Meccanismo di determinazione del sesso sotto controllo genetico

Meccanismo di determinazione del sesso sotto controllo genetico!

La determinazione del sesso nella maggior parte delle piante e degli animali riguarda lo studio di fattori che sono responsabili della creazione di un individuo maschio, femmina o ermafrodita. In passato, i meccanismi della determinazione del sesso venivano spiegati esclusivamente sulla base dei cromosomi sessuali, la cui costituzione generalmente differiva in individui maschili e femminili.

Negli ultimi anni, tuttavia, è stata fatta una prima distinzione tra determinazione del sesso e differenziazione sessuale e in secondo luogo tra i ruoli svolti dalla costituzione cromosomica e specifici geni (localizzati sia sui cromosomi sessuali sia sugli autosomi) nel raggiungimento del dimorfismo sessuale.

È stato dimostrato che la determinazione del sesso è un semplice segnale che avvia modelli di sviluppo maschile o femminile, e che la differenziazione sessuale coinvolge il percorso effettivo degli eventi che portano allo sviluppo non solo di organi maschili e femminili, ma anche di personaggi sessuali secondari.

A. Meccanismi di determinazione del sesso controllati geneticamente:

I meccanismi di determinazione del sesso sotto controllo genetico sono essenzialmente simili nelle piante e negli animali; i vari meccanismi possono essere classificati nelle seguenti categorie:

1. Meccanismo cromosomico sessuale o eterogeneo

2. Meccanismo di equilibrio del genio

3. Meccanismi di aploidia maschile o hoplodiploidy

4. Effetti del gene singolo.

Meccanismo cromosomico sessuale (eterogameide):

Nella stragrande maggioranza degli animali, gli individui maschi e femmine ordinariamente differiscono l'uno dall'altro rispetto al numero o alla morfologia degli omologhi di una coppia cromosomica, questa coppia è indicata come cromosoma sessuale o allosoma.

D'altra parte, quei cromosomi il cui numero e la morfologia non differiscono tra maschi e femmine di una specie sono chiamati autosomi. I cromosomi sessuali sono responsabili della determinazione del sesso, mentre gli autosomi non hanno alcuna relazione con il sesso e contengono i geni che determinano i caratteri somatici degli individui.

Esistono due tipi di cromosomi sessuali: X e Y. Il cromosoma X si trova sia nei maschi che nelle femmine, sebbene un sesso ne abbia solo uno mentre l'altro sesso ha due cromosomi X. Al contrario, il cromosoma Y si presenta normalmente solo in uno dei due sessi di una specie, ad es. Topi maschi, Drospohila, umani ecc., E femmine di uccelli, rettili, ecc.

I cromosomi X hanno una grande quantità di eucromatina e una piccola quantità di eterocromatina. L'eucromatina ha una grande quantità di materiali DNA, quindi, molte informazioni genetiche. Il cromosoma Y contiene piccole quantità di eucromatina e una grande quantità di eterocromatina, con poche informazioni genetiche.

Tipi di meccanismo cromosomico sessuale di determinazione del sesso:

In organismi dioidi diploidi che hanno seguito due sistemi di determinazione cromosomica del sesso sono stati riconosciuti;

(a) maschi eterogene

(b) femmine eterogamatiche

Maschi eterogametici:

In questo tipo di determinazione cromosomica sessuale del sesso, il sesso femminile ha due cromosomi X, mentre il sesso maschile ha solo un cromosoma X. Perché, maschio manca un cromosoma X, quindi, durante la gametogenesi produce due tipi di gameti, il 50% gameti portano i cromosomi X, mentre il resto manca di cromosomi X.

Come il sesso che produce due diversi tipi di gameti in termini di cromosomi sessuali si chiama sesso eterogene. Il sesso femminile è quindi chiamato sesso omogamico. I maschi eterogametici possono essere dei seguenti due tipi.

(i) tipi XX-XO:

Negli insetti, specialmente quelli degli ordini Hemiptera (veri insetti) e Ortotteri (cavallette e scarafaggi) e alcune piante (ad esempio, Vallisneria spiralis, Dioscorea sinuata ecc.), La femmina ha due cromosomi X (quindi, indicato come XX) e sono quindi omogamico, mentre il maschio ha un solo cromosoma X (quindi indicato come XO).

