Come allevare un Pomsky e altre domande su cani e sesso

Risolvi un puzzle sulle razze canine miste, sulla riproduzione sessuale e sulla pandemia COVID-19.

Il simpatico cucciolo nella foto sotto è l'ultima aggiunta alla mia famiglia allargata. Dax è un "Pomsky" – in parte Pomerania, in parte Siberian Husky. Il suo pedigree è l'argomento del nostro primo puzzle.

Puzzle 1

Dax è certificato per essere il 56% di husky siberiano e il 44% di Pomerania. Dato che un incrocio tra due purosangue è nominalmente considerato una miscela genetica uguale di entrambe le razze, come viene prodotta l'insolita composizione genetica di Dax? Qual è il numero più piccolo di generazioni necessarie per produrre la sua composizione genetica al punto percentuale più vicino? (Devi iniziare con i purosangue e incrociare la loro progenie solo l'uno con l'altro o con Poms o husky di razza pura.) Se c'è almeno un genitore di razza pura in ogni generazione, ci sono più husky di razza o Pomerania nella discendenza di Dax?

Puzzle 2

Supponiamo che Dax avesse un cugino, Max, che era il 60% di husky e il 40% di Pomerania. Qual è il numero più piccolo di generazioni che ci vorrebbe per produrre un cane come Max usando le stesse regole di Puzzle 1? In generale, qual è il numero più piccolo di generazioni necessarie per produrre un Pomsky con una determinata percentuale di "husky" rispetto al numero intero più vicino?

Ho menzionato sopra che un uguale contributo genetico da entrambi i genitori è vero solo "nominalmente". In realtà, solo la progenie femminile riceve un uguale mix di materiale genetico da entrambi i genitori. Che ci crediate o no, i maschi di specie di mammiferi ricevono più materiale genetico dalle loro madri di quanto non facciano dai loro padri! Questo perché i maschi ereditano un cromosoma X dalla madre e il cromosoma Y molto più piccolo dal padre. Le femmine, invece, ereditano i cromosomi X da entrambi i genitori. Entrambi i sessi ricevono anche una uguale quantità di materiale genetico come cromosomi non sessuali (autosomi) da entrambi i genitori.

Puzzle 3

La quantità totale di materiale genetico in un genoma può essere misurata contando il numero di coppie di basi di DNA in esso. Tutte le cellule delle femmine, ad eccezione delle cellule uovo, hanno due copie di ciascun cromosoma con un totale di circa 5 miliardi di paia di basi di DNA. Di questi, il 50% va a ogni progenie attraverso l'uovo. La progenie femminile riceve un uguale contributo genetico dallo sperma del padre, compresi tutti i cromosomi non sessuali e un altro cromosoma X. Per la progenie maschile, tuttavia, lo sperma trasporta il resto dei cromosomi e il cromosoma Y, che ha circa 100 milioni di coppie di basi in meno rispetto al cromosoma X. Sulla base di queste informazioni, quale percentuale del loro genoma i cani maschi ereditano effettivamente dalla madre? In che modo ciò influisce sulla risposta a Puzzle 1?

Questa non è solo curiosità accademica. Il fatto che le donne abbiano due cromosomi X, uno per ciascun genitore, mentre gli uomini ne hanno solo uno, è stato teorizzato come una delle ragioni per cui gli uomini hanno circa il doppio delle probabilità di morire di COVID-19 rispetto alle donne in tutto il mondo. Il cromosoma X ha geni che sono coinvolti nella risposta immunitaria e la doppia dose che le donne possiedono potrebbe dare loro un sistema immunitario più forte e diversificato .

Ecco un paio di altre domande stimolanti sulla pandemia di COVID-19 che potresti trovare interessanti da considerare.

Domanda 1

COVID-19 è noto per essere particolarmente devastante per i vecchi. I seguenti dati del CDC forniscono la ripartizione di circa 70.000 decessi COVID negli Stati Uniti per fascia d'età. Mostra che le persone di 85 anni o più sono le più vulnerabili. In questi dati, c'erano più maschi che femmine, sebbene il rapporto tra morti tra maschi e femmine fosse di circa 55:45, che è leggermente inferiore rispetto al resto del mondo.

Fascia di età No. of Deaths
Meno di 1 3
1-4 2
5-14 7
15-24 76
25-34 463
35-44 1.186
45-54 3.338
55-64 8312
65-74 14.447
75-84 18.621
Oltre 85 22.543

Tuttavia, quando le persone invecchiano, il numero di anni che possono aspettarsi di vivere diminuisce. Quale fascia di età nella tabella sopra ha perso la maggior parte degli anni di vita a causa di COVID? Prova a indovinare. Per capirlo con precisione, devi usare tabelle attuariali come questa , che mostra che un uomo di 62 anni ha un'aspettativa di vita media di altri 20 anni, mentre un 87enne può solo aspettarsi di vivere altri cinque anni in media. La risposta finale ti sorprende?

