DOLOČITEV SPOLA: VRSTE SISTEMOV IN ZNAČILNOSTI - BIOLOGIJA - 2026

Določanje spola krmili številni mehanizmi gibalo med taksonov ki vzpostavljajo spolne značilnosti posameznika. Ti sistemi so za posameznika lahko lastni - torej genetski - ali pa jih obvladujejo okoljski dejavniki, ki posameznika obdajajo v zgodnjih življenjskih obdobjih.

Pri lastni določitvi so biologi te sisteme razvrstili v tri glavne kategorije: posamezne gene, haplodiploidni sistem ali posebne ali spolne kromosome. Zadnji primer je to pri nas, sesalcih, pticah in nekaterih žuželkah.

Vir: pixabay.com

Na enak način vplivajo tudi okoljski pogoji na določitev spola. Ta pojav so preučevali pri nekaterih plazilcih in dvoživkah, na katere zlasti vpliva temperatura. Ta sistem določanja je znan kot kriptičen.

Vrste sistemov za določanje spola

Seks, ki ga razumemo kot mešanje genomov prek mejoze in fuzije gamete, je praktično univerzalen dogodek v življenju evkariotov.

Ena najpomembnejših posledic spolnega razmnoževanja je povezovanje različnih alelov, ki jih nosijo različni posamezniki, v koristni genetski variaciji.

V večini evkariontskih organizmov je določanje spola dogodek, ki se zgodi v času oploditve. Do tega pojava lahko pride s pomočjo treh različnih sistemov: posameznih genov, haplodiploidnega sistema ali posebnih kromosomov.

Prav tako imamo določitev spolnih značilnosti, ki jih posredujejo okoljski dejavniki, na primer temperatura. To se zgodi pri žabah, želvah in aligatorjih, kjer zdi, da temperatura inkubacije določa spol.

Spodaj bomo opisali vsak sistem s pomočjo primerov, ki so bili vzeti iz kraljestva živali in rastlin:

Posamezni geni

V organizmih, kjer spol določajo posamezni geni, ni spolnih kromosomov. V teh primerih je seks odvisen od niza alelov, ki se nahajajo na določenih kromosomih.

Z drugimi besedami, spol določa gen (ali več teh) in ne prisotnost popolnega kromosoma.

Ta sistem imajo različni vretenčarji, kot so ribe, dvoživke in nekateri plazilci. Poročali so tudi o rastlinah.

Aleli, ki sodelujejo v tem pojavu, imajo splošno znan sistem prevlade, ki obstaja za avtosomske znake. V rastlinah so bili določeni aleli, ki določajo moškost, hermafroditizem in ženski značaj posameznika.

Haplodiploidni sistem

Pri čebelah je pogost haplodiploidni sistem

Haplodiploidni sistemi določajo spol glede na haploidno ali diploidno stanje posameznika. Mi ljudje smo diploidni - tako samci kot ženske. Vendar tega pogoja ni mogoče ekstrapolirati na vse skupine živali.

Haplodiploidni sistem je precej pogost pri Hymenopterans (čebele, mravlje in podobno), Homoptera (motovilec in piščanci) in Coleoptera (hrošči).

Klasičen primer je čebel in določanje spola v kolonijah. Družbena struktura čebel je izredno zapletena, prav tako njihova evsocialna vedenja, ki imajo svoje osnove v genetskem sistemu, ki določa njihov spol.

Čebele nimajo spolnih kromosomov. Samice so diploidne (2n), samci pa haploidni (n), imenovani droni. Zaradi tega razvoj samice izhaja iz oploditve jajčec, neplodne jajčne celice pa se razvijejo v samce. Se pravi, slednji nimajo očeta.

Pri ženskah ločitev med delavci in kraljico ni genetsko določena. Ta hierarhija je določena s prehrano posameznika v zgodnjih fazah njegovega življenja.

Posebni kromosomi

Primer posebnih kromosomov ali spolnih kromosomov je tisti, s katerim smo najbolj povezani. Prisotna je pri vseh sesalcih, vseh pticah in številnih žuželkah, saj je pogosta oblika v organizmih z različnimi spolnimi fenotipi.

Čeprav je pri rastlinah zelo redko, je mogoče določiti nekatere diokalne vrste, ki imajo spolne kromosome.

