Cơ chế xác định giới tính dưới sự kiểm soát di truyền

Cơ chế xác định giới tính dưới sự kiểm soát di truyền!

Xác định giới tính ở hầu hết các loài thực vật và động vật có liên quan đến nghiên cứu các yếu tố chịu trách nhiệm tạo ra một cá thể đực, cái hoặc một con lưỡng tính. Trước đây, các cơ chế xác định giới tính đã được giải thích hoàn toàn trên cơ sở nhiễm sắc thể giới tính, hiến pháp thường khác nhau ở cá nhân nam và nữ.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một sự khác biệt đã được đưa ra trước tiên, giữa xác định giới tính và phân biệt giới tính và thứ hai là giữa các vai trò của hiến pháp nhiễm sắc thể và các gen cụ thể (nằm trên cả nhiễm sắc thể giới tính và tự động) trong việc đạt được sự dị hình giới tính.

Nó đã được chứng minh rằng xác định giới tính là một tín hiệu đơn thuần khởi xướng các kiểu phát triển nam hay nữ, và sự phân biệt giới tính liên quan đến con đường thực tế của các sự kiện dẫn đến sự phát triển của không chỉ các cơ quan nam và nữ mà cả các nhân vật giới tính thứ cấp.

A. Cơ chế xác định giới tính được kiểm soát về mặt di truyền:

Các cơ chế xác định giới tính dưới sự kiểm soát di truyền về cơ bản là giống nhau ở cả thực vật và động vật; các cơ chế khác nhau có thể được phân loại thành các loại sau:

1. Cơ chế nhiễm sắc thể giới tính hoặc dị hợp tử

2. Cơ chế cân bằng thần

3. Cơ chế đơn bội hoặc nhảy lò cò

4. Hiệu ứng gen đơn.

Cơ chế nhiễm sắc thể giới tính (Heterogamesis):

Trong đại đa số động vật, cá thể nam và nữ thường khác nhau về số lượng hoặc hình thái tương đồng của một cặp nhiễm sắc thể, cặp này được gọi là nhiễm sắc thể giới tính hoặc allosome.

Mặt khác, những nhiễm sắc thể có số lượng và hình thái không khác nhau giữa nam và nữ của một loài được gọi là nhiễm sắc thể. Các nhiễm sắc thể giới tính chịu trách nhiệm xác định giới tính trong khi các nhiễm sắc thể không có mối quan hệ với giới tính và chứa các gen xác định các ký tự soma của các cá thể.

Có hai loại nhiễm sắc thể giới tính: X và Y. Nhiễm sắc thể X được tìm thấy ở cả nam và nữ, mặc dù một giới chỉ có một trong khi giới tính khác có hai nhiễm sắc thể X. Ngược lại, nhiễm sắc thể Y thường chỉ xảy ra ở một trong hai giới tính của một loài, ví dụ chuột đực, Drospohila, người v.v., và chim cái, bò sát, v.v.

Các nhiễm sắc thể X có lượng lớn euchromatin và một lượng nhỏ heterochromatin. Euchromatin có số lượng lớn vật liệu DNA, do đó, nhiều thông tin di truyền. Nhiễm sắc thể Y chứa một lượng nhỏ euchromatin và một lượng lớn heterochromaitin, do đó có ít thông tin di truyền.

Các loại cơ chế nhiễm sắc thể giới tính của xác định giới tính:

Trong các sinh vật lưỡng bội lưỡng tính theo hai hệ thống xác định nhiễm sắc thể giới tính của giới tính đã được công nhận;

(a) Nam giới dị hợp tử

(b) Con cái dị hình

Nam giới dị hợp tử:

Trong kiểu xác định giới tính nhiễm sắc thể giới tính này, giới tính nữ có hai nhiễm sắc thể X, trong khi giới tính nam chỉ có một nhiễm sắc thể X. Bởi vì, con đực thiếu nhiễm sắc thể X, do đó, trong quá trình tạo giao tử, nó tạo ra hai loại giao tử, 50% giao tử mang nhiễm sắc thể X, trong khi phần còn lại thiếu nhiễm sắc thể X.

