DZIMUMA NOTEIKŠANA: SISTĒMU VEIDI UN RAKSTURLIELUMI - BIOLOĢIJA - 2025

Dzimuma noteikšanu kontrolē vairāki mehānismi robežās no taksoniem, kas veido seksuālas īpašības indivīda. Šīs sistēmas var būt raksturīgas indivīdam - tas ir, ģenētiskas - vai arī tās var kontrolēt ar vides faktoriem, kas indivīdu ieskauj agrīnā dzīves posmā.

Iekšējā noteikšanā biologi šīs sistēmas ir iedalījuši trīs galvenajās kategorijās: individuālie gēni, haplodiploīdā sistēma vai īpašās vai dzimuma hromosomas. Pēdējais gadījums attiecas uz mums, zīdītājiem, putniem un dažiem kukaiņiem.

Avots: pixabay.com

Tādā pašā veidā vides apstākļi ietekmē arī dzimuma noteikšanu. Šī parādība ir pētīta dažiem rāpuļiem un abiniekiem, kurus īpaši ietekmē temperatūra. Šī noteikšanas sistēma ir pazīstama kā noslēpumaina.

Dzimuma noteikšanas sistēmu veidi

Sekss, ko saprot kā genomu sajaukšanos caur meiozi un gametu saplūšanu, ir praktiski universāls notikums eikariotu dzīvē.

Viena no vissvarīgākajām seksuālās reprodukcijas sekām ir dažādu alēļu, kuras pārnēsā dažādi indivīdi, savienošana labvēlīgā ģenētiskā variācijā.

Lielākajā daļā eikariotu organismu dzimuma noteikšana ir notikums, kas notiek apaugļošanās laikā. Šī parādība var notikt trīs dažādās sistēmās: atsevišķos gēnos, haplodiploīdā sistēmā vai īpašās hromosomās.

Tāpat mums ir seksuālo īpašību noteikšana, ko ietekmē vides faktori, piemēram, temperatūra. Tas notiek vardēs, bruņurupučos un aligatoros, kur šķietami inkubācijas temperatūra nosaka dzimumu.

Mēs aprakstīsim katru sistēmu zemāk, izmantojot piemērus, kas ņemti no dzīvnieku un augu valstībām:

Atsevišķi gēni

Organismos, kur dzimumu nosaka atsevišķi gēni, dzimuma hromosomu nav. Šajos gadījumos sekss ir atkarīgs no virknes alēļu, kas atrodas uz konkrētām hromosomām.

Citiem vārdiem sakot, dzimumu nosaka gēns (vai vairāki no tiem), nevis pilnīgas hromosomas klātbūtne.

Dažādiem mugurkaulniekiem, piemēram, zivīm, abiniekiem un dažiem rāpuļiem, ir šī sistēma. Par to ziņots arī augos.

Alēlēs, kas piedalās šajā parādībā, ir plaši zināma dominēšanas sistēma, kas pastāv autosomālajām rakstzīmēm. Augos ir precizētas alēles, kas nosaka vīrišķību, hermafrodītismu un indivīda sievišķo raksturu.

Haplodiploīdā sistēma

Hiplodiploīdā sistēma ir izplatīta bitēm

Haplodiploīdās sistēmas nosaka dzimumu atkarībā no indivīda haploīdā vai diploīdā stāvokļa. Mēs, cilvēki, esam diploīdi - gan vīrieši, gan sievietes. Tomēr šo nosacījumu nevar ekstrapolēt uz visām dzīvnieku grupām.

Haplodiploīdā sistēma ir diezgan izplatīta hymenopterans (bitēm, skudrām un tamlīdzīgiem), Homoptera (mealybugs un cāļi) un Coleoptera (vaboles).

Klasiskais piemērs ir bites un dzimuma noteikšana kolonijās. Bišu sociālā struktūra ir ārkārtīgi sarežģīta, tāpat kā viņu eosociālā uzvedība, jo to ģenētiskā sistēma ir balstīta uz dzimumu.

Bites trūkst dzimuma hromosomu. Mātītes ir diploīdas (2n) un tēviņi ir haploīdas (n), ko sauc par droniem. Šī iemesla dēļ mātīšu attīstība notiek olšūnu apaugļošanas laikā, bet neapaugļotās olšūnas veidojas tēviņiem. Tas ir, pēdējiem nav tēva.

