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Aunque es habitual que los peces machos desempeñen el papel de padres dominantes, el embarazo masculino es un proceso complejo exclusivo de la familia de peces Syngnathidae, que incluye a los peces pipa, los caballitos de mar y los dragones de mar. El investigador de biología evolutiva de la Universidad de Texas A&M, Adam Jones, y sus colegas en su laboratorio, están estudiando los efectos del embarazo masculino en los roles sexuales y la selección sexual de las parejas, y tratan de entender cómo evolucionaron las novedosas estructuras corporales necesarias para el embarazo masculino. Con ello, los investigadores esperan comprender mejor los mecanismos evolutivos responsables de los cambios en la estructura de los organismos a lo largo del tiempo.
«Estamos utilizando los caballitos de mar y sus parientes para abordar una de las áreas de investigación más apasionantes de la biología evolutiva moderna: el origen de los rasgos complejos», dijo Jones. «La bolsa de cría de los caballitos de mar y las agujas de mar, donde las hembras depositan los huevos durante el apareamiento, es un rasgo novedoso que ha tenido un enorme impacto en la biología de la especie, ya que la capacidad de los machos de quedarse embarazados ha cambiado por completo la dinámica de apareamiento».»
Cuando los caballitos de mar se aparean, la hembra introduce su ovipositor en la bolsa de cría del macho (una estructura externa que crece en el cuerpo del macho) y deposita sus huevos no fecundados en la bolsa. A continuación, el macho libera esperma en la bolsa para fecundar los huevos. «No sería tan interesante si la bolsa de cría fuera sólo un colgajo de piel en el que las hembras depositan los huevos de los peces normales y éstos se desarrollan en la bolsa en lugar de en el fondo marino», dijo Jones. «Pero el embarazo del macho en algunas especies de caballitos de mar y peces pipa es fisiológicamente mucho más complejo que eso».»
Después de que la hembra deposita sus huevos no fertilizados en el macho, la cáscara exterior de los huevos se rompe, y el tejido del macho crece alrededor de los huevos en la bolsa. Tras fecundar los huevos, el macho controla estrechamente el entorno prenatal de los embriones en su bolsa. El macho mantiene el flujo de sangre alrededor de los embriones, controla las concentraciones de sal en la bolsa y proporciona oxígeno y nutrición a las crías en desarrollo a través de una estructura similar a la placenta hasta que da a luz.
El embarazo del macho tiene interesantes implicaciones para los roles sexuales en el apareamiento, explicó Jones, porque en la mayoría de las especies, los machos compiten por el acceso a las hembras, por lo que normalmente se ve la evolución de los rasgos sexuales secundarios en los machos (por ejemplo, la cola del pavo real o la cornamenta en los ciervos). Pero en algunas especies de peces pipa, los roles sexuales se invierten porque los machos se quedan embarazados y el espacio de la bolsa de cría es limitado. Así que las hembras compiten por el acceso a los machos disponibles y, por lo tanto, los rasgos sexuales secundarios (como la ornamentación de colores brillantes) evolucionan en las hembras de las agujas de mar en lugar de en los machos.
Para estudiar el comportamiento de apareamiento de los caballitos de mar y los peces pipa, el laboratorio de Jones utiliza marcadores moleculares para el análisis forense de la maternidad con el fin de averiguar la madre de las crías de un macho. El laboratorio descubrió que los peces pipa del golfo se aparean según el sistema de «poliandria clásica», en el que cada macho recibe huevos de una sola hembra por embarazo, pero las hembras pueden aparearse con múltiples machos. Debido a que las hembras atractivas pueden aparearse varias veces, este sistema da lugar a una competencia muy fuerte en la selección sexual, y las hembras del pez pipa del golfo han desarrollado fuertes rasgos sexuales secundarios, dijo Jones.
Los caballitos de mar, sin embargo, son monógamos dentro de una temporada de cría, y cada caballito de mar sólo se aparea con otro caballito de mar. En este sistema, si hay igual proporción de sexos, no hay tanta competencia entre las hembras porque hay suficientes parejas para todos, explicó Jones. Así que los caballitos de mar no han desarrollado los fuertes rasgos sexuales secundarios que tienen los peces pipa.
El embarazo de los machos también da lugar a una inversión de los comportamientos relacionados con el sexo, dijo Jones. «Las hembras muestran un comportamiento competitivo que normalmente es un atributo de tipo masculino, y los machos terminan siendo exigentes, lo que normalmente es un atributo más de tipo femenino», dijo. Su laboratorio estudia los pasos evolutivos que conducen a esa inversión del comportamiento y el papel que desempeñan las hormonas en el cambio.
El laboratorio de Jones también estudia cómo evolucionó la bolsa de cría en los caballitos de mar y los peces pipa. «Una gran pregunta en biología evolutiva es cómo una estructura novedosa consigue todos los genes y partes necesarias para funcionar», dijo Jones. «Así que estamos tratando de entender cómo la bolsa de cría y los genes necesarios para el embarazo masculino surgieron a lo largo del tiempo evolutivo».»
Una de las cosas interesantes de la bolsa de cría es que parece haber evolucionado de forma independiente en múltiples ocasiones. Hay dos linajes principales de caballitos de mar y peces pipa -el que cría por el tronco y el que cría por la cola- y la estructura de la bolsa de cría evolucionó de forma independiente en cada uno de estos grupos, dijo Jones.
Otra área que el laboratorio de Jones está investigando es la de los pasos evolutivos que llevaron a la forma general única de los caballitos de mar. «¿Cómo se pasa de ser simplemente un pez de aspecto normal a ser algo realmente inusual como un caballito de mar?» dijo Jones. «Hay muchos pasos evolutivos involucrados en eso».
Jones explicó que el primer paso en el proceso evolutivo fue el alargamiento del cuerpo del pez, que el laboratorio está estudiando actualmente. El siguiente paso fue la adición de otras características estructurales únicas que poseen los caballitos de mar, como la flexión del pez en su forma única. La cabeza de un caballito de mar es inusual porque, a diferencia de la mayoría de los peces, la cabeza de un caballito de mar forma un ángulo de 90 grados con respecto a su cuerpo, explicó Jones. Los caballitos de mar también tienen una cola prensil, lo que significa que, a diferencia de la mayoría de los peces, pueden utilizar su cola para agarrarse a las cosas.
«Todos estos son cambios interesantes, y estamos interesados en estudiar cómo surgieron estos nuevos rasgos y los pasos evolutivos que condujeron a ellos», dijo Jones. «En última instancia, esperamos obtener conocimientos más profundos sobre algunos de los mecanismos evolutivos responsables de los increíbles cambios en la estructura de los organismos que se han producido durante la historia de la vida en la Tierra.»