Czynniki środowiskowe odpowiedzialne za określenie płci w roślinach i zwierzętach

Czynniki środowiskowe odpowiedzialne za określenie płci w roślinach i zwierzętach!

W niektórych organizmach środowisko określa fenomen seksualny osobników. Stąd niektóre czynniki środowiskowe, wielkość ciała rodzica lub komórki jajowej, wiek rodzica i temperatura określają płeć w następujących przypadkach:

(a) Płeć niektórych gadów może zależeć od temperatury, w której człowiek się rozwija. Na przykład w większości żółwi, tylko samice są produkowane w wysokiej temperaturze (30-35 ° C) i tylko mężczyźni są produkowani w niskiej temperaturze (23-28 ° C). Odwrotna sytuacja występuje u krokodyli, aligatorów i niektórych jaszczurek, gdzie samce są produkowane w wysokiej temperaturze, a samice w niskiej temperaturze.

(b) Głowica morska Ophryotrocha różnicuje się w mężczyznę produkującego spermę jako młode zwierzę, a następnie zmienia się w samicę składającą jaja, kiedy się starzeje. W przypadku amputacji części starszej samicy, annelid powraca do postaci męskiej, wskazując, że wielkość, a nie wiek, jest ważnym czynnikiem kontrolującym płeć danej osoby.

Determinacja płci w roślinach:

W większości roślin męskie i żeńskie narządy rozrodcze znajdują się w tym samym kwiecie (rośliny biseksualne lub hermafrodytyczne) lub w różnych kwiatach tej samej rośliny (rośliny jednopienne, np. Kukurydza, rącznik, orzech kokosowy itp.). Ale w niektórych uprawach (np. Papaja, szparagi itp.) I kilku innych gatunkach roślin, kwiaty męskie i żeńskie są produkowane na różnych roślinach (rośliny dwupienne).

Mechanizmy determinacji płci u roślin są zasadniczo podobne do mechanizmów występujących u zwierząt. Jednym z szeroko przebadanych przypadków seksualności chromosomów są rośliny, tj. Z rodzaju Melandrium z rodziny Caryophyllaceae. Tutaj chromosom Y determinuje skłonność do męskości, tak jak ma to miejsce w przypadku ludzi, że rośliny męskie są heterogeniczne (XY), gdzie rośliny żeńskie są homogeniczne (XX). Ten system jest najbardziej powszechny w roślinach.

Określanie płci u niektórych gatunków roślin, np. Papai (Carica papaya), szpinaku (Spinacea oleracea) Vitis cinerea, Asparagus itp., Postuluje się, aby podlegało pojedynczemu genowi. W papai sugeruje się pojedynczy gen z trzema allelami (m, M ₁ i M ₂ ) do kontrolowania różnicowania płci. Rośliny żeńskie są homozygotyczne mm, podczas gdy rośliny męskie są heterozygotyczne M ₂ m; heterozygota M ₂ m wytwarza stan hermafrodyta. Genotypy M ₁ M ₁, M ₁ M ₂ i M ₁ M ₂ są godne zaufania, tj. Allele M ₁ i M ₂ są letalnymi postaciami recesywnymi.

Rośliny kukurydzy są na ogół jednopienne, tzn. Zarówno kwiaty męskie, jak i żeńskie są produkowane na tej samej roślinie. Pojedynczy gen recesywny, ba (barren cob), zakłóca rozwój kolb (żeński kwiatostan), gdy ten gen jest w stanie homozygotycznym.

Kolby pozostają nierozwinięte w roślinach ba, dzięki czemu rośliny te funkcjonalnie są męskie. Inny recesywny gen, przekształca męskie kwiaty w frędzelki roślin ts ts w żeńskie kwiaty. W rezultacie frędzle roślin ts ts nie wytwarzają pyłków, ale osadzają nasiona; takie rośliny są zatem funkcjonalnie żeńskie. W roślinach homozygotycznych zarówno dla ba, jak i ts (baba tsts) kolby są nierozwinięte i jałowe, ale wiele nasion jest produkowanych w kutasie; takie rośliny są zatem funkcjonalnie żeńskie.

Tak więc, dwa recesywne geny (ba i ts) przekształciły naturalnie monokształtną kukurydzę w roślinę dwupienną. Inne recesywne geny wpływające na rozwój gamet męskich i żeńskich są znane w kukurydzy, np. Ms (geny męskosterylności), męskosterylna cytoplazma (Cms) i sk (beztłuszczowy gen wywołujący owulację) itp. Oraz w wielu innych uprawach.

Kompensacja dawkowania:

Związane z płcią (X-połączone) geny, które nie są związane z określaniem płci, są obecne w dwóch dawkach u ssaków i samic Drosophila (XX), podczas gdy ich samce (XY) zawierają pojedynczą dawkę. Jednak intensywność fenotypów, ilości przedmiotowych enzymów, a nawet ilość RNA wytwarzanego przez geny związane z X u samic są równe tym u samców.

Zjawisko to znane jest jako kompensacja dawek (Muller, 1932) i reguluje funkcję genów sprzężonych z chromosomem X w taki sposób, że ich ekspresja jest porównywalna zarówno u kobiet, jak iu mężczyzn, nawet jeśli mają one różne dawkowanie (liczbę kopii) tych genów .

