URČENÍ POHLAVÍ: TYPY SYSTÉMŮ A CHARAKTERISTIKA - BIOLOGIE - 2025

Determinace pohlaví je řízen řadou mechanismů pohybovala mezi taxonů, které navazují sexuální charakteristiky jednotlivce. Tyto systémy mohou být vnitřní pro jednotlivce - tj. Genetické - nebo mohou být kontrolovány faktory prostředí, které obklopují jednotlivce v raných fázích života.

Při vlastním stanovení biologové klasifikovali tyto systémy do tří hlavních kategorií: jednotlivé geny, haplodiploidní systém nebo speciální či pohlavní chromozomy. Posledním případem je případ nás, savců, ptáků a nějakého hmyzu.

Zdroj: pixabay.com

Stejně tak ovlivňují určování pohlaví také podmínky prostředí. Tento jev byl zkoumán u některých plazů a obojživelníků, které jsou zvláště ovlivněny teplotou. Tento systém určování je známý jako kryptický.

Druhy systémů určování pohlaví

Sex, chápaný jako smíchání genomů pomocí meiózy a fúze gamete, je v životě eukaryotů prakticky univerzální událostí.

Jedním z nejdůležitějších důsledků sexuální reprodukce je spojení různých alel, nesených různými jednotlivci, v prospěšné genetické variaci.

U většiny eukaryotických organismů je určování pohlaví událostí, ke které dochází v době oplodnění. Tento jev se může vyskytnout ve třech různých systémech: jednotlivé geny, haplodiploidní systém nebo speciální chromozomy.

Stejně tak máme stanovení pohlavních charakteristik zprostředkovaných faktory prostředí, jako je teplota. K tomu dochází u žab, želv a aligátorů, kde se zdá, že inkubační teplota určuje pohlaví.

Popíšeme každý systém níže pomocí příkladů převzatých z říše zvířat a rostlin:

Jednotlivé geny

V organismech, kde je pohlaví určeno jednotlivými geny, neexistují žádné pohlavní chromozomy. V těchto případech závisí pohlaví na řadě alel lokalizovaných na specifických chromozomech.

Jinými slovy, pohlaví je určováno genem (nebo několika z nich) a nikoli přítomností úplného chromozomu.

Tento systém mají různí obratlovci, jako jsou ryby, obojživelníci a někteří plazi. To bylo také hlášeno v rostlinách.

Alely, které se účastní tohoto jevu, mají obecně známý systém dominance, který existuje pro autozomální znaky. V rostlinách byly specifikovány alely, které určují maskulinitu, hermafroditismus a ženský charakter jedince.

Haplodiploidní systém

Haplodiploidní systém je běžný u včel

Haplodiploidní systémy určují pohlaví v závislosti na haploidním nebo diploidním stavu jedince. My lidé jsme diploidní - muži i ženy. Tento stav však nelze extrapolovat na všechny skupiny zvířat.

Haplodiploidní systém je docela běžný u hymenopteranů (včely, mravenci a podobně), Homoptera (mealybugs a kuřata) a Coleoptera (brouci).

Klasickým příkladem je to včel a určení pohlaví v koloniích. Sociální struktura včel je velmi složitá, stejně jako jejich eusociální chování, která má své základy v genetickém systému, který rozhoduje o jejich pohlaví.

Včely nemají sexuální chromozomy. Samice jsou diploidní (2n) a samci jsou haploidní (n), nazývaní dronové. Z tohoto důvodu vývoj samic pochází z oplodnění vajíček, zatímco nefertilizované vajíčka se vyvinou na samce. To znamená, že ten druhý nemá otce.

U žen není rozdělení mezi dělníky a královnou geneticky určeno. Tato hierarchie je určena stravou jednotlivce v raných fázích jeho života.

Speciální chromozomy

Případ speciálních chromozomů nebo pohlavních chromozomů je ten, se kterým jsme nejvíce spřízněni. Je přítomna u všech savců, všech ptáků a mnoha druhů hmyzu a je běžnou formou v organismech s různými pohlavními fenotypy.

V rostlinách, i když je to velmi vzácné, bylo možné určit některé dukální druhy, které mají pohlavní chromozomy.

Tento systém má různé varianty. Mezi nejčastější a nejjednodušší najdeme systémy: XX-X0 a XX-XY, kde heterogametický sex je muž, a ZZ-ZW, kde heterogametický sex je žena.

První systém, XX a X0, je běžný u hmyzu řádu Orthoptera a Hemiptera. V těchto případech má samec pouze jeden pohlavní chromozom.

Systém XX a XY je přítomen u savců, u mnoha hmyzů řádu Diptera a ve velmi omezeném počtu rostlin, jako je Cannabis sativa. V tomto systému je pohlaví určeno samčí gametou. Pokud má druhý chromozom X, potomstvo odpovídá samici, zatímco gameta Y způsobí vznik samce.

Poslední systém, ZZ a ZW, je přítomen u všech ptáků a u některých druhů hmyzu řádu Lepidoptera

Crypptické odhodlání

V určitých taxonech mají různé environmentální podněty v raných fázích života jednotlivců zásadní roli při určování pohlaví. V těchto případech nebylo určování z genetického hlediska zcela objasněno a zdá se, že pohlaví zcela závisí na prostředí.