La presenza di un cromosoma X non appaiato determina il sesso maschile. Il maschio privo di un X chroxnosomes produce due tipi di spermatozoi: metà degli spermatozoi ha un cromosoma X; mentre l'altra metà non ne ha. L'unione di uno spermatozoo che ha un cromosoma X con un uovo produce uno zigote con due cromosomi X (XX); tali zigoti si sviluppano in individui femminili. Ma quando uno spermatozoo senza un cromosoma X fertilizza un uovo, si ottiene uno zigote XO che si sviluppa nei maschi. Quindi, metà della progenie di ciascun accoppiamento è di sesso femminile, mentre le altre metà sono maschi.

(ii) tipo XX-XY:

Negli esseri umani, nei topi, nella maggior parte degli altri mammiferi, Hemiptera, Coleotteri, Ditteri (es. Drosophila, mosca domestica ecc.) Alcuni pesci, alcuni anfibi e in certe piante angiosperme come Coccinia indica, Melandrium album, la femmina possiede due cromosomi X omomorfi in le loro cellule corporee (quindi denominate XX) e omogeneizzate producono un tipo di uova, ognuna con un cromosoma X.

I maschi di questi organismi possiedono un cromosoma X e un cromosoma Y (XY). I maschi con due cromosomi sessuali eteromorfi producono due tipi di spermatozoi: metà con cromosoma X e metà con cromosoma Y.

La fecondazione di un uovo da parte di uno spermatozoo con un cromosoma X produce uno XX zigote, che si sviluppa in una femmina. Ma gli zigoti prodotti dall'unione di un uovo con uno spermatozoo con un cromosoma Y producono uno zigote XY che produce maschi.

Femmine eterogamatiche:

In questo tipo di determinazione cromosomica sessuale del sesso, il sesso maschile possiede due cromosomi X omomorfi, quindi, è omogeneo e produce un singolo tipo di gameti, ognuno porta un singolo cromosoma X.

Il sesso femminile consiste in un solo cromosoma X o in un cromosoma X e in un cromosoma Y. Il sesso femminile è quindi eterogamico e produce due tipi di uova, metà con un cromosoma X e metà senza un cromosoma X (con o senza un cromosoma Y.)

Le femmine eterogenetiche possono essere dei seguenti tipi:

(i) Sistema XO-XX (XO femmina, XX maschio):

Questo sistema di determinazione del sesso è noto in alcune specie di insetti, ad esempio, Fumea. In tali specie, le femmine sono eterogametiche (producono due tipi di uova, metà con un cromosoma X e metà senza alcun cromosoma X) e i maschi sono il sesso eterogametico (producendo un singolo tipo di spermatozoi, ognuno dei quali porta un singolo cromosoma X.

L'unione di uno spermatozoo con X cromosoma contenente uova oroduces XX zigote che si sviluppa nei maschi. Ma la fecondazione di un uovo privo di un cromosoma X con uno spermatozoo dà origine a uno zigote XO che si sviluppa in femmine.

(ii) Sistema XY-XX (XY femmina, XX maschio):

Questo sistema di determinazione del sesso funziona in uccelli, rettili, alcuni insetti, ad esempio, verme di seta, ecc. Qui le femmine hanno costituzione cromosomica XY, quindi è il sesso eterogametico come metà delle uova hanno X, mentre il resto ha un cromosoma Y.

Il maschio di queste specie ha due cromosomi X (XX); di conseguenza, il sesso maschile è il sesso omogamico poiché tutti gli spermatozoi prodotti dai maschi hanno un cromosoma X. La fecondazione di una X contenente uovo con uno spermatozoo dà origine a un XX zigote, che si sviluppa in un maschio. Uno zigote XY viene prodotto quando un uovo contenente Y viene fecondato da uno spermatozoo, tale zigote si sviluppa in una femmina.

II. Determinazione sessuale di Genie Balance:

In Drosophila, topi, uomo, ecc., La presenza del cromosoma XX e XY è normalmente associata rispettivamente a femminilità e mascolinità. Quando viene formulata una dichiarazione generale su tali situazioni, sembra che i cromosomi specifici (X e Y) determinino il sesso degli zigoti.