Sievietēm sadalījums starp strādniekiem un karalieni nav ģenētiski noteikts. Šo hierarhiju nosaka indivīda uzturs agrīnā dzīves posmā.

Īpašas hromosomas

Īpašo hromosomu vai dzimuma hromosomu gadījums ir tas, ar kuru mēs esam visvairāk saistīti. Tas ir sastopams visiem zīdītājiem, visiem putniem un daudziem kukaiņiem, kas ir izplatīta forma organismos ar dažādiem seksuālajiem fenotipiem.

Augos, kaut arī tas ir ļoti reti, ir bijis iespējams noteikt dažas diokāļu sugas, kurām ir dzimuma hromosomas.

Šai sistēmai ir dažādi varianti. Starp visizplatītākajām un vienkāršākajām mēs atrodam sistēmas: XX-X0 un XX-XY, kur heterogamētiskais dzimums ir vīrietis, un ZZ-ZW, kur heterogamētiskais dzimums ir sieviete.

Pirmā sistēma, XX un X0, ir izplatīta Orthoptera un Hemiptera kārtas kukaiņos. Šajos gadījumos vīrietim ir tikai viena dzimuma hromosoma.

XX un XY sistēma ir sastopama zīdītājiem, daudziem Diptera kārtas kukaiņiem un ļoti ierobežotā skaitā augu, piemēram, Cannabis sativa. Šajā sistēmā seksu nosaka vīriešu dzimuma gamete. Ja pēdējam ir X hromosoma, pēcnācēji atbilst mātītei, bet Y gamete radīs tēviņu.

Pēdējā sistēma ZZ un ZW ir sastopama visiem putniem un dažiem Lepidoptera kārtas kukaiņiem

Kriptozes noteikšana

Dažos taksonos atšķirīgajiem vides stimuliem, kas ir indivīdu dzīves agrīnā stadijā, ir izšķiroša loma dzimuma noteikšanā. Šajos gadījumos noteikšana no ģenētiskā viedokļa nav pilnībā noskaidrota, un šķiet, ka dzimums ir pilnībā atkarīgs no vides.

Piemēram, jūras bruņurupučos par 1 ° C variācija visu tēviņu populāciju pārvērš populācijā, kuru veido tikai mātītes.

Aligatoros ir atklāts, ka inkubācija zem 32 ° C rada mātīšu populāciju un temperatūra virs 34 ° C pārvēršas vīriešu populācijā. Intervālā no 32 līdz 34 proporcijas starp dzimumiem ir mainīgas.

Papildus temperatūrai ir pierādīta arī citu vides mainīgo ietekme. Vienā annelīdu sugā Bonellia viridis dzimums tiek noteikts tās kāpuru stadijā. Kāpuri, kas brīvi peld ūdenī, attīstās kā tēviņi.

Turpretī kāpuri, kas attīstās tuvu nobriedušām mātītēm, vīriešiem tiek pārveidoti par noteiktiem hormoniem, kurus tie izdala.

Infekcija ar mikroorganismiem

Visbeidzot, mēs apspriedīsim īpašo gadījumu, kad baktērijas klātbūtne var noteikt iedzīvotāju dzimumu. Tas attiecas uz slaveno baktēriju, kas pieder pie Wolbachia ģints.

Wolbachia ir starpšūnu simbionts, kas spēj inficēt plašu posmkāju sugu un arī dažas nematodes. Šo baktēriju pa olām pārnēsā vertikāli no mātītēm to nākamajiem pēcnācējiem, kaut arī ir dokumentēta arī horizontāla pārnešana.

Attiecībā uz dzimuma noteikšanu organismos, ko tas apdzīvo, Volbachijai ir ļoti būtiska ietekme.

Tas spēj nogalināt vīriešus populācijā, kur inficēti vīrieši mirst agrīnā dzīves posmā; feminizē populāciju, kurā jaunattīstības vīrieši kļūst par sievietēm; un visbeidzot, tas spēj radīt partenoģenētiskas populācijas.

