DETERMINACJA PŁCI: RODZAJE UKŁADÓW I CECHY - BIOLOGIA - 2026

Określanie płci jest kontrolowana przez szereg mechanizmów różniły między taksonomicznych, które tworzą cech płciowych jednostki. Systemy te mogą być nieodłączne dla jednostki - to znaczy genetyczne - lub mogą być kontrolowane przez czynniki środowiskowe, które otaczają jednostkę na wczesnych etapach życia.

W wewnętrznej determinacji biolodzy podzielili te systemy na trzy główne kategorie: indywidualne geny, system haplodiploidalny lub chromosomy specjalne lub płciowe. Ten ostatni przypadek dotyczy nas, ssaków, ptaków i niektórych owadów.

Źródło: pixabay.com

W ten sam sposób warunki środowiskowe również wpływają na determinację płci. Zjawisko to badano u niektórych gadów i płazów, na które szczególnie wpływa temperatura. Ten system determinacji jest znany jako tajemniczy.

Rodzaje systemów determinacji płci

Seks, rozumiany jako mieszanie genomów poprzez mejozę i fuzję gamet, jest praktycznie uniwersalnym wydarzeniem w życiu eukariontów.

Jedną z najważniejszych konsekwencji rozmnażania płciowego jest sprzężenie różnych alleli, przenoszonych przez różne osobniki, w korzystnej wariacji genetycznej.

W większości organizmów eukariotycznych determinacja płci jest zdarzeniem zachodzącym w czasie zapłodnienia. Zjawisko to może wystąpić w trzech różnych systemach: indywidualnych genach, systemie haplodiploidalnym lub specjalnych chromosomach.

Podobnie, mamy determinację cech płciowych za pośrednictwem czynników środowiskowych, takich jak temperatura. Dzieje się tak u żab, żółwi i aligatorów, u których temperatura inkubacji zdaje się determinować płeć.

Poniżej opiszemy każdy system, używając przykładów zaczerpniętych z królestw zwierząt i roślin:

Poszczególne geny

W organizmach, w których płeć jest określana przez poszczególne geny, nie ma chromosomów płci. W takich przypadkach płeć zależy od szeregu alleli zlokalizowanych na określonych chromosomach.

Innymi słowy, o płci decyduje gen (lub kilka z nich), a nie obecność całego chromosomu.

Różne kręgowce, takie jak ryby, płazy i niektóre gady, mają ten system. Został również odnotowany w roślinach.

Allele, które uczestniczą w tym zjawisku, mają szeroko znany system dominacji, który istnieje dla postaci autosomalnych. W roślinach określono allele determinujące męskość, hermafrodytyzm i kobiecy charakter jednostki.

Układ haplodiploidalny

Układ haplodiploidalny jest powszechny u pszczół

Systemy haplodiploidalne określają płeć w zależności od haploidalnego lub diploidalnego stanu jednostki. My, ludzie, jesteśmy diploidalni - zarówno mężczyźni, jak i kobiety. Jednak warunek ten nie może być ekstrapolowany na wszystkie grupy zwierząt.

System haplodiploidalny jest dość powszechny u błonkoskrzydłych (pszczoły, mrówki itp.), Homoptera (wełnowce i pisklęta) i Coleoptera (chrząszcze).

Klasycznym przykładem są pszczoły i determinacja płci w rodzinach. Struktura społeczna pszczół jest niezwykle złożona, podobnie jak ich zachowania eusocjalne, których podstawę stanowi system genetyczny decydujący o płci.

Pszczoły nie mają chromosomów płciowych. Samice są diploidalne (2n), a samce są haploidalne (n), zwane dronami. Z tego powodu rozwój samic następuje w wyniku zapłodnienia jaj, podczas gdy niezapłodnione zalążki rozwijają się w samce. Oznacza to, że ci drudzy nie mają ojca.

W przypadku samic podział na robotnice i królową nie jest uwarunkowany genetycznie. Ta hierarchia jest określona przez dietę danej osoby we wczesnych stadiach jej życia.

Specjalne chromosomy

Przypadek specjalnych chromosomów lub chromosomów płci jest tym, z którym jesteśmy najbardziej spokrewnieni. Występuje u wszystkich ssaków, wszystkich ptaków i wielu owadów, będąc powszechną postacią w organizmach o różnych fenotypach płciowych.

W roślinach, chociaż jest to bardzo rzadkie, można było określić niektóre gatunki dieokalne, które mają chromosomy płciowe.

Ten system ma różne warianty. Wśród najpowszechniejszych i najprostszych znajdują się systemy: XX-X0 i XX-XY, w których płeć heterogametyczna to mężczyzna oraz ZZ-ZW, w którym płeć heterogametyczna to kobieta.

Pierwszy system, XX i X0, jest powszechny u owadów z rzędu Orthoptera i Hemiptera. W takich przypadkach samiec ma tylko jeden chromosom płci.

System XX i XY występuje u ssaków, u wielu owadów z rzędu muchówek oraz w bardzo ograniczonej liczbie roślin, takich jak Cannabis sativa. W tym systemie płeć jest określana przez męską gametę. Jeśli ta ostatnia ma chromosom X, potomstwo odpowiada samicy, podczas gdy gameta Y dadzą początek samicy.

Ostatni system, ZZ i ZW, występuje u wszystkich ptaków i niektórych owadów z rzędu Lepidoptera

Tajemnicza determinacja

W niektórych taksonach różne bodźce środowiskowe we wczesnych stadiach życia jednostek odgrywają kluczową rolę w określaniu płci. W tych przypadkach determinacja z genetycznego punktu widzenia nie została do końca wyjaśniona, a płeć wydaje się całkowicie zależeć od środowiska.

