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Keywords:

  • environmental sex reversal;
  • extinction;
  • population growth;
  • sex determination
  • Crecimiento poblacional;
  • determinación de sexo;
  • extinción;
  • reversión de sexo ambiental

Abstract: When sex determination in a species is predominantly genetic but environmentally reversible, exposure to (anthropogenic) changes in the environment can lead to shifts in a population's sex ratio. Such scenarios may be common in many fishes and amphibians, yet their ramifications remain largely unexplored. We used a simple model to study the (short-term) population consequences of environmental sex reversal (ESR). We examined the effects on sex ratios, sex chromosome frequencies, and population growth and persistence after exposure to environmental forces with feminizing or masculinizing tendencies. When environmental feminization was strong, X chromosomes were driven to extinction. Analogously, extinction of normally male-linked genetic factors (e.g., Y chromosomes) was caused by continuous environmental masculinization. Although moderate feminization was beneficial for population growth in the absence of large viability effects, our results suggest that the consequences of ESR are generally negative in terms of population size and the persistence of sex chromosomes. Extreme sex ratios resulting from high rates of ESR also reduced effective population sizes considerably. This may limit any evolutionary response to the deleterious effects of ESR. Our findings suggest that ESR changes population growth and sex ratios in some counter-intuitive ways and can change the predominant factor in sex determination from genetic to fully environmental, often within only a few tens of generations. Populations that lose genetic sex determination may quickly go extinct if the environmental forces that cause sex reversal cease.

Resumen: Cuando la determinación del sexo en una especie es predominantemente genética pero ambientalmente reversible, la exposición a cambios (antropogénicos) en el ambiente puede llevar a cambios en la proporción de sexos de una población. Tales escenarios pueden ser comunes en muchos peces y anfibios, pero sus ramificaciones están muy poco exploradas. Utilizamos un modelo simple para estudiar las consecuencias poblacionales (corto plazo) de la reversión de sexo ambientalmente inducida (RSA). Examinamos los efectos sobre la proporción de sexos, frecuencias de cromosomas sexuales y el crecimiento y persistencia de la población después de la exposición a fuerzas ambientales con tendencias feminizantes o masculinizantes. Cuando la feminización ambiental era fuerte, los cromosomas X eran llevados a la extinción. Análogamente, la extinción de factores normalmente ligados a machos (e. g., cromosomas Y) fue provocada por la masculinización ambiental continua. Aunque la feminización moderada fue benéfica para el crecimiento poblacional en la ausencia de efectos notables sobre la viabilidad, nuestros resultados sugieren que las consecuencias de RSA son generalmente negativas en términos del tamaño poblacional y la persistencia de cromosomas sexuales. Las proporciones de sexo extremas resultantes de las altas tasas de RSA también redujeron considerablemente el tamaño poblacional efectivo. Esto puede limitar cualquier respuesta evolutiva a los efectos deletéreos de RSA. Nuestros resultados sugieren que la RSA cambia el crecimiento poblacional y la proporción de sexos de manera contra intuitiva y que puede cambiar el factor predominante en la determinación del sexo de genético a completamente ambiental, a menudo en sólo unas decenas de generaciones. Las poblaciones que pierden la determinación genética del sexo pueden extinguirse rápidamente si cesan las fuerzas ambientales que provocan la reversión de sexo.