Tuttavia, gli studi sull'azione dei geni ci portano ad aspettarci che alcuni geni specifici localizzati in questi cromosomi debbano essere coinvolti nella determinazione del sesso. Una conclusione a questo effetto fu raggiunta da Bridges (1921) che alla fine propose la sua ben nota teoria del bilanciamento del genio della determinazione del sesso in Drosophila.

Nel 1916, Bridges scoprì XXY femmine e XO maschi in Drosophila mentre studiava l'ereditarietà del gene dell'occhio di vermiglio situato nel cromosoma X. Ciò dimostra chiaramente che le costituzioni cromosomiche XX e XY non erano essenziali per la femminilità e la virilità e che il cromosoma Y non aveva un ruolo nella determinazione del sesso.

Poco dopo, Bridges ottenne femmine triploidi; queste femmine quando accoppiate con normali maschi diploidi producevano un numero di situazioni aneuploidi. Correlando il sesso di un individuo con la sua costituzione cromosomica, Bridges ha sviluppato la teoria dell'equilibrio genetico della determinazione del sesso. Questa teoria spiega pienamente il meccanismo di determinazione del sesso in Drosophila e molto probabilmente è applicabile anche agli uccelli.

La teoria dell'equilibrio genico afferma che il sesso di un individuo è determinato da un equilibrio tra i geni per la mascolinità e quelli per la femminilità presenti nell'individuo. In Drosophila, i geni per la mascolinità sono presenti negli autosomi, mentre quelli per la femminilità si trovano nel cromosoma X.

I geni per la femminilità presenti in un singolo cromosoma X sono più forti di quelli per la mascolinità presenti in un set di autosomi, cioè l'insieme aploide di autosomi. La forza dei geni per la mascolinità e la femminilità è così equilibrata che quando il numero di cromosomi X e quello di insiomi autosomici è uguale in un individuo, si sviluppa in femmina.

Un individuo si sviluppa in un maschio solo quando il numero dei suoi cromosomi X è esattamente la metà del numero dei suoi set autosomici. In sostanza, il sesso di un individuo è determinato dal rapporto tra il numero dei suoi cromosomi X e quello dei suoi insiemi autosomici, questo rapporto è definito come indice del sesso ed è espresso come segue:

Indice del sesso = Numero di cromosomi X (X) / Numero di set autosomici (A) = X / A

Come mostrato nella tabella 5.2, quando il rapporto X / A è 1.0, l'individuo sarà femminile e se è 0.50; sarebbe maschio. Quando questo equilibrio è disturbato, il sesso delle persone si discosta dalla femmina maschile o normale normale. Ad esempio, quando il rapporto X / A cade tra 1, 0 e 0, 50, sarebbe intersex; quando è inferiore a 0, 50, sarebbe supermolosa e, se superiore a 1, 0, sarebbe super femminile.

Gynandromorphs:

I concetti di determinazione del sesso sviluppati per la Drosophila sono verificati dall'occasionale presenza di ginandromorfi che sono individui in cui parte del corpo esprime caratteri maschili, mentre altre parti esprimono caratteri femminili.

Il fenotipo maschile nei ginandromorfi, ad un estremo, può estendersi fino a circa metà del corpo. In alcune mosche; le parti maschili e femminili corrono longitudinalmente, mentre in altre corrono trasversalmente. I ginandromorfi sono sempre mosaici per il cromosoma X; le parti con fenotipo maschile sono sempre XO, mentre quelle con fenotipo femminile sono XX.

È stato suggerito che i ginandromorfi nascano da XX zigoti. Durante lo sviluppo embrionale in una o più cellule uno dei due cromosomi non passa a nessun polo in anafase e, di conseguenza, viene perso. Di conseguenza, vengono prodotte una o più cellule figlie aventi un singolo cromosoma X; queste cellule dividono e danno origine alle parti maschili dei ginandromorfi.

Se la distribuzione irregolare del cromosoma X si fosse verificata nella prima divisione mitotica di a zigote, il fenotipo maschile si estenderebbe esattamente a metà del corpo del ginandromorfo. L'estensione della parte maschile in un ginandromorfo, quindi, dipende dallo stadio dello sviluppo embrionale quando si verifica la distribuzione irregolare del cromosoma X; prima si verificava l'evento, maggiore era la dimensione della porzione maschile.

