KJØNNSBESTEMMELSE: TYPER SYSTEMER OG EGENSKAPER - BIOLOGI - 2025

Den bestemmelse av kjønn styres av en rekke mekanismer som varierte mellom taksa som etablerer seksuelle egenskapene til den enkelte. Disse systemene kan være iboende for individet - det vil si genetisk - eller kontrolleres av miljøfaktorer som omgir individet i de tidlige stadier av livet.

I sin egen bestemmelse har biologer klassifisert disse systemene i tre hovedkategorier: individuelle gener, haplodiploid-system, eller spesielle eller kjønnskromosomer. Denne siste saken er den av oss, pattedyr, fugler og noen insekter.

Kilde: pixabay.com

På samme måte påvirker miljøforhold også kjønnsbestemmelse. Dette fenomenet har blitt studert i noen krypdyr og amfibier, som er spesielt påvirket av temperatur. Dette bestemmelsessystemet er kjent som kryptisk.

Typer av sexbestemmelsessystemer

Sex, forstått som blanding av genom via meiose og gamete fusion, er en tilnærmet universell hendelse i eukaryotes liv.

En av de viktigste konsekvensene av seksuell reproduksjon er koblingen av forskjellige alleler, båret av forskjellige individer, i en gunstig genetisk variasjon.

I de fleste eukaryote organismer er kjønnsbestemmelse en hendelse som oppstår på befruktningstidspunktet. Dette fenomenet kan oppstå ved tre forskjellige systemer: individuelle gener, haplodiploid-system eller spesielle kromosomer.

På samme måte har vi bestemmelse av seksuelle egenskaper formidlet av miljøfaktorer, for eksempel temperatur. Dette forekommer i frosker, skilpadder og alligatorer, der inkubasjonstemperaturen ser ut til å bestemme kjønn.

Vi vil beskrive hvert system nedenfor, ved å bruke eksempler hentet fra dyre- og planteriket:

Individuelle gener

I organismer der sex bestemmes av individuelle gener, er det ingen kjønnskromosomer. I disse tilfellene avhenger kjønn av en serie alleler som er lokalisert på spesifikke kromosomer.

Med andre ord bestemmes kjønn av et gen (eller av flere av disse) og ikke av tilstedeværelsen av et komplett kromosom.

Ulike virveldyr, som fisk, amfibier og noen krypdyr har dette systemet. Det er også rapportert i planter.

Allelene som deltar i dette fenomenet har det mye kjente dominanssystemet som eksisterer for autosomale karakterer. I planter er det spesifisert alleler som bestemmer maskulinitet, hermafroditisme og den feminine karakteren til individet.

Haplodiploid-system

Det haplodiploide systemet er vanlig hos bier

Haplodiploid-systemer bestemmer kjønn, avhengig av individets haploide eller diploide tilstand. Vi mennesker er diploide - både hanner og kvinner. Imidlertid kan denne tilstanden ikke ekstrapoleres til alle dyregrupper.

Det haplodiploide systemet er ganske vanlig hos hymenopteraner (bier, maur og lignende), Homoptera (mealybugs and chicks) og Coleoptera (biller).

Det klassiske eksemplet er bier og bestemmelse av sex i kolonier. Den sosiale strukturen til bier er ekstremt kompleks, i likhet med deres eusosiale atferd, og har sine baser i det genetiske systemet som bestemmer deres kjønn.

Bier mangler sexkromosomer. Hunner er diploide (2n) og menn er haploide (n), kalt droner. Av denne grunn kommer utviklingen av hunnene fra befruktningen av eggene, mens de ufruktede eggene utvikler seg til hanner. Det vil si at sistnevnte ikke har noen far.

Hos kvinner er ikke skillet mellom arbeiderne og dronningen genetisk bestemt. Dette hierarkiet bestemmes av individets kosthold i de tidlige stadier av livet.

Spesielle kromosomer

Tilfellet med spesielle kromosomer eller kjønnskromosomer er det vi er mest knyttet til. Den er til stede i alle pattedyr, alle fugler og mange insekter, og er en vanlig form i organismer med forskjellige seksuelle fenotyper.

I planter, selv om det er veldig sjelden, har det vært mulig å spesifisere noen bispedyrarter som har kjønnskromosomer.

Dette systemet har forskjellige varianter. Blant de mest vanlige og enkle finner vi systemene: XX-X0 og XX-XY, der det heterogametiske kjønn er det mannlige, og ZZ-ZW, der det heterogametiske kjønn er hunnen.

Det første systemet, XX og X0, er vanlig hos insekter av ordenen Orthoptera og Hemiptera. I disse tilfellene har hannen bare ett kjønnskromosom.

XX- og XY-systemet er til stede i pattedyr, i mange insekter av Diptera-ordenen og i et veldig begrenset antall planter, for eksempel Cannabis sativa. I dette systemet bestemmes sex av den mannlige gameten. Hvis sistnevnte har X-kromosomet, tilsvarer avkommet en hunn, mens Y-gameten vil gi opphav til en hann.

Det siste systemet, ZZ og ZW, er til stede i alle fugler og i noen insekter av ordenen Lepidoptera

Kryptisk bestemmelse

I visse taxaer har de forskjellige miljøstimulene, i de tidlige stadiene av individers liv, en avgjørende rolle i bestemmelsen av kjønn. I disse tilfellene har bestemmelsen fra genetisk synspunkt ikke blitt belyst fullstendig, og kjønn ser ut til å avhenge helt av miljøet.

