URČENIE POHLAVIA: TYPY SYSTÉMOV A CHARAKTERISTIKA - BIOLÓGIE - 2025

Determinácia pohlavia je riadený radom mechanizmov pohybovala medzi taxónov, ktoré nadväzujú sexuálne charakteristiky jednotlivca. Tieto systémy môžu byť prirodzené pre jednotlivca - tj genetické - alebo môžu byť riadené environmentálnymi faktormi, ktoré obklopujú jednotlivca v počiatočných fázach života.

V rámci vlastného určenia biológovia klasifikovali tieto systémy do troch hlavných kategórií: jednotlivé gény, haplodiploidný systém alebo špeciálne chromozómy alebo pohlavné chromozómy. Posledným prípadom je prípad nás, cicavcov, vtákov a niektorých druhov hmyzu.

Zdroj: pixabay.com

Rovnakým spôsobom ovplyvňujú určovanie pohlavia aj podmienky prostredia. Tento jav sa skúmal u niektorých plazov a obojživelníkov, ktoré sú zvlášť ovplyvňované teplotou. Tento systém určovania je známy ako záhadný.

Druhy systémov určovania pohlavia

Sex, chápaný ako zmiešanie genómov prostredníctvom meiózy a fúzie gamét, je v živote eukaryotov prakticky univerzálnou udalosťou.

Jedným z najdôležitejších dôsledkov sexuálnej reprodukcie je spojenie rôznych alel, nesených rôznymi jedincami, v prospešnú genetickú variáciu.

Vo väčšine eukaryotických organizmov je určenie pohlavia udalosťou, ktorá sa vyskytuje v čase oplodnenia. Tento jav sa môže vyskytnúť v troch rôznych systémoch: jednotlivé gény, haplodiploidný systém alebo špeciálne chromozómy.

Rovnako máme určovanie sexuálnych charakteristík sprostredkovaných faktormi prostredia, ako je teplota. Toto sa vyskytuje v žabách, korytnačkách a aligátoroch, kde sa zdá, že inkubačná teplota určuje pohlavie.

Nižšie popíšeme každý systém pomocou príkladov prevzatých z kráľovstiev zvierat a rastlín:

Jednotlivé gény

V organizmoch, v ktorých pohlavie určujú jednotlivé gény, neexistujú pohlavné chromozómy. V týchto prípadoch závisí pohlavie od série alel lokalizovaných na špecifických chromozómoch.

Inými slovami, pohlavie je determinované génom (alebo niekoľkými z nich) a nie prítomnosťou kompletného chromozómu.

Tento systém majú rôzne stavovce, ako sú ryby, obojživelníky a niektoré plazy. Bolo hlásené aj v rastlinách.

Alely, ktoré sa podieľajú na tomto fenoméne, majú všeobecne známy systém dominancie, ktorý existuje pre autozomálne znaky. V rastlinách boli špecifikované alely, ktoré určujú mužskosť, hermafroditizmus a ženský charakter jednotlivca.

Haplodiploidný systém

Haplodiploidný systém je bežný u včiel

Haplodiploidné systémy určujú pohlavie v závislosti od haploidného alebo diploidného stavu jednotlivca. My ľudia sme diploidní - muži aj ženy. Tento stav však nemožno extrapolovať na všetky skupiny zvierat.

Haplodiploidný systém je celkom bežný u hymenopteranov (včely, mravce a podobne), Homoptera (múčniky a kurčatá) a Coleoptera (chrobáky).

Klasickým príkladom je príklad včiel a určenie pohlavia v kolóniách. Sociálna štruktúra včiel je mimoriadne zložitá, rovnako ako ich eusociálne správanie, majú svoje základy v genetickom systéme, ktorý rozhoduje o ich pohlaví.

Včely nemajú sexuálne chromozómy. Samice sú diploidné (2n) a samce sú haploidné (n), nazývané drony. Z tohto dôvodu vývoj samíc pochádza z oplodnenia vajíčok, zatiaľ čo nefertilizované vajíčka sa vyvíjajú na samce. To znamená, že títo nemajú otca.

U žien nie je rozdelenie medzi pracujúcimi a kráľovnou geneticky stanovené. Táto hierarchia je určená stravou jednotlivca v počiatočných fázach jeho života.

Špeciálne chromozómy

Prípad špeciálnych chromozómov alebo pohlavných chromozómov je ten, s ktorým sme najviac spojení. Vyskytuje sa u všetkých cicavcov, všetkých vtákov a mnohých druhov hmyzu a je bežnou formou v organizmoch s rôznymi sexuálnymi fenotypmi.

V rastlinách, hoci je to veľmi zriedkavé, bolo možné špecifikovať niektoré diokotické druhy, ktoré majú pohlavné chromozómy.

Tento systém má rôzne varianty. Medzi najbežnejšie a najjednoduchšie nájdeme systémy: XX-X0 a XX-XY, kde heterogametický sex je muž, a ZZ-ZW, kde heterogametický sex je žena.

Prvý systém, XX a X0, je bežný u hmyzu radu Orthoptera a Hemiptera. V týchto prípadoch má samec iba jeden pohlavný chromozóm.

Systém XX a XY je prítomný u cicavcov, u mnohých druhov hmyzu z radu Diptera a vo veľmi obmedzenom počte rastlín, ako je napríklad Cannabis sativa. V tomto systéme určuje pohlavie samec gamete. Ak má chromozóm X potomstvo, potomstvo zodpovedá samici, zatiaľ čo gameta Y vedie k samcovi.

