Dinâmica evolutiva da determinação sexual em Branchiostoma belcheri impulsionada pela transposição repetida de um único gene novo

Como uma criaturinha marinha altera as regras de ser macho ou fêmea

Nos livros didáticos, o sexo costuma ser apresentado como uma questão simples de cromossomos X e Y, mas na maior parte do mundo vivo as regras são muito mais fluidas. Este estudo examina um pequeno animal parecido com peixe chamado anfioxo, parente próximo dos vertebrados, e revela um sistema inesperadamente dinâmico para decidir quem se torna macho ou fêmea. Ao seguir os movimentos de um único gene pelo genoma, os autores mostram como chaves determinantes do sexo podem nascer, mover-se e em parte perder sua função, tudo dentro de uma mesma espécie.

Um animal simples com um interruptor sexual complexo

Os anfioxos, ou lanceolados, vivem enterrados em areias rasas e ocupam uma posição-chave na árvore evolutiva entre invertebrados e vertebrados. Trabalhos anteriores mostraram que várias espécies de anfioxo, incluindo Branchiostoma belcheri, têm um sistema ZW, em que as fêmeas carregam cromossomos sexuais Z e W, mas esses cromossomos parecem quase idênticos ao microscópio. Isso dificulta localizar as regiões exatas de DNA que determinam o sexo. Usando montagens genômicas novas e de alta qualidade de vários indivíduos de B. belcheri, os pesquisadores reexaminaram onde se encontram as regiões determinantes do sexo e como elas diferem entre machos e fêmeas.

Um gene-chave, copiado e movido

A equipe se concentrou em um gene chamado tesD, que é ativo apenas nos testículos em três espécies de anfioxo. Usando edição gênica CRISPR na espécie relacionada B. floridae, eles eliminaram tesD. Machos genéticos que não possuíam tesD funcional deixaram de formar testículos e, em vez disso, desenvolveram ovários, permanecendo saudáveis por outro aspecto. Isso mostra que tesD é essencial e específico para o desenvolvimento masculino, atuando como um interruptor mestre na via que leva aos órgãos produtores de esperma. Curiosamente, genes semelhantes estão ausentes em vertebrados, o que sugere que esta é uma solução antiga dos cordados que foi posteriormente substituída em nossa própria linhagem.

Duas regiões exclusivas de fêmeas nascidas de DNA saltador

Em B. belcheri, os autores descobriram não uma, mas duas regiões femininas distintas no cromossomo 13. Ambas as regiões contêm cópias extras de tesD, nomeadas tesDwa e tesDwb. Essas cópias não surgiram por simples duplicação adjacente ao gene original; em vez disso, foram carregadas por fragmentos móveis de DNA chamados transposons, que podem recortar e colar-se pelo genoma. Uma região determinante de sexo foi inserida dentro de um gene chamado twai, e a outra inseriu-se na extremidade tardia de um gene chamado vps9c. Levantamentos genéticos e testes PCR direcionados mostraram que cerca de metade das fêmeas carregam a região mais antiga com tesDwa, e a outra metade carrega a região mais recente com tesDwb, enquanto os machos geralmente carecem de ambas.

Como cópias de genes ajudam a criar fêmeas

Ter cópias extras de um gene que promove o desenvolvimento masculino no cromossomo W feminino parece paradoxal. A solução está em como essas cópias são usadas. Nos ovários, as versões ligadas ao W tesDwa e tesDwb são lidas na direção oposta ao tesD autossômico original, produzindo longos RNAs não codificantes em vez de proteína. Esses longos RNAs são complementares à mensagem normal de tesD e são transcritos juntamente com seus genes hospedeiros, sugerindo que sequestram promotores locais. A presença desses RNAs antissenso correlaciona-se com o silenciamento do gene original tesD ao nível do DNA em fêmeas, conforme mostrado por ensaios de acessibilidade da cromatina. Na prática, as cópias ligadas ao W atuam como silenciadores, desligando o interruptor masculino e direcionando o desenvolvimento para ovários.

Quando o interruptor sexual salta e silencia

A região mais jovem que contém tesDwb ainda é móvel. Os transposons ao seu redor carregam estruturas de repetição intactas que sinalizam atividade recente, e os autores encontraram indivíduos onde esse cassette saltou do cromossomo W para cromossomos ordinários (autossomos), incluindo um telômero e um íntron de outro gene. Nessas novas localizações, porém, tesDwb não é transcrito, seu efeito de silenciamento sobre tesD se perde, e ele deixa de acompanhar o sexo. Cerca de 5–10% de machos e fêmeas carregam tais cópias “silenciosas”, ilustrando como módulos determinantes do sexo móveis podem se espalhar, tornar-se inativos e, possivelmente, ser substituídos ao longo do tempo evolutivo.

O que isso significa para a evolução do sexo

Para um não-especialista, a mensagem principal é que a determinação sexual não está fixada de uma vez por todas, mesmo dentro de uma única espécie. Em B. belcheri, um único gene que gera machos, tesD, foi copiado, movido por DNA saltador e reaproveitado para ajudar a formar fêmeas bloqueando sua própria atividade. Regiões determinantes de sexo antigas e novas coexistem agora, e a mais recente continua se movendo pelo genoma. Esse tipo de reorganização contínua pode ajudar a explicar por que muitos animais mantêm cromossomos sexuais que parecem ordinários, sem a forte degeneração vista nos cromossomos Y humanos, e oferece um instante vivo de como novos sistemas determinantes do sexo nascem e competem ao longo do tempo evolutivo.

Citação: Li, H., Liu, F., Li, J. et al. Evolutionary dynamics of sex determination in Branchiostoma belcheri driven by repeated transposition of a single novel gene. Nat Commun 17, 1616 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68322-6

Palavras-chave: determinação sexual, anfioxo, elementos transponíveis, lncRNA, genética evolutiva