Na przykład u żółwi morskich zmiana o dodatkowy 1 ° C zmienia całą populację samców w populację złożoną wyłącznie z samic.

Stwierdzono, że u aligatorów inkubacja poniżej 32 ° C daje populację samic, a temperatury powyżej 34 ° C przekładają się na populację samców. W przedziale od 32 do 34 proporcje między płciami są zmienne.

Oprócz temperatury wykazano wpływ innych zmiennych środowiskowych. U jednego gatunku pierścienic, Bonellia viridis, określa się płeć w stadium larwalnym. Larwy, które swobodnie pływają w wodzie, rozwijają się jako samce.

Z kolei larwy, które rozwijają się blisko dojrzałych samic, są przekształcane w samce przez wydzielane przez nie hormony.

Zakażenie mikroorganizmami

Na koniec omówimy szczególny przypadek, w jaki sposób obecność bakterii może określić płeć populacji. Tak jest w przypadku słynnej bakterii z rodzaju Wolbachia.

Wolbachia jest symbiontem wewnątrzkomórkowym, zdolnym do zakażenia wielu gatunków stawonogów, a także niektórych nicieni. Bakteria ta jest przenoszona pionowo, od samic do ich przyszłego potomstwa, przez jaja - chociaż udokumentowano również transfer poziomy.

Jeśli chodzi o określenie płci w organizmach, które zamieszkuje, Wolbachia ma bardzo istotne skutki.

Jest zdolny do zabijania samców w populacji, w której zarażone samce umierają we wczesnych fazach życia; feminizuje populację, w której rozwijające się samce stają się samicami; i wreszcie jest zdolny do wytwarzania populacji partenogenetycznych.

Wszystkie wymienione fenotypy, które obejmują zniekształcenie stosunku płci z wyraźnym uprzedzeniem w stosunku do kobiet, sprzyjają przenoszeniu bakterii na następne pokolenie.

Dzięki szerokiemu zakresowi żywicieli Wolbachia odegrała kluczową rolę w ewolucji systemów determinacji płci stawonogów i strategii rozrodczych.

Proporcja płci

Wataha wilków.

Podstawową właściwością systemów określania płci jest zrozumienie proporcji płci lub proporcji płci. Zaproponowano kilka teorii i hipotez:

Hipoteza Fishera

Ronald Fisher, uznany brytyjski statystyk i biolog, zaproponował w 1930 r. Teorię wyjaśniającą, dlaczego populacje utrzymują stosunek mężczyzn do kobiet wynoszący 50:50. Rozsądnie wyjaśnił również, dlaczego wybiera się mechanizmy, które wypaczają ten równy stosunek.

W konsekwencji udało się wykazać, że sprawiedliwy lub zrównoważony stosunek płci stanowi stabilną strategię z ewolucyjnego punktu widzenia.

Co prawda wyniki Fishera nie mają zastosowania w pewnych okolicznościach, ale jego hipoteza wydaje się być na tyle ogólna, że ​​mechanizmy określania płci należy dobierać zgodnie z jego zasadami.

Hipoteza Triversa i Willarda

Później, w 1973 r., Autorzy ci zauważyli, że stosunek płci zależał od wielu innych czynników - głównie od stanu fizjologicznego kobiety - które nie zostały uwzględnione w wyjaśnieniach Fishera.

Argument został oparty na następujących przesłankach: kiedy samica jest fizjologicznie „zdrowa”, powinna rodzić samców, ponieważ te młode będą miały większe szanse na przeżycie i reprodukcję.

Podobnie, gdy samica nie jest w optymalnych warunkach fizjologicznych, najlepszą strategią jest produkcja innych samic.

W naturze słabe samice często rozmnażają się, pomimo ich fizjologicznego statusu „niższości”. W przeciwieństwie do słabego samca, u którego szanse reprodukcji są wyjątkowo mniejsze.

Ta propozycja została przetestowana w różnych systemach biologicznych, takich jak szczury, jelenie, foki, a nawet w populacjach ludzkich.

Ewolucyjna perspektywa i przyszłe pytania

W świetle ewolucji różnorodność mechanizmów determinujących płeć rodzi pewne pytania, w tym: dlaczego widzimy tę zmienność, jak powstaje ta zmienność i wreszcie, dlaczego te zmiany zachodzą?

Ponadto wynika to również z pytania, czy pewne mechanizmy dają jednostce pewną przewagę nad innymi. To znaczy, jeśli jakikolwiek konkretny mechanizm został wybiórczo faworyzowany.

Bibliografia

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ i Negri, I. (2014). Wolbachia to nie tylko seks: feminizująca samce Wolbachia zmienia transkryptom skoczka liściowego Zyginidia pullula w sposób głównie niezależny od płci. Frontiers in microbiology, 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, Tree of Sex Consortium (2014). Determinacja seksualna: skąd tak wiele sposobów? PLoS biology, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Podręcznik genetyki. Tom 1. Narodowy Uniwersytet Río Cuarto.
4. Leopold, B. (2018). Teoria ekologii populacji dzikich zwierząt. Waveland Press inc.
5. Pierce, BA (2009). Genetyka: podejście koncepcyjne. Panamerican Medical Ed.
6. Wolpert, L. (2009). Zasady rozwoju. Panamerican Medical Ed.