Chẳng hạn như quan hệ tình dục tạo ra hai loại giao tử khác nhau về nhiễm sắc thể giới tính được gọi là quan hệ tình dục không đồng nhất. Do đó, giới tính nữ được gọi là tình dục đồng giới. Những con đực dị hình có thể thuộc hai loại sau.

(i) Các loại XX-XO:

Ở các loài côn trùng đặc biệt là các đơn đặt hàng Hemiptera (bọ xít thật) và Orthoptera (châu chấu và gián) và một số loài thực vật (ví dụ, Vallisneria xoắn ốc, Dioscorea sinuata, v.v.), con cái có hai nhiễm sắc thể X (do đó, được gọi là XX) do đó đồng nhất, trong khi con đực chỉ có một nhiễm sắc thể X (do đó được gọi là XO).

Sự hiện diện của nhiễm sắc thể X chưa ghép đôi quyết định giới tính nam. Con đực thiếu một chroxnosome tạo ra hai loại tinh trùng: một nửa số tinh trùng có một nhiễm sắc thể X; trong khi nửa kia không có ai Sự kết hợp của một tinh trùng có nhiễm sắc thể X với trứng tạo ra hợp tử có hai nhiễm sắc thể X (XX); hợp tử như vậy phát triển thành cá thể nữ. Nhưng khi một tinh trùng không có nhiễm sắc thể X thụ tinh với trứng, hợp tử XO thu được sẽ phát triển thành con đực. Do đó, một nửa số thế hệ con của mỗi giao phối là con cái, trong khi các nửa còn lại là con đực.

(ii) loại XX-XY:

Ở người, chuột, hầu hết các động vật có vú khác, Hemiptera, Coleoptera, Diptera (ví dụ, Drosophila, ruồi nhà, v.v.) một số loài cá, một số loài lưỡng cư và trong một số loài thực vật hạt kín như Coccinia indica, album Melandrium các tế bào cơ thể của chúng ((do đó, được gọi là XX) và chúng đồng nhất, tạo ra một loại trứng, mỗi loại có một nhiễm sắc thể X.

Con đực của những sinh vật này sở hữu một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y (XY). Những con đực có hai nhiễm sắc thể giới tính dị hình tạo ra hai loại tinh trùng: một nửa có nhiễm sắc thể X và một nửa có nhiễm sắc thể Y.

Sự thụ tinh của trứng bởi một tinh trùng có nhiễm sắc thể X mang lại hợp tử XX, phát triển thành con cái. Nhưng hợp tử được tạo ra bởi sự kết hợp của trứng với tinh trùng có nhiễm sắc thể Y tạo ra hợp tử XY tạo ra con đực.

Nữ giới dị hình:

Trong kiểu xác định giới tính nhiễm sắc thể giới tính này, giới tính nam sở hữu hai nhiễm sắc thể X đồng hình, do đó, đồng nhất và tạo ra một loại giao tử, mỗi loại mang một nhiễm sắc thể X duy nhất.

Giới tính nữ bao gồm nhiễm sắc thể X đơn hoặc một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y. Do đó, giới tính nữ không đồng nhất và tạo ra hai loại trứng, một nửa có nhiễm sắc thể X và một nửa không có nhiễm sắc thể X (có hoặc không có nhiễm sắc thể Y.)

Con cái dị hình có thể thuộc các loại sau:

(i) Hệ thống XO-XX (XO nữ, XX nam):

Hệ thống xác định giới tính này được biết đến ở một vài loài côn trùng, ví dụ, Fumea. Ở những loài như vậy, con cái là loài dị hình (tạo ra hai loại trứng, một nửa có nhiễm sắc thể X và một nửa không có nhiễm sắc thể X) và con đực là giới tính dị hợp tử (tạo ra một loại tinh trùng, mỗi loại mang một nhiễm sắc thể X duy nhất.

