miniatura|O éxito reprodutivo do sexo en animais: a fusión dun espermatozoide e un óvulo, que ó unirse crean un cigoto. En bioloxía, o sexo é un proceso de combinación e mestura de trazos xenéticos a miúdo dando por resultado a especialización de organismos en variedades feminina e masculina (coñecidas como sexos). A reprodución sexual implica a combinación de células especializadas chamadas gametos para formar fillos que herdan o material xenético, e polo tanto os trazos e natureza de ambos pais. Os gametos poden ser idénticos en forma e función (isogametos), pero nalgúns casos evolucionaron cara a unha asimetría de tal xeito que hai dous tipos de gametos específicos por sexo (heterogametos): os gametos masculinos son pequenos, móbiles, e optimizados para o transporte da súa información xenética a certa distancia; mentres que os gametos femininos son grandes, non móbiles e conteñen os nutrientes precisos para o desenvolvemento do novo organismo.
O sexo dun organismo defínese polos gametos que produce: os de sexo masculino producen gametos masculinos (espermatozoides) mentres que os de sexo femininos producen gametos femininos (óvulos), os organismos individuais que producen tanto gametos masculinos como gametos femininos denomínanse hermafroditas. Na especie humana hai varios casos que son semellantes ó hermafroditismo, pero o termo máis correcto para referirse a unha persoa con estas condicións é intersexual. Acotío, as diferenzas físicas asócianse co sexo do organismo; este dimorfismo sexual pode reflectirse nas presións reprodutivas diferentes de cada sexo.
Etimoloxía O termo «sexo» deriva do latín sexus, por sectus, «sección, separación» e aparece empregado por vez primeira en De inventione I de Cicerón.
Introdución Unha das propiedades básicas da vida é a reprodución, a capacidade de crear novos individuos, e o sexo é un aspecto particular deste proceso. A vida evolucionou dende etapas simples a outras máis complexas, ao igual que os mecanismos de reprodución. Inicialmente a reprodución era un proceso de replicación que consistiu en producir novos individuos que contivesen a mesma información xenética que o individuo orixinal ou nai. Este modo de reprodución chámase reprodución asexual e aínda é amplamente común entre as especies, particularmente as unicelulares pero tamén é de moitos organismos pluricelulares que incluso teñen reprodución sexual. Na reprodución sexual, o material xenético da descendencia procede de dous individuos diferentes. As bacterias reprodúcense de xeito asexual, pero sofren un proceso polo cal unha parte do material xenético dun doador individual transfírese a outro receptor.
Ignorando os intermediarios, a distinción básica entre reprodución asexual e sexual é a forma en que se procesa o material xenético. Normalmente, antes dunha división asexual, unha célula duplica o seu contido de información xenética e despois divídese. Este proceso de división celular chámase mitose. Na reprodución sexual, hai tipos especiais de células que se dividen sen duplicar previamente o seu material xenético, nun proceso chamado meiose. As células resultantes chámanse gametos e conteñen só a metade do material xenético das células nai. Estes gametos son as células preparadas para a reprodución sexual do organismo. O sexo comprende os mecanismos que permiten a reprodución sexual. Iso evolucionou de par ao sistema de reprodución, comezando por gametos similares (isogamia) e pasando a sistemas con diferentes tipos de gametos, como os que inclúen un gameto feminino grande (óvulo) e un gameto masculino pequeno (esperma).
En organismos complexos, os órganos sexuais son as partes que interveñen na produción e intercambio de gametos na reprodución sexual. Moitas especies, tanto vexetais como animais, teñen especialización sexual e as súas poboacións divídense en individuos masculinos e femininos. Pola contra, tamén hai especies nas que non hai especialización sexual e un mesmo individuo contén tanto órganos reprodutivos masculinos como femininos: os hermafroditas. Isto é moi frecuente nas plantas.
Evolución
A reprodución sexual evolucionou probablemente hai aproximadamente mil millóns de anos entre os primeiros eucariotas unicelulares. A razón da evolución do sexo e as razóns que sobrevivise ata a actualidade aínda é unha cuestións en debate. Algunhas das moitas teorías máis aceptadas inclúen a que o sexo cree variacións entre a descendencia, que o sexo axude a propagar características vantaxosas, que o sexo axude a eliminar aquelas desfavorables e que o sexo facilite a reparación do ADN da liña xerminal.
A reprodución sexual é un proceso propio dos eucariotas, que organismos con células cun núcleo e mitocondrias. Esta non só se limita aos os animais, plantas e fungos, senón que outros eucariotas, como por exemplo o parasito da malaria, tamén teñen reprodución sexual. E, aínda que non é o mesmo que unha reprodución sexual, algunhas bacterias usan a conxugación para transferir material xenético entre células, o cal tamén resulta na mestura de características xenéticas.
A característica que define a reprodución sexual nos eucariotas é a diferenza entre os gametos e a natureza binaria da fecundación. Unha multiplicidade nos tipos de gametos dunha especie seguiríase considerando unha forma de reprodución sexual. Porén, non se coñece ningún terceiro tipo de gameto nin en plantas nin en animais pluricelulares.
