equipe buscou descobrir como a determinação sexual de cada espécie é geneticamente definida. Primeiro confirmaram, usando DNA mitocondrial de dezenas de peixes, que suas amostras de fato se agrupavam em dois clusters genéticos claros correspondendo às duas espécies nomeadas, justificando uma análise detalhada genoma a genoma por espécie.

Espiando o genoma em busca de pistas

Os cromossomos sexuais em mamíferos e aves são fáceis de identificar: o X e Y, ou Z e W, diferem em tamanho e conteúdo. Em muitos peixes, no entanto, os cromossomos sexuais ainda parecem quase idênticos, tornando-os difíceis de detectar apenas ao microscópio. Para contornar isso, os pesquisadores sequenciaram genomas completos de machos e fêmeas identificados de ambas as espécies de minnow. Depois usaram várias estratégias complementares. Uma comparou a cobertura do DNA entre os sexos, o que pode sinalizar grandes trechos de cromossomo presentes principalmente em machos ou fêmeas. Outra varreu milhões de variantes genéticas, procurando posições onde um sexo é majoritariamente heterozigoto (carrega duas versões diferentes) enquanto o outro é homogêneo. Uma terceira abordagem, mais flexível, contou fragmentos curtos de DNA chamados k-mers diretamente dos dados brutos, procurando sequências que aparecem majoritariamente em um dos sexos sem depender fortemente de um genoma de referência já existente.

Uma espécie com determinação male‑based, outra female‑based

Para P. phoxinus, os padrões convergiram: os machos apresentaram mais variantes mistas e sequências de DNA únicas em duas pequenas regiões, uma no cromossomo 3 e outra no cromossomo 12. Em populações fluviais do Reno, a região do cromossomo 3 separou mais claramente machos de fêmeas, enquanto no Mosa a região do cromossomo 12 teve papel mais forte. Em ambas as áreas, os machos tendiam a ter duas versões diferentes do DNA, enquanto as fêmeas apresentavam cópias correspondentes. Essa assinatura aponta para um sistema clássico XX/XY, em que os machos carregam o cromossomo sexual distinto. Dentro dessas regiões, a equipe encontrou genes relacionados ao desenvolvimento dos espermatozoides, ao crescimento celular e a pigmentação sutil — características que podem estar fortemente ligadas ao sexo.

Em P. csikii, a história se inverteu. Varreduras tradicionais baseadas em variantes, que dependiam mais do genoma de referência de P. phoxinus, não identificaram uma região claramente ligada ao sexo, provavelmente porque muitas sequências específicas das fêmeas estão ausentes naquele genoma de referência. Mas a análise de k-mers, que trabalha diretamente com as leituras brutas, mostrou um forte conjunto de fragmentos de DNA exclusivos das fêmeas próximo ao início do cromossomo 3. Lá, as fêmeas eram majoritariamente heterozigotas em certas posições, enquanto os machos apresentavam cópias correspondentes. Esse padrão é a marca de um sistema ZZ/ZW, em que as fêmeas têm o cromossomo sexual distinto. Genes nessa região estavam ligados a respostas ao estresse, membranas celulares e vias hormonais importantes para a função ovariana, novamente coerentes com um papel na sexualidade e reprodução.

Como regras sexuais diferentes podem manter as espécies separadas

O fato de dois minnows tão intimamente relacionados usarem sistemas sexuais opostos — um baseado no macho (XX/XY), outro baseado na fêmea (ZZ/ZW) — destaca o quão flexível a determinação sexual pode ser em peixes. Quando espécies com sistemas diferentes se cruzam, seus descendentes podem herdar combinações incomuns de cromossomos sexuais que não se pareiam ou funcionam bem. Isso pode causar razões sexuais enviesadas, infertilidade ou baixa sobrevivência, todos atuando como barreiras à mistura dos reservatórios genéticos das espécies. Os autores sugerem que esses sistemas sexuais contrastantes podem, portanto, ajudar a manter ou até promover o isolamento reprodutivo entre P. phoxinus e P. csikii, apesar de suas áreas de ocorrência se sobreporem. Em resumo, ao revelar como esses minnows decidem quem é macho e quem é fêmea, o estudo também ilumina como novas espécies surgem e se mantêm distintas em redes fluviais densamente povoadas.

Citação: 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

Palavras-chave: determinação sexual, minnows eurasiáticos, cromossomos de peixes, hibridização, especiação