Sự kết hợp của một tinh trùng với nhiễm sắc thể X chứa trứng oroduces XX hợp tử phát triển thành con đực. Nhưng thụ tinh của một trứng không có nhiễm sắc thể X với tinh trùng sẽ tạo ra hợp tử XO phát triển thành con cái.

(ii) Hệ thống XY-XX (XY nữ, XX nam):

Hệ thống xác định giới tính này hoạt động ở chim, bò sát, một số côn trùng, ví dụ như giun tơ, v.v ... Ở đây, con cái có cấu trúc nhiễm sắc thể XY, do đó, giới tính dị hợp là một nửa số trứng có X, trong khi phần còn lại có nhiễm sắc thể Y.

Con đực của các loài này có hai nhiễm sắc thể X (XX); kết quả là, nam là giới tính đồng nhất vì tất cả các tinh trùng được tạo ra bởi nam giới, có một nhiễm sắc thể X. Sự thụ tinh của trứng chứa X với tinh trùng sẽ tạo ra hợp tử XX, phát triển thành con đực. Hợp tử XY được tạo ra khi trứng chứa Y được thụ tinh bởi tinh trùng, hợp tử đó phát triển thành con cái.

II. Xác định giới tính bằng Cân bằng Genie:

Ở Drosophila, chuột, người đàn ông, v.v., sự hiện diện của nhiễm sắc thể XX và XY thường liên quan đến nữ tính và nam tính tương ứng. Khi một tuyên bố chung được đưa ra về các tình huống như vậy, nó xuất hiện như thể chính các nhiễm sắc thể (X và Y) xác định giới tính của hợp tử.

Tuy nhiên, các nghiên cứu về hành động gen khiến chúng ta hy vọng rằng một số gen cụ thể nằm trong các nhiễm sắc thể này có liên quan đến việc xác định giới tính. Một kết luận cho hiệu ứng này đã được đưa ra bởi Bridges (1921), người cuối cùng đã đề xuất lý thuyết cân bằng thần được công nhận của ông về xác định giới tính ở Drosophila.

Năm 1916, Bridges đã phát hiện ra con cái XXY và con đực XO ở Drosophila trong khi nghiên cứu sự di truyền của gen mắt vermillion nằm trong nhiễm sắc thể X. Điều này cho thấy rõ ràng rằng cấu tạo nhiễm sắc thể XX và XY không cần thiết cho nữ tính và nam tính tương ứng, và nhiễm sắc thể Y không có vai trò trong việc xác định giới tính.

Một lát sau, Bridges thu được những con cái tam bội; những con cái này khi giao phối với những con đực lưỡng bội bình thường đã tạo ra một số tình huống vô sinh. Bằng cách tương quan giới tính của một cá nhân với hiến pháp nhiễm sắc thể của mình, Bridges đã phát triển lý thuyết cân bằng genie về xác định giới tính. Lý thuyết này giải thích đầy đủ cơ chế xác định giới tính ở Drosophila, và rất có thể cũng được áp dụng cho chim.

Lý thuyết cân bằng gen nói rằng giới tính của một cá nhân được xác định bởi sự cân bằng giữa các gen đối với nam tính và những người đối với nữ tính có trong cá thể. Ở Drosophila, các gen cho bệnh nam tính có mặt trong các nhiễm sắc thể, trong khi các gen cho nữ tính nằm trong nhiễm sắc thể X.

Các gen cho nữ tính có trong một nhiễm sắc thể X đơn lẻ mạnh hơn các gen cho nam tính có trong một bộ nhiễm sắc thể, đó là bộ nhiễm sắc thể đơn bội. Sức mạnh của các gen đối với nam và nữ là cân bằng đến mức khi số lượng nhiễm sắc thể X và số lượng bộ nhiễm sắc thể bằng nhau ở một cá thể, nó sẽ phát triển thành nữ.

