Los pájaros, las abejas, los chimpancés, los humanos – todos lo hacemos, pero poca gente se da cuenta de que la reproducción sexual evolucionó por primera vez en criaturas muy diferentes a nosotros.
Entonces, ¿qué eran y cómo empezó todo? ¿Cuál es la verdadera historia de los pájaros y las abejas?
El inicio de la reproducción sexual siempre ha sido un rompecabezas para los científicos. Hoy en día, en la Tierra, el 99% de las criaturas multicelulares -los grandes organismos que podemos ver- se reproducen sexualmente. Todos tienen sus mecanismos únicos, pero el porqué de la evolución de este proceso es en realidad un tema de gran misterio.
Incluso para Darwin, el padre de la evolución, el sexo era confuso. Escribió en 1862: «No conocemos en lo más mínimo la causa final de la sexualidad; por qué deben producirse nuevos seres por la unión de los dos elementos sexuales. Todo el tema está aún oculto en la oscuridad».
Muchas especies están totalmente preocupadas por el sexo y harán todo lo posible por conseguir una pareja. El macho del pájaro de la enramada construye elaborados nidos para impresionar a las hembras; la cola de la hembra de la luciérnaga arde para atraer al macho; incluso el perfume producido por una flor es simplemente un truco inteligente para atraer a los insectos que recogerán el polen y luego se dirigirán a las plantas vecinas, fertilizándolas en el proceso.
Incluso con toda esta diversidad hipnótica, todos los organismos que se reproducen sexualmente siguen la misma ruta básica para hacer una nueva descendencia: dos miembros de la misma especie combinan su ADN para producir un nuevo genoma.
Antes de que el sexo evolucionara toda la reproducción se realizaba de forma asexual, lo que significa básicamente por división celular
Antes de que el sexo evolucionara toda la reproducción se realizaba de forma asexual, lo que significa básicamente por división celular – un organismo se parte literalmente por la mitad para formar dos.
Es un simple mecanismo de copia y división, y es algo que todas las bacterias, la mayoría de las plantas e incluso algunos animales hacen al menos en alguna ocasión.
El mecanismo de reproducción asexual es mucho más eficiente y menos desordenado que la reproducción sexual. Una especie asexual no tiene que perder tiempo y energía buscando e impresionando a una pareja, simplemente crece y se divide en dos. Contrasta esto con el problemático, y a veces peligroso, proceso de atraer a una pareja para la reproducción sexual.
Una especie asexual no tiene que perder tiempo y energía buscando e impresionando a una pareja
Y luego están los otros costes obvios del sexo. Unir trozos de dos genomas separados requiere un proceso diferente: hay que fecundar un óvulo. También significa que cada progenitor sólo transmite la mitad de sus genes a la descendencia. Los progenitores asexuales, por el contrario, producen una descendencia que es básicamente una copia de sí misma, lo que parece un enfoque mejor para un mundo en el que se nos dice que nuestros genes quieren garantizar su supervivencia de forma egoísta.
Entonces, teniendo todo esto en cuenta, ¿por qué tantas especies toman el largo y tortuoso camino de la reproducción sexual, cuando existe una vía directa? El sexo debe ofrecer alguna ventaja evolutiva que compense las desventajas obvias.
En 1886, el biólogo evolutivo alemán August Weismann propuso una de esas ventajas. Dijo que la reproducción sexual reorganiza los genes para crear «diferencias individuales» sobre las que actúa la selección natural. Básicamente, el sexo es una oportunidad para que dos organismos de la misma especie pongan en común sus recursos.
En algunos estudios se ha convencido a las especies que se reproducen asexualmente para que se conviertan en sexuales
Algunas de sus crías llevarán una mezcla beneficiosa de genes buenos de ambos padres, lo que significa que responderán mejor a las tensiones ambientales que dejarían a las especies asexuales en grave peligro. De hecho, el sexo puede incluso acelerar el ritmo de la evolución, una ventaja obvia si las condiciones ambientales también cambian rápidamente.
La prueba definitiva de estos beneficios del sexo proviene de estudios en los que se ha inducido a las especies que se reproducen asexualmente a convertirse en especies que se reproducen sexualmente. Los organismos unicelulares primitivos suelen funcionar bien con la reproducción asexual, pero si el estrés ambiental es elevado, pueden convertirse en especies sexuales.
El estrés ambiental puede ser cualquier cosa, desde un ligero cambio en el clima hasta la caída de un meteorito.