Determinazione del sesso nei geni legati all'Y:

Nei mammiferi, axolotl (un Amphibia) e alcune piante, ad esempio Melandrium, il cromosoma Y è essenziale per lo sviluppo della mascolinità. Negli uomini XO, XX, XXX e XXXX gli individui sviluppano il fenotipo femminile. Ma in presenza di un solo cromosoma Y, questi individui, cioè XY, XXY, XXXY e XXXXY, sviluppano il fenotipo maschile.

Quindi un singolo cromosoma Y è sufficiente per superare gli effetti di quattro cromosomi X e per produrre un fenotipo maschile. Ma femmine e maschi umani normali sono prodotti solo da costituzioni cromosomiche XX e XY, rispettivamente.

La condizione XO produce la sindrome di Turner (femmina sterile), mentre XXY porta allo sviluppo della sindrome di Klinefelter (maschio sterile). La capacità determinante del maschio sembra essere localizzata nel braccio corto del cromosoma Y umano (Y ^s ); la soppressione di Y ^s consente lo sviluppo di un fenotipo femminile normale anche negli individui XY. In rari casi, XX umani e XX topi presentano un fenotipo maschile.

Nella maggior parte dei mammiferi, l'espressione di un antigene, l'antigene HY, è strettamente correlata allo sviluppo del testicolo. Anche i maschi XX mostrano l'antigene HY, mentre le femmine XY mancano di questo antigene. I geni che regolano la presenza dell'antigene HY si trovano nel braccio corto del cromosoma Y. Nel caso del topo, il braccio corto del cromosoma Y contiene la regione dell'inversione del sesso (sxr) che è essenziale per lo sviluppo della mascolinità.

III. Meccanismo epatico di Haploody o Haplodiploidy:

L'epilessia maschile o la partenogenesi aplodiploidia o arrenotossica è particolarmente comune negli insetti imenotteri come formiche, api e vespe (ad esempio, Braco? Ibetor). In questi insetti, dal momento che le uova fecondate si trasformano in femmine diploide e non fecondate in maschi aploidi; così arrhenotoky è sia una forma di riproduzione che un mezzo per la determinazione del sesso.

Durante la spermatogenesi, tutti i n cromosomi dei maschi passano regolarmente a un solo polo in anafase-I in modo che il polo opposto non riceva alcun cromosoma. Quindi tutti gli spermatozoi sono regolarmente aploidi. La meiosi normale durante l'oogenesi produce tutte le uova aploidi.

La fecondazione delle uova produce zigoti diploidi che si trasformano in larve diploidi. Ordinariamente, tali larve danno origine a lavoratori, che sono femmine sterili. Ma le larve diploidi nutrite con pappa reale (contengono miele, polline e alcune sostanze secrete dai lavoratori) si trasformano in femmine fertili chiamate regina. D'altra parte, le uova non fecondate si sviluppano partenogenicamente per produrre larve aploidi e, in definitiva, maschi aploidi completamente fertili chiamati droni.

IV. Controllo del sesso con un solo gene:

In molti animali, i singoli geni autosomici prevalgono sull'effetto dei cromosomi sessuali presenti negli individui. Questi geni sono generalmente recessivi, ma in alcuni casi possono essere dominanti.

Un esempio classico di un tale gene è il gene di trasferimento autosomico recessivo (tra) di Drosophila. Quando questo gene è presente nello stato omozigote (tratra) trasforma XX zigoti per svilupparsi in maschi che sono sterili. Il gene tra non ha alcun effetto né nei maschi né quando è nello stato eterozigote nelle femmine.

Quando una femmina eterozigote per tra (XX Tra tra) è accoppiata con un maschio omozigote per tra (XY tra tra), solo il 25% della progenie sono femmine, mentre il restante 75% sono maschi. Un terzo dei maschi, tuttavia, sono individui XX sterili omozigoti per tra; sono trasformati in virilità dal gene tra.

Un gene recessivo, probabilmente autosomico, di femminilità testicolare induce gli esseri umani XY a sviluppare seni e vagina; tali individui, tuttavia, hanno testicoli degenerati e sono sterili. Questo gene non influenza le caratteristiche degli individui femminili.