Posledný systém ZZ a ZW je prítomný u všetkých vtákov a u niektorých druhov hmyzu radu Lepidoptera

Crypptické určenie

V určitých taxónoch majú rôzne environmentálne stimuly v počiatočných fázach života jednotlivcov rozhodujúcu úlohu pri určovaní pohlavia. V týchto prípadoch nie je určenie z genetického hľadiska úplne objasnené a zdá sa, že pohlavie úplne závisí od prostredia.

Napríklad v morských korytnačkách variácia o 1 ° C mení celú populáciu samcov na populáciu tvorenú výlučne samicami.

V aligátoroch sa zistilo, že inkubácia nižšia ako 32 ° C vedie k populácii žien a teploty vyššie ako 34 ° C sa premieňajú na populáciu mužov. V rozmedzí 32 až 34 sú pomery medzi pohlaviami rôzne.

Okrem teploty sa preukázal vplyv iných premenných prostredia. U jedného druhu annelidu, Bonellia viridis, sa pohlavie určuje v jeho larválnom štádiu. Larvy, ktoré voľne plávajú vo vode, sa vyvíjajú ako samce.

Na rozdiel od toho sa larvy, ktoré sa vyvíjajú blízko zrelých žien, transformujú na samce určitými hormónmi, ktoré vylučujú.

Infekcia mikroorganizmami

Nakoniec sa budeme venovať osobitnému prípadu toho, ako je prítomnosť baktérie schopná definovať pohlavie populácie. Toto je prípad slávnej baktérie rodu Wolbachia.

Wolbachia je intracelulárny symbiont, ktorý je schopný infikovať širokú škálu druhov článkonožcov a tiež niektoré nematódy. Táto baktéria sa prenáša zvisle, od samíc k ich budúcim potomkom, vajíčkami - hoci bol zaznamenaný aj horizontálny prenos.

Pokiaľ ide o určenie pohlavia v organizmoch, v ktorých žije, má Wolbachia veľmi významné účinky.

Je schopný usmrtiť samcov v populácii, kde infikované samce umierajú v počiatočných fázach života; feminizuje populáciu, kde sa vyvíjajúce samce stávajú ženami; a napokon je schopný produkovať parenogenetické populácie.

Všetky uvedené fenotypy, ktoré zahŕňajú skreslenie pomeru pohlaví s výrazným sklonom k ​​ženám, sa uprednostňujú pri prenose baktérií na ďalšiu generáciu.

Vďaka svojmu širokému spektru hostiteľov hral Wolbachia kľúčovú úlohu vo vývoji systémov určovania pohlavia článkonožcov a reprodukčných stratégií.

Pomer pohlaví

Balenie vlkov.

Základná vlastnosť systémov určovania pohlavia zodpovedá porozumeniu pomeru pohlaví alebo pomeru pohlaví. Navrhlo sa niekoľko teórií a hypotéz:

Fisherova hypotéza

Ronald Fisher, uznávaný britský štatistik a biológ, navrhol v roku 1930 teóriu, ktorá vysvetľuje, prečo si populácie udržiavajú pomer mužov a žien 50:50. Rozumne tiež vysvetlil, prečo sú vybrané mechanizmy, ktoré skreslujú tento rovnaký pomer.

Následne bolo možné preukázať, že spravodlivý alebo vyvážený pomer pohlaví predstavuje z evolučného hľadiska stabilnú stratégiu.

Je pravda, že výsledky Fishera sa neuplatňujú za určitých okolností, ale jeho hypotéza sa zdá byť dosť všeobecná, že mechanizmy na určovanie pohlavia by sa mali vyberať podľa jeho zásad.

Hyperéza Trivers a Willarda

Neskôr v roku 1973 títo autori poznamenali, že pomer pohlaví závisí od mnohých ďalších faktorov - najmä od fyziologického stavu ženy -, ktoré neboli pri Fisherovom vysvetlení brané do úvahy.

Argument bol založený na týchto predpokladoch: keď je žena fyziologicky „zdravá“, mala by produkovať mužov, pretože títo mladí budú mať väčšiu šancu na prežitie a rozmnožovanie.

Rovnakým spôsobom, keď žena nie je v optimálnych fyziologických podmienkach, najlepšou stratégiou je produkcia iných samíc.

Slabé ženy sa v prírode často rozmnožujú napriek svojmu fyziologickému stavu „horšej“. Na rozdiel od slabého muža, kde je šanca na reprodukciu mimoriadne nízka.

Tento návrh bol testovaný v rôznych biologických systémoch, ako sú potkany, jelene, tulene a dokonca aj v ľudskej populácii.

Evolučná perspektíva a budúce otázky

Vo svetle evolúcie vyvoláva rozmanitosť mechanizmov, ktoré určujú pohlavie, určité otázky vrátane: prečo vidíme túto variáciu? Ako sa táto variácia vyskytuje?

Ďalej tiež vyplýva z otázky, či určité mechanizmy dávajú jednotlivcovi určitú výhodu pred ostatnými. To znamená, že ak bol nejaký konkrétny mechanizmus selektívne zvýhodnený.

Referencie

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ a Negri, I. (2014). Wolbachia nie je len o sexe: feminizácia mužských feminizátorov Wolbachia mení transkriptóm Zyginidia pullula na liste prevažne nezávisle od pohlavia. Hranice v mikrobiológii, 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). Určenie pohlavia: prečo toľko spôsobov, ako to urobiť? PLoS biology, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Genetická príručka. Zväzok 1. Národná univerzita v Río Cuarto.
4. Leopold, B. (2018). Teória ekológie populácie voľne žijúcich živočíchov. Waveland press inc.
5. Pierce, BA (2009). Genetika: koncepčný prístup. Panamerican Medical Ed.
6. Wolpert, L. (2009). Zásady rozvoja. Panamerican Medical Ed.