El origen de la reproducción sexual ha sido durante mucho tiempo un misterio, en parte porque observamos el mundo tal y como es ahora, en el que prosperan muchos organismos asexuales y algunos organismos que pueden reproducirse de ambas formas parecen seguir favoreciendo la reproducción asexual. Algunos de estos organismos son: la levadura, los caracoles, las estrellas de mar y los pulgones.
Pero, en realidad, el método de reproducción que eligen depende de las circunstancias ambientales que les rodean: la mayoría se reproducen sexualmente sólo en momentos de estrés y se reproducen asexualmente el resto del tiempo.
Pero el mundo primitivo era un lugar mucho más inhóspito, con un entorno que a menudo cambiaba muy rápidamente. En estas circunstancias, las altas tasas de mutación podrían haber forzado, en las condiciones adecuadas, a un organismo asexual a convertirse en sexual.
El registro fósil conservado en las rocas puede decirnos más sobre el origen de la reproducción sexual, pero los fósiles son escasos y difíciles de encontrar, por lo que es difícil saber exactamente qué ocurrió. Chris Adami, de la Universidad Estatal de Michigan, examina el proceso desde un punto de vista teórico.
El sexo significa elegir una buena pareja y, por tanto, elegir un futuro mejor para su descendencia
Adami explica que se puede considerar la evolución en términos de información: las cosas que hay que saber para poder sobrevivir. La evolución consiste en «preservar y adquirir información: cuanto más sabes, mejor eres», afirma.
Por tanto, se trata de un proceso de «aprendizaje»: un organismo «aprende» nueva información, especialmente en un entorno cambiante, y el organismo transmite esas lecciones (en su ADN) a la siguiente generación para ayudarla a sobrevivir.
El sexo permite que esto ocurra de manera más eficiente, ofreciendo una forma más fácil para que las especies «recuerden» información útil: está codificada en sus genes. Esto se debe a que el proceso implica la elección de una pareja sexual que, a su vez, ha alcanzado la madurez sexual tomando buenas decisiones. El sexo significa elegir una buena pareja y, por tanto, elegir un futuro mejor para su descendencia.
«La adquisición y el mantenimiento de la información son necesarios para que la evolución funcione: recordar lo antiguo e imaginar el futuro»
Este elemento de elección ayuda a explicar otro enigma: ¿por qué necesitamos a los machos? Si sólo la mitad de su descendencia -las hijas- producirá realmente descendencia, ¿por qué la evolución se molestó en tener hijos? ¿Por qué no hacer que toda la descendencia sea capaz de producir crías?
La solución de Darwin al misterio del macho fue sugerir que la selección natural no era la única presión evolutiva en el sexo. Había algo más, algo que Darwin llamó selección sexual. Esto es básicamente una preferencia de un sexo por ciertas características en individuos del otro sexo.
¿Por qué la evolución se molestó en los hijos? Por qué no hacer que toda la descendencia sea capaz de producir crías?
Un estudio publicado en 2015 encontró que es vital que los machos compitan por la reproducción y que las hembras elijan entre esos machos que compiten. La selección sexual mediante la existencia de dos sexos mantiene la salud de la población y la protección contra la extinción.
Ayuda a mantener la variación genética positiva en una población. Al competir con sus rivales y atraer a sus parejas en la lucha por la reproducción, un individuo tiene que ser bueno en la mayoría de las cosas, por lo que la selección sexual proporciona un filtro importante y eficaz para mantener y mejorar la salud genética de la población.
Los hallazgos ayudan a explicar por qué el sexo persiste como mecanismo dominante para producir descendencia. En última instancia, dicta quién consigue reproducir sus genes en la siguiente generación.
El sexo, tal y como lo conocemos, puede remontarse al menos hasta un pez primitivo
El sexo es una fuerza evolutiva muy extendida y poderosa, pero ¿cuándo se produjo realmente la evolución del sexo y qué tipos de criaturas fueron las primeras en empezar a practicarlo?
La mayoría de las personas pensantes aceptan la teoría de la evolución, según la cual los seres humanos evolucionaron a partir de un ancestro común que compartimos con los simios, los cuales, a su vez, evolucionaron a partir de organismos aún más primitivos. Estas ideas se remontan a 1871, cuando Darwin publicó La descendencia del hombre y la selección en relación con el sexo.
Sin embargo, la evolución del sexo tal y como la conocemos puede remontarse mucho más allá de nuestros antepasados simios. Se remonta al menos a un pez primitivo llamado Microbrachius dicki. La evidencia fósil de esto se encontró en rocas de 385 millones de años en Escocia.
