ODREĐIVANJE SPOLA: VRSTE SUSTAVA I KARAKTERISTIKE - BIOLOGIJA - 2026

Određivanje spola kontrolira niz mehanizama varirala između svojti koje uspostavljaju seksualne karakteristike pojedinca. Ti sustavi mogu biti svojstveni pojedincu - to jest genetski - ili biti pod kontrolom okolišnih čimbenika koji okružuju pojedinca tijekom rane faze života.

U svojstvenom određivanju, biolozi su te sustave klasificirali u tri glavne kategorije: pojedinačni geni, haplodiploidni sustav ili posebni ili spolni kromosomi. Posljednji je slučaj kod nas, sisavaca, ptica i nekih insekata.

Izvor: pixabay.com

Na isti način, okolišni uvjeti također utječu na određivanje spola. Taj je fenomen proučavan kod nekih gmazova i vodozemaca, na što posebno utječe temperatura. Ovaj sustav određivanja poznat je kao zagonetni.

Vrste sustava za određivanje spola

Seks, shvaćen kao miješanje genoma putem mejoze i fuzije gameta, gotovo je univerzalan događaj u životu eukariota.

Jedna od najvažnijih posljedica seksualne reprodukcije je spajanje različitih alela, koje nose različite jedinke, u korisnoj genetskoj varijaciji.

U većini eukariotskih organizama određivanje spola je događaj koji se događa u vrijeme oplodnje. Do ove pojave mogu se javiti tri različita sustava: pojedinačni geni, haplodiploidni sustav ili posebni kromosomi.

Isto tako, imamo određivanje seksualnih karakteristika posredovanih čimbenicima okoliša, poput temperature. To se događa kod žaba, kornjača i aligatora, gdje temperatura inkubacije čini da određuje spol.

U nastavku ćemo opisati svaki sustav, koristeći primjere uzete iz životinjskog i biljnog carstva:

Pojedinačni geni

U organizmima gdje je spol određen pojedinačnim genima, nema spolnih kromosoma. U tim slučajevima seks ovisi o nizu alela smještenih na specifičnim kromosomima.

Drugim riječima, spol se određuje genom (ili više njih), a ne prisutnošću kompletnog kromosoma.

Različiti kralježnjaci, poput riba, vodozemaca i nekih gmazova, imaju ovaj sustav. Također je zabilježeno u biljkama.

Aleli koji sudjeluju u ovom fenomenu imaju nadaleko poznat sustav dominacije koji postoji za autosomne ​​likove. U biljkama su specificirani aleli koji određuju muževnost, hermafroditizam i ženski karakter jedinke.

Haplodiploidni sustav

Haplodiploidni sustav je čest kod pčela

Haplodiploidni sustavi određuju spol ovisno o haploidnom ili diploidnom stanju pojedinca. Mi ljudi smo diploidni - i mužjaci i žene. Međutim, ovo se stanje ne može ekstrapolirati na sve životinjske grupe.

Haplodiploidni sustav prilično je čest kod Hymenopterana (pčele, mravi i slično), Homoptera (pahuljice i pilići) i Coleoptera (bube).

Klasičan primjer je pčela i određivanje spola u kolonijama. Socijalna struktura pčela izuzetno je složena, kao i njihova eusocijalna ponašanja, koja imaju svoje osnove u genetskom sustavu koji određuje njihov spol.

Pčelama nedostaje spolni kromosom. Ženke su diploidne (2n), a mužjaci haploidni (n), zvani dronovi. Iz tog razloga, razvoj ženki dolazi iz oplodnje jajašca, dok se neplodne ovule razvijaju u mužjaka. Odnosno, potonji nemaju oca.

U žena, podjela između radnika i kraljice nije genetski određena. Ova hijerarhija određena je prehranom pojedinca u ranim fazama njegova života.

Posebni kromosomi

Slučaj posebnih kromosoma ili spolnih kromosoma je onaj s kojim smo najviše povezani. Prisutna je kod svih sisavaca, svih ptica i mnogih insekata, što je uobičajeni oblik u organizmima s različitim seksualnim fenotipovima.

U biljkama, iako je to vrlo rijetko, moguće je navesti neke diokkalne vrste koje imaju spolne kromosome.

Ovaj sustav ima različite varijante. Među najčešćim i jednostavnijim nalazimo sustave: XX-X0 i XX-XY, gdje je heterogametski spol muški, i ZZ-ZW, gdje je heterogametski spol ženski.

Prvi sustav, XX i X0, uobičajen je kod insekata iz reda Orthoptera i Hemiptera. U tim slučajevima mužjak ima samo jedan spolni kromosom.

XX i XY sustav prisutan je kod sisavaca, kod mnogih insekata reda Diptera i u vrlo ograničenom broju biljaka, poput Cannabis sativa. U ovom sustavu spol se određuje pomoću muške gamete. Ako ovaj posljednji ima X kromosom, potomstvo odgovara ženki, dok je y gameta roditi mužjaka.

Posljednji sustav, ZZ i ZW, prisutan je kod svih ptica i kod nekih insekata reda Lepidoptera

Kriptično određivanje

U nekim vrstama različiti podsticaji okoline, u ranim fazama života pojedinaca, imaju presudnu ulogu u određivanju spola. U tim slučajevima određivanje s genetskog stajališta nije u potpunosti razjašnjeno, a čini se da spol u potpunosti ovisi o okolini.