I havskilpadder, for eksempel, gjør en variasjon på 1 ° C ekstra en hel populasjon av menn til en bestand bestående av kvinner.

I alligatorer har det blitt funnet at en inkubasjon lavere enn 32 ° C gir en populasjon av kvinner og temperaturer høyere enn 34 ° C betyr en populasjon av menn. I området 32 ​​til 34 er proporsjonene mellom kjønnene varierende.

I tillegg til temperatur har påvirkning fra andre miljøvariabler blitt påvist. I en art av annelid, Bonellia viridis, bestemmes kjønn i larvestadiet. Larvene som svømmer fritt i vannet, utvikler seg som hanner.

I kontrast transformeres larver som utvikler nær modne kvinner til hanner av visse hormoner som de utskiller.

Infeksjon av mikroorganismer

Til slutt vil vi diskutere det spesielle tilfellet om hvordan tilstedeværelsen av en bakterie er i stand til å definere kjønn av en populasjon. Dette er tilfelle av den berømte bakterien som tilhører slekten Wolbachia.

Wolbachia er en intracellulær symbiont, i stand til å infisere et bredt spekter av leddyrarter og også noen nematoder. Denne bakterien overføres vertikalt, fra kvinner til deres fremtidige avkom, med egg - selv om det også er dokumentert horisontal overføring.

Når det gjelder bestemmelse av kjønn i organismer den lever, har Wolbachia høyst relevante effekter.

Den er i stand til å drepe menn i befolkningen, der smittede menn dør i de tidlige stadiene av livet; feminiserer befolkningen, der de utviklende mennene blir kvinner; og til slutt er den i stand til å produsere parthenogenetiske bestander.

Alle disse nevnte fenotyper, som involverer forvrengning av kjønnsforholdet med en markert skjevhet mot kvinner, oppstår for å favorisere overføringen av bakteriene til neste generasjon.

Takket være det brede vertsområdet har Wolbachia spilt en avgjørende rolle i utviklingen av leddyrs sexbestemmelsessystemer og reproduksjonsstrategier.

Andel av kjønnene

Ulveflokk.

En grunnleggende egenskap ved systemer for kjønnsbestemmelse tilsvarer forståelsen av andelen av kjønn eller kjønnsforhold. Flere teorier og hypoteser er blitt foreslått:

Fisher-hypotese

Ronald Fisher, en anerkjent britisk statistiker og biolog, foreslo i 1930 en teori for å forklare hvorfor befolkningen opprettholder et 50:50 forhold mellom menn og kvinner. Rimelig forklarte det også hvorfor mekanismene som skjuver dette like forholdet er valgt mot.

Etter hverandre var det mulig å demonstrere at et rettferdig eller balansert kjønnsforhold utgjør en stabil strategi, fra evolusjonær synspunkt.

Det er riktig at Fishers resultater ikke gjelder under visse omstendigheter, men hypotesen hans ser ut til å være generell nok til at mekanismene for å bestemme sex skal velges i henhold til prinsippene hans.

Trivers og Willard-hypotese

Senere, i 1973, bemerket disse forfatterne at kjønnsforholdet var avhengig av mange andre faktorer - hovedsakelig den kvinnelige fysiologiske tilstanden - som ikke ble tatt hensyn til i Fishers forklaring.

Argumentet var basert på følgende premisser: Når en kvinne er fysiologisk "frisk", skulle hun produsere hanner, fordi disse unge vil ha større sjanse for å overleve og reprodusere.

På samme måte, når hunnen ikke er i optimale fysiologiske forhold, er den beste strategien produksjonen av andre kvinner.

I naturen reproduserer svake kvinner ofte, til tross for deres fysiologiske "underlegenhet" -status. I motsetning til en svak hann, der sjansene for reproduksjon er eksepsjonelt lavere.

Dette forslaget er testet i forskjellige biologiske systemer, for eksempel rotter, hjort, seler og til og med i menneskelige bestander.

Evolusjonsperspektiv og fremtidige spørsmål

I lys av evolusjonen reiser mangfoldet av mekanismene som bestemmer kjønn visse spørsmål, inkludert: hvorfor ser vi denne variasjonen? Hvordan oppstår denne variasjonen? Og til slutt, hvorfor oppstår disse endringene?

Videre oppstår det også fra spørsmålet om visse mekanismer gir individet en viss fordel i forhold til andre. Det vil si hvis en spesiell mekanisme er selektivt foretrukket.

referanser

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ, & Negri, I. (2014). Wolbachia handler ikke alt om sex: Mann-feminiserende Wolbachia endrer bladhopperen Zyginidia pullula transkriptom på en hovedsakelig kjønnsuavhengig måte. Frontiers in mikrobiologi, 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). Sexbestemmelse: hvorfor så mange måter å gjøre det på? PLoS biologi, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Genetikkmanual. Bind 1. National University of Río Cuarto.
4. Leopold, B. (2018). Theory of Wildlife Population Ecology. Waveland press inc.
5. Pierce, BA (2009). Genetikk: En konseptuell tilnærming. Panamerican Medical Ed.
6. Wolpert, L. (2009). Prinsipper for utvikling. Panamerican Medical Ed.