Một cá thể chỉ phát triển thành con đực khi số lượng nhiễm sắc thể X của nó bằng một nửa số lượng bộ nhiễm sắc thể của nó. Về bản chất, giới tính của một cá nhân được xác định bằng tỷ lệ số lượng nhiễm sắc thể X của nó và của bộ nhiễm sắc thể của nó, tỷ lệ này được gọi là chỉ số giới tính và được biểu thị như sau:

Chỉ số giới tính = Số lượng nhiễm sắc thể X (X) / Số lượng bộ nhiễm sắc thể (A) = X / A

Như thể hiện trong bảng 5.2, khi tỷ lệ X / A là 1.0, cá nhân sẽ là nữ và nếu là 0, 5; nó sẽ là nam Khi sự cân bằng này bị xáo trộn, giới tính của các cá nhân lệch khỏi nam không nam hoặc nữ bình thường. Ví dụ: khi tỷ lệ X / A nằm trong khoảng từ 1 đến 0, 5, nó sẽ là liên giới tính; khi nó dưới 0, 5, nó sẽ là siêu mẫu và khi trên 1.0, nó sẽ là nữ siêu nhân.

Gynandromor:

Các khái niệm xác định giới tính được phát triển cho Drosophila được xác minh bằng sự xuất hiện thường xuyên của gynandromor là những cá thể trong đó một phần của cơ thể thể hiện các nhân vật nam, trong khi các phần khác thể hiện các nhân vật nữ.

Kiểu hình nam trong gynandromor, trên một thái cực có thể kéo dài đến khoảng một nửa cơ thể. Ở một số ruồi; các bộ phận nam và nữ chạy dọc, trong khi ở một số khác, chúng chạy ngang. Gynandromor luôn là khảm cho nhiễm sắc thể X; những phần có kiểu hình nam luôn là XO, trong khi những phần có kiểu hình nữ là XX.

Nó đã được đề xuất rằng gynandromor phát sinh từ hợp tử XX. Trong quá trình phát triển phôi ở một hoặc nhiều tế bào, một trong hai nhiễm sắc thể không truyền đến bất kỳ cực nào tại anaphase và kết quả là bị mất. Do đó, một hoặc nhiều tế bào con có một nhiễm sắc thể X được tạo ra; những tế bào này phân chia và tạo ra các bộ phận nam của gynandromor.

Nếu sự phân bố không đều của nhiễm sắc thể X xảy ra ở lần phân chia phân bào đầu tiên của hợp tử, kiểu hình nam sẽ kéo dài đến một nửa cơ thể của gynandromor. Do đó, phạm vi của phần nam trong một gynandromor, do đó phụ thuộc vào giai đoạn phát triển phôi khi sự phân bố không đều của nhiễm sắc thể X xảy ra; sự xuất hiện càng sớm, kích thước của phần nam càng lớn.

Xác định giới tính trong các gen liên kết Y:

Ở động vật có vú, axolotl (một loài lưỡng cư) và một số loài thực vật, ví dụ Melandrium, nhiễm sắc thể Y rất cần thiết cho sự phát triển của bệnh tật. Ở người, các cá thể XO, XX, XXX và XXXX phát triển kiểu hình nữ. Nhưng với sự có mặt của một nhiễm sắc thể Y, các cá thể này, ví dụ XY, XXY, XXXY và XXXXY, phát triển kiểu hình nam.

Do đó, một nhiễm sắc thể Y đơn là đủ để khắc phục ảnh hưởng của bốn nhiễm sắc thể X và tạo ra kiểu hình nam. Nhưng con cái và con người bình thường chỉ được tạo ra bởi các cấu trúc nhiễm sắc thể XX và XY tương ứng.

Tình trạng XO tạo ra hội chứng Turner (nữ vô trùng), trong khi XXY dẫn đến sự phát triển của hội chứng Klinefelter (nam vô trùng). Khả năng xác định nam dường như nằm ở nhánh ngắn của nhiễm sắc thể Y (Y ^s ) ở người; việc xóa Y ^s cho phép phát triển kiểu hình nữ bình thường ngay cả ở những người XY. Trong những trường hợp hiếm hoi, người XX và chuột XX biểu hiện ra một kiểu hình nam.