Na primjer, u morskim kornjačama, varijacija od dodatnih 1 ° C pretvara čitavu populaciju mužjaka u populaciju koju čine isključivo ženke.

U aligatorima je utvrđeno da inkubacija niža od 32 ° C stvara populaciju ženki, a temperature veće od 34 ° C pretvaraju se u populaciju muškaraca. U rasponu od 32 do 34, udjeli među spolovima su različiti.

Pored temperature, dokazan je i utjecaj ostalih varijabli okoliša. Kod jedne vrste annelida, Bonellia viridis, spol se određuje u fazi larve. Ličinke koje slobodno plivaju u vodi razvijaju se kao mužjaci.

Za razliku od toga, ličinke koje se razviju blizu zrelih ženki pretvaraju se u mužjake pomoću određenih hormona koje luče.

Infekcija mikroorganizmima

Za kraj ćemo razgovarati o posebnom slučaju kako prisutnost bakterije može definirati spol neke populacije. To je slučaj čuvene bakterije koja pripada rodu Wolbachia.

Wolbachia je unutarstanični simbiont, sposoban zaraziti širok raspon vrsta člankonožaca, kao i neke nematode. Ova se bakterija prenosi vertikalno, sa ženki na njihovo buduće potomstvo, jajima - iako je također dokumentiran horizontalni prijenos.

Što se tiče određivanja spola u organizmima koje obitava, Wolbachia ima vrlo relevantne učinke.

Može ubiti muškarce u populaciji, gdje zaraženi mužjaci umiru u ranim fazama svog života; feminizira populaciju, gdje muškarci u razvoju postaju žene; i konačno, sposobna je stvoriti parthenogenetske populacije.

Svi navedeni fenotipi, koji uključuju narušavanje omjera spola s izraženom predrasudom prema ženkama, javljaju se u korist prijenosa bakterija na sljedeće generacije.

Zahvaljujući širokom rasponu domaćina, Wolbachia je odigrala ključnu ulogu u evoluciji sustava za određivanje spola člankonožaca i reproduktivnih strategija.

Udio spolova

Pako vukova.

Temeljno svojstvo sustava za određivanje spola odgovara razumijevanju udjela spola ili omjera spola. Predloženo je nekoliko teorija i hipoteza:

Fisher hipoteza

Ronald Fisher, poznati britanski biolog i statističar, predložio je 1930. teoriju da objasni zašto populacije održavaju omjer muškaraca i žena 50:50. Razumno je također objasnio zašto su izabrani mehanizmi koji imaju takav jednaki omjer.

Uzastopno, s evolucijskog stajališta bilo je moguće pokazati da fer ili uravnotežen omjer spola predstavlja stabilnu strategiju.

Istina je da se Fisher-ovi rezultati ne primjenjuju u određenim okolnostima, ali čini se da je njegova hipoteza dovoljno općenita da mehanizme za određivanje spola treba odabrati prema njegovim načelima.

Trivers i Willardova hipoteza

Kasnije, 1973., ovi su autori primijetili da omjer spola ovisi o mnogim drugim faktorima - uglavnom fiziološkom stanju ženke - koji nisu uzeti u obzir u Fisher-ovom objašnjenju.

Argument se temeljio na sljedećim pretpostavkama: kad je ženka fiziološki "zdrava", trebala bi roditi mužjake, jer će te mlade imati veće šanse za preživljavanje i razmnožavanje.

Na isti način, kada ženka nije u optimalnim fiziološkim uvjetima, najbolja strategija je proizvodnja ostalih ženki.

U prirodi se slabe ženke razmnožavaju, unatoč svom fiziološkom statusu "inferiornosti". Za razliku od slabog mužjaka, gdje su šanse za razmnožavanje izuzetno niže.

Ovaj je prijedlog testiran u različitim biološkim sustavima, poput štakora, jelena, tuljana, pa čak i u ljudskoj populaciji.

Evolucijska perspektiva i buduća pitanja

U svjetlu evolucije, raznolikost mehanizama koji određuju spol postavlja jedno pitanje, uključujući: zašto vidimo tu varijaciju? Kako nastaje ta varijacija? I na kraju, zašto se te promjene događaju?

Nadalje, proizlazi i iz pitanja daju li određeni mehanizmi pojedincu određenu prednost nad drugima. To je, ako je bilo koji određeni mehanizam selektivno favoriziran.

Reference

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ, & Negri, I. (2014). Wolbachia nije sve u vezi s seksom: Wombahija koja feminizuje mužjaka mijenja prepisivač Zyginidia pullula na uglavnom seksualno neovisan način. Granice u mikrobiologiji, 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, Konzorcij Tree of Sex (2014). Određivanje spola: zašto toliko načina za to? PLoS biologija, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. i Grassi, E. (2005). Genetički priručnik. Svezak 1. Nacionalno sveučilište Río Cuarto.
4. Leopold, B. (2018). Teorija ekološke populacije u divljini. Waveland press inc.
5. Pierce, BA (2009). Genetika: konceptualni pristup. Panamerican Medical Ed.
6. Wolpert, L. (2009). Načela razvoja. Panamerican Medical Ed.