A evolución do sexo xurdiu durante a transición entre procariotas e os primeiros estadios de eucariota, e tamén a orixe da determinación cromosómica sexual puido acontecer axiña na evolución dos eucariotas. Nos animais hai catro sistemas de determinación do sexo, que dependen dun cromosoma en particular:
No sistema de determinación sexual X0 os machos teñen un cromosoma X (X0), mentres que as femias teñen dous (XX). Este sistema atópase na maioría dos arácnidos, insectos como o peixe prateado (Apterygota), as libélulas (Paleoptera) e os saltóns (Exopterygota), e algúns nematodos, crustáceos e gasterópodos. No sistema de determinación sexual Z0 os machos teñen dous cromosomas Z e as femias só un. Este sistema dáse en varias especies de avelaíñas. No sistema de determinación sexual ZW os machos teñen dous cromosomas Z, mentres que as femias teñen un cromosoma Z e un cromosoma W. Polo tanto, é o gameto feminino o que determina o sexo da descendencia. Este sistema dáse nas aves, algúns peixes e algúns crustáceos. No sistema de determinación sexual XY as femias teñen dous cromosomas X, mentres que os machos teñen un cromosoma X e un cromosoma Y. Polo tanto, é o gameto masculino o que determina o sexo da descendencia. Este sistema é usado pola maioría dos mamíferos, pero tamén por algúns insectos.
Os par de cromosomas XW aviar e o XY dos mamíferos non comparten xenes. Unha comparación entre os sistemas de aves e humanos apunta a que o cromosoma Z apareceu dun xeito semellante ao cromosoma autosómico 9 en humanos. Ambos aspectos suxiren que os sistemas de determinación sexual ZW e XY non comparten unha orixe, senón que ambos pares de cromosomas sexuais derivan de cromosomas autosómicos dos devanceiros comúns das aves e dos mamíferos. De feito, constatouse que o cromosoma Z dos polo e o X dos ornitorrincos X apuntan a que ambos sistemas de determinación sexual están relacionados.
Reprodución sexual
miniatura|O ciclo de vida dos organismos con reprodución sexual pasando polas fases haploide e diploide.
A reprodución sexual nos eucariotas é un proceso polo cal os organismos producen descendencia que combina trazos xenéticos de ambos pais. Os cromosomas transmítense dunha xeración á outra neste proceso. Cada célula da descendencia ten a metade dos cromosomas da nai e a metade do pai.
Os trazos xenéticos están almacenados no ácido desoxirribonucleico (ADN) dos cromosomas — que ao se combinar cada tipo de cromosomas de cada ascendente, fórmase un organismo que contén un conxunto dobre de cromosomas. Esta etapa do dobre de cromosomas chámase "diploidía", mentres que a etapa de cromosoma único é a "haploidía". Os organismos diploides poden formar células haploides (gametos) que conteñen aleatoriamente un dos dous que forman cada un dos pares de cromosomas mediante o proceso de meiose.
A meiose implica tamén unha etapa de entrecruzamento cromosómico na que se intercambian rexións de ADN entre tipos de cromosomas coincidentes, formando un novo par de cromosomas mixtos. O sobrecruzamento e a fertilización (a recombinación de conxuntos individuais de cromosomas para facer un novo diploide) resultan nun novo organismo que contén un conxunto diferente de trazos xenéticos con respecto de calquera dos pais.
En moitos organismos a etapa haploide reduciuse a só a un gameto especializado na recombinación e formación dun novo organismo diploide. Nas plantas o organismo diploide produce esporas haploides que sofren a división celular para producir organismos haploides pluricelulares coñecidos como gametófitos, e que producen gametos haploides na súa madurez. En calquera dos casos, os gametos poden ser externamente similares, particularmente en tamaño (isogamia), ou poden ter unha evolución dunha asimetría tal que os gametos son diferentes entre si en tamaño e noutros aspectos (anisogamia).
Por convención, o gameto máis grande (chamado óvulo ou célula ovo) considérase femia, mentres que o gameto máis pequeno (chamado espermatozoide ou célula espérmica) considérase macho. Considerase que os individuos que produce gametos exclusivamente grandes son femia e os que produce gametos exclusivamente pequenos son machos.
Un individuo que produce os dous tipos de gametos é un hermafrodita. Nalgúns casos os hermafroditas son quen de se autofecundar e producir descendencia por si sós, sen un segundo organismo, e noutros non.
Animais
miniatura|Sírfidos apareándose.
A maioría dos animais con reprodución sexual pasan a vida na fase diploide, reducíndose a haploidía ao estadio de gametos unicelulares Os gametos dos animais teñen formas masculinas e femininas: os espermatozoides e os ovocitos. Estes gametos combínanse formando embrións que se converten nun novo organismo. O gameto masculino, os espermatozoide (que se producen nos testículos no caso dos vertebrados), é unha pequena célula que contén un único flaxelo longo que o propulsa.
Os espermatozoides son células extremadamente reducidas, carentes de moitos compoñentes celulares que serían necesarios para o desenvolvemento embrionario. Están especializados na mobilidade e dedícanse a buscar unha célula de óvulo e fusionarse con ela no proceso chamado "fertilización". Os gametos femininos son ovocitos (producidos en vertebrados dentro dos ovarios), ou grandes células inmóbiles que conteñen os nutrientes e compoñentes celulares necesarios para un futuro embrión en desenvolvemento. As células dos ovos adoitan asociarse a outras células que sustentan o desenvolvemento do embrión, formando un ovo. En troques, nos mamíferos o embrión fecundado desenvólvese dentro da femia, recibindo nutrición directamente da súa nai.
Os animais adoitan ser móbiles e buscar unha parella do sexo oposto para aparearse. Os animais que viven na auga poden aparearse usando unha fertilización externa, na que os óvulos e os espermatozoides son liberados ao exterior e combinándose directamente fóra, na auga circundante. Porén, a maioría dos animais que viven fóra da auga usan a fecundación interna, na que os espermatozoides se introducen directamente na femia, evitando así que os gametos se sequen.
Na maioría das aves tanto a excreción como a reprodución fanse a través dunha única abertura posterior, a chamada cloaca. As aves macho e femia achéganse e fan que toquen as cloacas para que se transferira o esperma, fan o chamado "bico cloacal".