Například v mořských želvách variace o 1 ° C mění celou populaci mužů na populaci tvořenou výhradně ženami.

U aligátorů bylo zjištěno, že inkubace nižší než 32 ° C produkuje populaci žen a teploty vyšší než 34 ° C se promítají do populace mužů. V rozmezí 32 až 34 jsou poměry mezi pohlavími proměnlivé.

Kromě teploty byl prokázán vliv dalších proměnných prostředí. U jednoho druhu annelidu, Bonellia viridis, je pohlaví určováno v jeho larválním stádiu. Larvy, které volně plavou ve vodě, se vyvíjejí jako samci.

Naproti tomu se larvy, které se vyvíjejí v blízkosti zralých žen, transformují na muže určitými hormony, které vylučují.

Infekce mikroorganismy

Nakonec se budeme zabývat zvláštním případem toho, jak je přítomnost bakterie schopna definovat pohlaví populace. Toto je případ slavné bakterie rodu Wolbachia.

Wolbachia je intracelulární symbiont, který je schopen infikovat širokou škálu druhů členovců a také některé nematody. Tato bakterie je přenášena svisle, od samic k jejich budoucím potomkům, vejci - i když byl dokumentován i horizontální přenos.

Pokud jde o stanovení pohlaví v organismech, které obývá, má Wolbachia vysoce relevantní účinky.

Je schopen zabíjet muže v populaci, kde infikovaní muži umírají v raných fázích života; feminizuje populaci, kde se vyvíjející samci stávají ženami; a konečně je schopen produkovat parthenogenetické populace.

Všechny uvedené fenotypy, které zahrnují zkreslení poměru pohlaví se zřetelným zaujetím vůči ženám, napomáhají přenosu bakterií na další generaci.

Díky širokému rozsahu hostitelů hrál Wolbachia klíčovou roli ve vývoji systémů určování pohlaví členovců a reprodukčních strategií.

Poměr pohlaví

Smečka vlků.

Základní vlastnost systémů určování pohlaví odpovídá porozumění poměru pohlaví nebo poměru pohlaví. Bylo navrženo několik teorií a hypotéz:

Fisherova hypotéza

Ronald Fisher, uznávaný britský statistik a biolog, navrhl v roce 1930 teorii, která vysvětluje, proč populace udržují poměr mužů a žen 50:50. Rozumně také vysvětlil, proč jsou mechanismy, které tento poměr zkosují, vybrány proti.

Následně bylo možné prokázat, že spravedlivý nebo vyvážený poměr pohlaví představuje z evolučního hlediska stabilní strategii.

Je pravda, že Fisherovy výsledky nejsou za určitých okolností použitelné, ale jeho hypotéza se zdá být dostatečně obecná, že mechanismy pro určování pohlaví by měly být vybírány podle jeho principů.

Trivers a Willardova hypotéza

Později, v roce 1973, tito autoři poznamenali, že poměr pohlaví závisí na mnoha dalších faktorech - hlavně fyziologickém stavu ženy - které nebyly při Fisherově vysvětlení zohledněny.

Argument byl založen na následujících předpokladech: když je žena fyziologicky „zdravá“, měla by produkovat samce, protože tito mladí budou mít větší šanci na přežití a rozmnožování.

Stejně tak, když žena není v optimálních fyziologických podmínkách, nejlepší strategií je produkce ostatních samic.

V přírodě se slabé ženy často rozmnožují, navzdory svému fyziologickému stavu „podřadnosti“. Na rozdíl od slabého muže, kde je šance na reprodukci výjimečně nižší.

Tento návrh byl testován v různých biologických systémech, jako jsou potkani, jeleni, tuleni a dokonce i v lidské populaci.

Evoluční perspektiva a budoucí otázky

Ve světle evoluce vyvolává rozmanitost mechanismů, které určují pohlaví, určité otázky, včetně: proč vidíme tuto změnu? Jak tato variace vzniká? A konečně, proč k těmto změnám dochází?

Dále také vyplývá z otázky, zda určité mechanismy dávají jednotlivci určitou výhodu před ostatními. To znamená, že pokud byl nějaký zvláštní mechanismus selektivně zvýhodněn.

Reference

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ, a Negri, I. (2014). Wolbachia není jen o sexu: mužský feminizační Wolbachia mění transkriptom Zyginidia pullula hlavně z hlediska pohlaví nezávislým způsobem. Hranice v mikrobiologii, 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). Určení pohlaví: proč tolik způsobů, jak toho dosáhnout? PLoS biologie, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Genetická příručka. Svazek 1. Národní univerzita Río Cuarta.
4. Leopold, B. (2018). Teorie ekologie populace volně žijících živočichů. Waveland press inc.
5. Pierce, BA (2009). Genetika: Koncepční přístup. Panamerican Medical Ed.
6. Wolpert, L. (2009). Principy rozvoje. Panamerican Medical Ed.