«Microbrachius» significa «pequeños brazos», pero sólo recientemente los científicos se dieron cuenta de para qué servían estos pequeños brazos. Hay pequeñas ventosas en los brazos, y el análisis cuidadoso de los fósiles mostró que las versiones femeninas de los peces tenían pequeñas placas que bloqueaban las versiones masculinas en su lugar, no como el velcro: los brazos estaban involucrados en la reproducción sexual.
Para entender el verdadero origen de la reproducción sexual, sin embargo, tenemos que retroceder en el tiempo 1,2 mil millones de años
No cualquier tipo de reproducción sexual sin embargo. Estos peces fueron los primeros vertebrados que conocemos que se reprodujeron por fecundación interna, como los humanos. También fueron las primeras especies que mostraron lo que los biólogos llamaron dimorfismo sexual: los machos y las hembras tienen un aspecto diferente entre sí.
La mayoría de los peces actuales se reproducen liberando óvulos y esperma fuera del cuerpo. Los investigadores no están seguros de por qué M. dicki desarrolló un sistema de fecundación interna, pero el hecho de que lo hiciera allanó el camino para la reproducción sexual en su forma más conocida.
Para entender el verdadero origen de la reproducción sexual, sin embargo, tenemos que retroceder en el tiempo aún más. Sabemos que todos los organismos que se reproducen sexualmente derivan de un ancestro común, por lo que se trata de analizar las pistas que ofrece el escaso registro fósil para saber dónde y cuándo vivió ese ancestro.
Las rocas del Ártico canadiense contienen las pistas que los científicos están buscando. Las rocas se depositaron en ambientes marinos de marea hace 1.200 millones de años y contienen fósiles que nos hablan de la primera reproducción sexual.
Un fósil llamado Bangiomorpha pubescens es un organismo multicelular que se reprodujo sexualmente, la ocurrencia más antigua reportada en el registro fósil. B. pubescens no era un pez, ni siquiera un animal. Era una forma de alga roja o alga marina. Era un alga que tuvo sexo por primera vez.
La prueba de que estos fósiles se reproducían sexualmente es el hallazgo de que las esporas o células reproductoras que generaban tenían dos formas: macho y hembra. Hoy sabemos que las algas rojas carecen de esperma que nade activamente. Dependen de las corrientes de agua para transportar sus células reproductoras, que es probablemente como lo han estado haciendo durante los últimos 1.200 millones de años.
Las algas marinas fueron las primeras en tener sexo
Las algas rojas son uno de los grupos más grandes y antiguos de algas, con unas 5.000 a 6.000 especies de algas marinas predominantemente multicelulares, incluyendo muchas algas notables.
Son un grupo muy diverso, y han permanecido muy similares en apariencia durante 1.200 millones de años. Esta longevidad significa que pueden describirse como «fósiles vivientes»: son un vestigio del pasado que nos recuerda de dónde venimos.
Es el entorno inusualmente duro y cambiante en el que vivía B. pubescens lo que puede haber provocado la evolución del sexo hace 1.200 millones de años.
Galen Halverson, de la Universidad McGill de Montreal (Canadá), explica: «Con respecto al clima, parece que los fósiles de Bangiomorpha pubescens aparecieron más o menos cuando cientos de millones de años de relativa inmovilidad ambiental habían llegado a su fin. En esta época se observan importantes perturbaciones en los ciclos del carbono y del oxígeno, lo que sugiere importantes cambios ambientales»
En esta época el sexo era fundamental para el posterior éxito y evolución de los organismos multicelulares. Por tanto, estos fósiles marcan avances significativos en la evolución de la vida. Halverson añade: «Las conexiones entre la reproducción sexual, la multicelularidad, la oxigenación y el ciclo global del carbono siguen siendo nebulosas, pero es difícil no suponer que estos acontecimientos están estrechamente relacionados».
El estudio de estas rocas para comprender el tipo de entorno que permitió la evolución del sexo y, en consecuencia, para entender el origen de la multicelularidad en nuestro planeta, no sólo informa de nuestro pasado y de dónde venimos, sino también del potencial de evolución de la vida en otros planetas.
Es difícil imaginar que las algas sean las instigadoras de la revolución sexual, pero fueron estos significativos desarrollos evolutivos, hace 1.200 millones de años, los que prepararon el camino para la vida en la Tierra tal y como la conocemos.
Vivien Cumming está en Twitter e Instagram: @drvivcumming
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