El año pasado, me sorprendió descubrir que mi pato mandarín hembra se estaba convirtiendo en macho. Incluso siendo licenciado en zoología y alguien que ha tenido pájaros en una pajarera desde que tenía 10 años, no tenía ni idea de que esto pudiera ocurrir, así que me puse a investigar, y resulta que la forma en que las aves expresan su sexo es un asunto diabólicamente complejo.
Los patos mandarines son una pequeña especie de pato que anida en los árboles y que es originaria de China.
Se han mantenido en cautividad en el Reino Unido durante décadas después de que los cuidadores de aves se enamoraron del increíble plumaje de reproducción del macho.
Este plumaje es una característica sexual secundaria de los machos, y depende de la época del año, ya que los machos mudan a una coloración marrón apagada similar a la de las hembras en otoño.
Mi hembra, que estaba felizmente emparejada con un mandarín macho en mi pajarera, se resistió a esta tendencia haciendo crecer las plumas del macho. ¿Qué pasó?
Para averiguar lo que realmente estaba ocurriendo, es importante saber qué define a un macho y a una hembra.
Investigamos los patos mandarines después de que Du de Singapur nos preguntara: «¿Por qué hay machos y hembras?» Si tienes una pregunta sobre ciencia que quieres que BBC CrowdScience investigue, ponte en contacto a través del siguiente formulario.
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Se podría pensar que las características sexuales -la presencia de un pene, o de glándulas mamarias, o de un plumaje colorido- podrían determinar a los machos y a las hembras, pero cuando se trata del sexo, el tamaño lo es todo.
La reproducción sexual se produce casi siempre a través de la combinación de una célula grande y otra pequeña, cada una de las cuales contiene la mitad de la información genética habitual de dos individuos de la misma especie.
Un macho es simplemente el individuo que aporta la más pequeña de las dos células, mientras que una hembra aporta la más grande. Pero el control genético de qué individuo proporciona la célula reproductiva más grande y la más pequeña -y las características sexuales correspondientes- difiere enormemente entre mamíferos, aves, reptiles, peces e insectos.
Tanto en los mamíferos como en las aves, los cromosomas dictan el sexo. Los seres humanos tienen 23 pares de estos paquetes de ADN agrupados en cada célula del cuerpo, y el sexo está determinado por el último par conocido como X e Y.
La presencia de un cromosoma Y en los seres humanos conduce al desarrollo de un hombre (XY), mientras que las mujeres tienen un cromosoma X repetido (XX).
Los caracteres sexuales masculinos codificados en el cromosoma Y provocan la producción de testosterona, que suprime el desarrollo de pechos y caderas más anchas. Por lo tanto, se puede decir que el sexo femenino es el sexo por defecto en los humanos.
Pero para entender por qué las hembras de pato pueden empezar a revertir a una apariencia masculina, es importante darse cuenta de que su sistema de determinación del sexo está invertido en comparación con los mamíferos.
Los cromosomas sexuales de las aves se conocen como Z y W, y la presencia de un cromosoma W provoca el desarrollo de una hembra (ZW). Sin éste, se desarrollan las características masculinas (ZZ); y así, para las aves, el macho es el sexo por defecto.
Los patos mandarines machos desarrollan sus increíbles naranjas, verdes y rojos cuando empiezan a tener que cortejar a su pareja femenina cada otoño. Así que el pasado mes de octubre, vi el desarrollo normal de mi propio pato mandarín macho, pero teniendo sólo un macho, no esperaba que su compañera empezara a desarrollar las clásicas plumas de vela naranja que distinguen a los machos.
Las características masculinas están controladas por ese cromosoma Z y los «genes masculinos» que contiene. Pero teniendo las hembras también un cromosoma Z, ¿qué le impide desarrollar el colorido plumaje del macho cada año?
La respuesta está en su ovario. Casi todas las aves desarrollan un solo ovario funcional que bombea hormonas femeninas, incluyendo el estrógeno. En las aves acuáticas es el ovario izquierdo el que funciona, mientras que el ovario del lado derecho sigue siendo una diminuta bola de células.
El estrógeno liberado por el ovario que funciona inhibe los genes del cromosoma Z que activarían las hormonas masculinas, y las características masculinas. Así que el estrógeno en las aves es la hormona sexualizante.
El estrógeno en las aves tiene una función similar pero opuesta a la que vemos con la testosterona humana, que restringe la producción de hormonas femeninas.
Fallo de un solo punto
Con un solo ovario, las aves hembras tienen todos sus huevos en una sola cesta. Y a veces ese ovario puede morir por infección, enfermedad o lesión.
Y sin repuesto, la pérdida del ovario detiene por completo la liberación de estrógenos, eliminando la hormona que suprime los genes masculinos del cromosoma Z.
El plumaje masculino, por tanto, crece en la hembra en función de los cambios de estación. Pero nunca había considerado que mi pájaro estuviera cambiando algo más que el plumaje.
Eso fue hasta que hablé con el experto en aves Prof. Tim Birkhead.
Al haber sido profesor mío en la Universidad de Sheffield, sabía que lo que Tim no sabía sobre el sexo de las aves aún no se había descubierto.
Tim me dijo que en casos raros, después de la pérdida de las hormonas supresoras de estrógeno, el ovario derecho no desarrollado en el pato comienza a desarrollarse en respuesta a los genes masculinos en el cromosoma Z.
Esto se ha encontrado a través de la disección y varios experimentos para eliminar los ovarios de las aves vivas. Sin restringir las hormonas femeninas, las células del ovario vestigial del lado derecho se masculinizan y pueden desarrollarse en un testículo. Incluso se ha demostrado que este esperma es funcional y puede conducir a la fertilización exitosa de los huevos.
Resultado trágico
En un caso excepcional, un converso de hembra a macho -que resultó ser una gallina- engendró dos polluelos. Así que es posible que el cambio de sexo de hembra a macho se produzca de forma totalmente natural, y que se convierta en un macho plenamente activo desde el punto de vista reproductivo.
Pero con los cromosomas femeninos, ¿no significa eso que sigue siendo biológicamente hembra?
Aunque el pájaro ha cambiado de sexo físico, genéticamente mantiene sus cromosomas Z y W en cada célula. Así que aunque la disposición cromosómica afecta al desarrollo inicial de los caracteres sexuales, el cromosoma W tiene poco efecto en el sexo del pájaro después de la madurez. Y teniendo en cuenta que la definición de macho biológico sólo requiere la producción de la célula sexual más pequeña, el pájaro puede ser considerado biológicamente «macho».
Mi pareja de mandarines permaneció junta después del cambio de sexo de la hembra, y «él» nunca intentó emparejarse con una hembra. Pero nunca sabremos si pudieron resultar patitos.
Debido a la condición subyacente que causa la muerte del ovario, las aves que pasan por este cambio de sexo natural rara vez se mantienen saludables. Mi propio pato desarrolló una misteriosa enfermedad y murió después de unos seis meses del cambio de plumaje.
Pero descubrí algo increíble sobre las aves y el sexo, así que aunque su muerte fue trágica, su existencia fue una prueba de que en la naturaleza todo es posible.