Kompensacja dawki może być realizowana przez dwa odrębne mechanizmy:

(1) pierwszy mechanizm obejmuje hipoprodukcję spowodowaną inaktywacją jednego chromosomu X w homogelmie, jak zaobserwowano u ssaków, oraz

(2) drugi mechanizm obejmuje hiperprodukcję z powodu nadaktywności chromosomu X w heterogelmatycznej płci obserwowanej w Drosophila

(1) Inaktywacja chromosomu X u ssaków:

Wykazano, że u homogenicznych kobiet XX jeden chromosom X ulega charakterystycznemu skróceniu i inaktywacji. Takie materiały chromatyny zostały również opisane jako fakultatywna heterochromatyna, ponieważ stają się nieaktywne w pewnej części cyklu życiowego i wznawiają aktywność przed wejściem do linii zarodkowej.

Zjawisko inaktywacji chromosomu X zostało potwierdzone przez obserwację a. Barr body Barr body. Ciało Zakazu zostało po raz pierwszy zaobserwowane przez Barra i Bertrama w 1949 r. U kotki, a następnie zidentyfikowane jako chromosom X przez Ohno i wsp. (1959). Później Lyon (1972) potwierdził istnienie ciała Barr u normalnych samic, samic i u samców Klinefeltera.

Takie ciało Barr zaobserwowano również w większości komórek ciała (np. Skóry, nabłonka jamy ustnej i komórek krwi) człowieka i innych ssaków. Ludzkie samice mają ciało Barr w jądrach ich komórek ciała w większej proporcji niż mężczyźni i dlatego są określane jako pozytywne pod względem chromatyny płci.

Ponieważ stwierdzono, że ilekroć liczba chromosomów X wynosiła dwa lub więcej niż dwa, liczba ciał Barr była o jeden mniej niż liczba chromosomów X (np. Jedno ciało Barr u XX płci żeńskiej i XXY mężczyźni, dwa ciała Barr u mężczyzn XXXY i metagemałów XXX) ustalono, że w normalnej kobiecie obecny jest tylko jeden aktywny chromosom X. Jest to również czasami określane mianem hipotezy Lyonu.

Który z dwóch chromosomów X pozostaje aktywny u osobników płci żeńskiej jest określany we wczesnych stadiach rozwoju. Lyons (1961) zaobserwował, że każdy z chromosomów X ze strony ojcowskiej (P) i matczynej (M) ma szansę stać się nieaktywnym (tj. Ciało Barr).

Innymi słowy, inaktywacja chromosomów X jest przypadkowym zjawiskiem u większości gatunków. U niektórych gatunków inaktywacja chromosomu X może nie być przypadkowa, np. W tkankach somatycznych kobiecych kangurów tylko ojcowskie chromosomy X są inaktywowane.

U ssaków inaktywacja ma zwykle miejsce we wczesnej embriogenezie. W ludzkim zarodku inaktywacja chromosomu X rozpoczyna się w późnym blastocyst około 16 dnia życia. Po ustaleniu inaktywacji jest ona nieodwracalnie utrzymywana w komórkach somatycznych, jednak w linii komórkowej następuje reaktywacja linii komórkowej na określonym etapie rozwoju komórek zarodkowych (tj. Wejście do profazy mejotycznej, Martin, 1982). U ssaków zaobserwowano również, że skondensowane "ciało Barr", charakterystyczne dla komórki somatycznej, nie występuje w żeńskich komórkach pre-mitotycznych.

(2) Nadpobudliwość chromosomu X u samców Drosophila:

Wykazano, że zjawisko kompensacji dawki u Drosophila wynika z nadaktywności jednego chromosomu X u samców Drosophila. Ten fakt został odkryty przez dr AS Mukherjee z Uniwersytetu Kalkuty. U osób z mozaiką z komórkami XX i XO można wykazać, że chromosom X w komórkach XO był zawsze nadaktywny.

Z tego powodu muchy typu mutant i dzikiego wykazywały taką samą intensywność koloru oczu u samców i samic much. Podobnie stwierdzono, że poziomy enzymów dla kilku enzymów, w tym dehydrogenazy fosfoglukonianowej (6 PGD), dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej (G6PD), pirolizy tryptofanu i fumarazy, były podobne u samic i samców much.

Brak kompensacji dawkowania u organizmów z samicami Heterogametic:

W powyższej dyskusji zauważyliśmy, że kiedy płeć męska jest heterogamiczna (XOO, XYO lub XXO, XOO), geny związane z X są poddawane kompensacji dawkowania. W przeciwieństwie do tego, gdy płeć żeńska jest heterogarniczna (ZZD, ZWO), tak jak u ptaków, ciem i motyli, geny związane z Z najwyraźniej nie są kompensowane dawką. Podobna sytuacja występuje u niektórych gadów i płazów, gdzie przeważa heterogamety żeńskie. Badanie braku wyrównania dawek u tych heterogenicznych kobiet doprowadziło do następujących wniosków:

1. Geny wymagające kompensacji dawek to przede wszystkim te, które kontrolują morfogenezę i przyszły plan ciała.

2. Produkt tych genów jest wymagany w dawkach disomicznych, szczególnie podczas oogenezy i wczesnego rozwoju zarodkowego.

3. Samice Heterogametic syntetyzują i przechowują morfogenetycznie niezbędne produkty genów, w tym te kodowane przez geny związane z Z, podczas samej oogenezy.

4. Obfitość tych produktów genowych w jaju i ich utrzymywanie się stosunkowo późno w embriogenezie umożliwia heterogenicznym samicom przezwyciężenie stanu monosomowego chromosomu Z w ZW-zarodkach.