Domanda 2

La mia ultima domanda riguarda un'ipotesi che sembra fantastica ed è altamente speculativa:

Le pandemie potrebbero essere la ragione per cui i mammiferi si riproducono sessualmente anziché asessualmente? Le pandemie ci hanno fatto fare sesso?

Considera i seguenti punti:

  • La riproduzione asessuale è due volte più efficace della riproduzione sessuale, se tutti gli individui sono in grado di riprodursi, anziché solo metà della popolazione. Inoltre, elimina la seccatura di trovare un compagno (o imparare a usare un'app di incontri!). Un altro vantaggio è che nelle specie asessuali, solo un individuo può colonizzare rapidamente nuovi territori. Il serpente cieco Brahminy asessuato, che assomiglia più a un grande verme, è stato diffuso in sei continenti da singoli individui che fanno l'autostop in vasi di fiori!
  • Il sesso, naturalmente, aumenta la diversità genetica nella prole di un organismo, il che potrebbe renderli più in forma e più adattabili. Questo è utile, soprattutto in circostanze avverse. Ma l'efficienza della riproduzione asessuata spesso vince in altre occasioni. Come Christie Wilcox ha scritto in un recente articolo di Quanta , molti animali semplici usano la riproduzione sia asessuata che sessuale, usando quest'ultimo solo in tempi difficili.
  • La maggior parte delle lucertole può riprodursi in modo asessuato usando un processo chiamato partenogenesi , in cui una femmina può riprodursi senza il contributo genetico del maschio. Circa 50 tipi di lucertole si riproducono esclusivamente con mezzi asessuali (partenogenesi obbligatoria), oltre all'unica specie di serpente sopra menzionata.
  • Se i rettili possono farlo, perché non i mammiferi? Contrariamente a quanto ci si potrebbe aspettare, lo sperma non è assolutamente necessario affinché le uova di mammifero inizino a dividersi. Lo stimolo chimico giusto può causare un ovulo di mammifero in un laboratorio, anche umano, per iniziare a dividere e produrre un embrione senza sperma. Quindi ci deve essere una ragione evolutiva per cui i mammiferi hanno perso la capacità di attivare quei percorsi in modo naturale.
  • Una delle principali teorie alla base della necessità della riproduzione sessuale è l' ipotesi della Regina Rossa – l'idea che la riproduzione sessuale aiuti i grandi animali a fare un passo avanti rispetto agli agenti infettivi microscopici in rapida evoluzione.
  • Le pandemie sono i colpi di martello di tali infezioni e colpiscono grandi popolazioni di animali più volte al secolo. La devastante facilità con cui le pandemie livellano le popolazioni asessuali, come nel caso della carestia delle patate irlandese , è ben nota. Se la Morte Nera potesse uccidere il 30% -60% della popolazione umana geneticamente diversificata che riproduceva sessualmente in Europa nel 14 ° secolo, cosa avrebbe potuto fare con una versione asessuata di noi? Una popolazione asessuata equivale a mettere la stessa serratura genetica in ogni casa della strada. Un batterio o un virus trovato per trovare la chiave giusta potrebbe estinguere una tale specie in un colpo solo.

Quindi forse, solo forse, le pandemie sono state responsabili di renderci le creature sessuali obbligate che siamo!

Cosa ne pensi di questa ipotesi? Commenti benvenuti e felice enigma!

Nota dell'editore: il lettore che presenta la soluzione più interessante, creativa o approfondita (come giudicato dal editorialista) nella sezione commenti riceverà una maglietta Quanta Magazine o uno dei due libri Quanta , Alice e Bob Meet the Wall of Fire o The Prime Number Conspiracy (a scelta del vincitore). E se desideri suggerire un puzzle preferito per una futura colonna di Insights, invialo come commento di seguito, chiaramente contrassegnato come "NUOVO SUGGERIMENTO PER PUZZLE". (Non apparirà online, quindi le soluzioni al puzzle sopra dovrebbero essere presentate separatamente.)

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Questa è la traduzione automatica di un articolo pubblicato su Quanta Magazine all’URL https://www.quantamagazine.org/how-to-breed-a-pomsky-and-other-questions-about-dogs-and-sex-20200618/ in data Thu, 18 Jun 2020 15:20:04 +0000.