Ở hầu hết các động vật có vú, sự biểu hiện của một kháng nguyên, kháng nguyên HY, có mối tương quan chặt chẽ với sự phát triển của tinh hoàn. Ngay cả con đực XX cũng cho thấy kháng nguyên HY, trong khi con cái XY thiếu kháng nguyên này. Các gen chi phối sự hiện diện của kháng nguyên HY nằm trong nhánh ngắn của nhiễm sắc thể Y. Trong trường hợp chuột, nhánh ngắn của nhiễm sắc thể Y chứa vùng đảo ngược giới tính (sxr) rất cần thiết cho sự phát triển của bệnh tật.

III. Cơ chế Haploidy hoặc Haplodiploidy:

Haploidy hoặc haplodiploidy hoặc parthenotokous parthenogenesis đặc biệt phổ biến ở các loài côn trùng màng trinh như kiến, ong và ong bắp cày (ví dụ, Braco? I hebetor). Ở những loài côn trùng này, kể từ đó, trứng được thụ tinh phát triển thành con cái lưỡng bội và những con không được thụ tinh thành con đực đơn bội; vì vậy, cholhenotoky vừa là một hình thức sinh sản vừa là phương tiện xác định giới tính.

Trong quá trình sinh tinh, tất cả các nhiễm sắc thể n của con đực thường xuyên truyền đến một cực duy nhất tại anaphase Hồi I để cực đối diện không nhận được nhiễm sắc thể nào cả. Do đó, tinh trùng thường xuyên đơn bội. Bệnh nấm bình thường trong quá trình oogenesis tạo ra tất cả trứng đơn bội.

Sự thụ tinh của trứng tạo ra hợp tử lưỡng bội phát triển thành ấu trùng lưỡng bội. Thông thường, ấu trùng như vậy làm phát sinh công nhân, đó là những con cái vô trùng. Nhưng ấu trùng lưỡng bội được nuôi bằng sữa ong chúa (có chứa mật ong, phấn hoa và một số chất do công nhân tiết ra) phát triển thành con cái màu mỡ được gọi là nữ hoàng. Mặt khác, trứng không thụ tinh phát triển parthenogenogen để tạo ra ấu trùng đơn bội và cuối cùng là con đực đơn bội có khả năng sinh sản hoàn toàn được gọi là máy bay không người lái.

IV. Kiểm soát gen duy nhất về tình dục:

Ở nhiều loài động vật, các gen tự phát đơn lẻ ghi đè lên ảnh hưởng của nhiễm sắc thể giới tính có trong các cá thể. Những gen này nói chung là lặn, nhưng trong một số trường hợp có thể chiếm ưu thế.

Một ví dụ cổ điển của một gen như vậy là gen chuyển gen lặn (tra) tự phát của Drosophila. Khi gen này có mặt ở trạng thái đồng hợp tử (tratra), nó biến đổi hợp tử XX để phát triển thành con đực vô trùng. Các gen tra không có tác dụng hoặc ở con đực hoặc khi nó ở trạng thái dị hợp tử ở con cái.

Khi một con cái dị hợp tử về cá tính (XX Tra tra) được giao phối với một con đực đồng hợp tử với cá tính (XY tra tra), chỉ có 25% con cái là con cái, trong khi 75% còn lại là con đực. Tuy nhiên, một phần ba nam giới là những cá thể XX vô trùng đồng hợp tử về cá tính; chúng được chuyển thành ác tính bởi gen tra.

Một gen lặn nữ tính tương tự, có thể là autosomal, tinh hoàn khiến người XY phát triển vú và âm đạo; những người như vậy, tuy nhiên, có tinh hoàn thoái hóa và vô trùng. Gen này không ảnh hưởng đến đặc điểm của cá nhân nữ.