Visi šie pieminētie fenotipi, kas ietver dzimuma attiecības izkropļošanu ar izteiktu novirzi pret mātītēm, rodas, lai sekmētu baktēriju pārnešanu uz nākamo paaudzi.

Pateicoties plašajam saimnieku lokam, Wolbachia ir bijusi nozīmīga loma posmkāju dzimuma noteikšanas sistēmu un reproduktīvo stratēģiju attīstībā.

Dzimumu proporcija

Vilku iepakojums.

Dzimuma noteikšanas sistēmu pamatīpašība atbilst izpratnei par dzimumu proporciju vai dzimuma attiecību. Ir ierosinātas vairākas teorijas un hipotēzes:

Fišera hipotēze

Ronalds Fišers, atzītais britu statistiķis un biologs, 1930. gadā ierosināja teoriju, lai izskaidrotu, kāpēc populācijas uztur vīriešu un sieviešu attiecību 50:50. Saprātīgi tas arī izskaidroja, kāpēc tiek izvēlēti mehānismi, kas sagroza šo vienlīdzīgo attiecību.

Pēc kārtas tika parādīts, ka taisnīga vai līdzsvarota dzimumu attiecība ir stabila stratēģija no evolūcijas viedokļa.

Ir taisnība, ka Fišera rezultāti noteiktos apstākļos nav piemērojami, taču viņa hipotēze šķiet pietiekami vispārīga, ka dzimuma noteikšanas mehānismi jāizvēlas pēc viņa principiem.

Triversa un Villarda hipotēze

Vēlāk, 1973. gadā, šie autori atzīmēja, ka dzimuma attiecība ir atkarīga no daudziem citiem faktoriem - galvenokārt sievietes fizioloģiskā stāvokļa -, kas netika ņemti vērā Fišera skaidrojumā.

Arguments tika pamatots ar šādām piezīmēm: ja sieviete ir fizioloģiski "vesela", viņai vajadzētu radīt tēviņus, jo šiem jaunajiem būs lielākas iespējas izdzīvot un vairoties.

Tādā pašā veidā, ja mātīte nav optimālos fizioloģiskos apstākļos, labākā stratēģija ir citu mātīšu audzēšana.

Dabā vājās mātītes bieži vairojas, neskatoties uz fizioloģisko "mazvērtības" statusu. Pretstatā vājam vīrietim, kura reprodukcijas iespējas ir ārkārtīgi zemākas.

Šis priekšlikums ir pārbaudīts dažādās bioloģiskās sistēmās, piemēram, žurkās, briežos, roņveidīgajos un pat cilvēku populācijās.

Evolūcijas perspektīva un jautājumi nākotnē

Ņemot vērā evolūciju, dzimumu noteicošo mehānismu daudzveidība rada dažus jautājumus, tai skaitā: kāpēc mēs redzam šo variāciju? Kā rodas šī variācija? Un visbeidzot, kāpēc šīs izmaiņas notiek?

Turklāt tas rodas arī no jautājuma, vai daži mehānismi dod personai noteiktas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem. Tas ir, ja kādam noteiktam mehānismam ir bijusi priekšroka.

Atsauces

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ, & Negri, I. (2014). Vulbachija neattiecas tikai uz seksu: vīriešus feminizējošā Wolbachia galvenokārt mainās no dzimuma neatkarīgās lapas Zyginidia pullula transcriptome. Mikrobioloģijas robežas, 5, 430.
2. Bachtrog, D., Mank, JE, Peichel, CL, Kirkpatrick, M., Otto, SP, Ashman, TL, Hahn, MW, Kitano, J., Mayrose, I., Ming, R., Perrin, N., Ross, L., Valenzuela, N., Vamosi, JC, Sex Sex Consortium koks (2014). Seksa noteikšana: kāpēc tik daudz veidu, kā to izdarīt? PLoS bioloģija, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Ģenētikas rokasgrāmata. Sējums 1. Nacionālā Río Cuarto universitāte.
4. Leopolds, B. (2018). Savvaļas dzīvnieku populācijas ekoloģijas teorija. Waveland prese inc.
5. Pīrss, BA (2009). Ģenētika: konceptuāla pieeja. Panamerican Medical Ed.
6. Volperts, L. (2009). Attīstības principi. Panamerican Medical Ed.