Ta sistem ima različne variante. Med najpogostejšimi in preprostimi najdemo sisteme: XX-X0 in XX-XY, kjer je heterogametski spol moški, in ZZ-ZW, kjer je heterogametski spol ženska.

Prvi sistem, XX in X0, je pogost pri žuželkah iz reda Orthoptera in Hemiptera. V teh primerih ima moški samo en spolni kromosom.

Sistem XX in XY je prisoten pri sesalcih, pri mnogih žuželkah reda Diptera in v zelo omejenem številu rastlin, kot je na primer Cannabis sativa. V tem sistemu spol določa moška gameta. Če ima slednji kromosom X, potomstvo ustreza samici, medtem ko bo gameta Y rodila samca.

Zadnji sistem, ZZ in ZW, je prisoten pri vseh pticah in pri nekaterih žuželkah reda Lepidoptera

Kriptična določitev

Pri določenih taksonih imajo različni okoljski dražljaji v zgodnjih fazah življenja posameznikov odločilno vlogo pri določanju spola. V teh primerih določitev z genetskega vidika ni bila povsem razjasnjena, spol pa je, kot kaže, v celoti odvisen od okolja.

Pri morskih želvah na primer sprememba dodatnih 1 ° C spremeni celotno populacijo samcev v populacijo, sestavljeno izključno iz samic.

V aligatorjih so ugotovili, da inkubacija nižja od 32 ° C povzroči populacijo samic, temperature višje od 34 ° C pa se pretvorijo v populacijo samcev. V razponu od 32 do 34 so razmerja med spoloma spremenljiva.

Poleg temperature je dokazan vpliv drugih spremenljivk okolja. Pri eni vrsti drevoreda, Bonellia viridis, je spol določen v fazi ličinke. Ličinke, ki prosto plavajo v vodi, se razvijejo kot samci.

V nasprotju s tem se ličinke, ki se razvijejo blizu zrelih samic, pretvorijo v samce z določenimi hormoni, ki jih izločajo.

Okužba z mikroorganizmi

Na koncu bomo razpravljali o posebnem primeru, kako lahko prisotnost bakterije določi spol neke populacije. Tak primer je znamenita bakterija iz rodu Wolbachia.

Wolbachia je znotrajcelični simbiont, ki lahko okuži široko paleto členonožcev in tudi nekaterih ogorčic. Ta bakterija se prenaša navpično, od samic do njihovih bodočih potomcev, z jajci, čeprav je bil dokumentiran tudi horizontalni prenos.

Kar zadeva določitev spola v organizmih, ki jih naseljuje, ima Wolbachia zelo pomembne učinke.

Lahko pokonča samce v populaciji, kjer okuženi moški umrejo v zgodnjih fazah svojega življenja; feminizira populacijo, kjer samci v razvoju postanejo samice; in končno lahko proizvede partenogenetske populacije.

Vsi omenjeni fenotipi, ki vključujejo izkrivljanje razmerja spolov z izrazito pristranskostjo do samic, so naklonjeni prenosu bakterij na naslednjo generacijo.

Zahvaljujoč širokemu številu gostiteljev je Wolbachia igrala ključno vlogo pri razvoju sistemov določanja spola členonožcev in reproduktivnih strategij.

Delež spolov

Paket volkov.

Temeljna lastnost sistemov določanja spola ustreza razumevanju deleža spolov oz. Predlagano je več teorij in hipotez:

Fisherjeva hipoteza

Ronald Fisher, priznani britanski statistik in biolog, je leta 1930 predlagal teorijo, ki bi pojasnila, zakaj populacije ohranjajo razmerje moških 50:50 do žensk. Ustrezno je tudi razložil, zakaj so izbrani mehanizmi, ki prekrivajo to enako razmerje.

Zaporedno je bilo mogoče dokazati, da pošteno ali uravnoteženo spolno razmerje predstavlja stabilno strategijo z evolucijskega vidika.

Res je, da se Fisherjevi rezultati v določenih okoliščinah ne uporabljajo, vendar se zdi njegova hipoteza dovolj splošna, da je treba mehanizme določanja spola izbrati po njegovih načelih.

Trivers in Willardova hipoteza

Kasneje, leta 1973, so ti avtorji ugotovili, da je razmerje med spoloma odvisno od številnih drugih dejavnikov - predvsem fiziološkega stanja samice -, ki jih Fisherjeva razlaga ni upoštevala.

Argument je temeljil na naslednjih premisah: ko je samica fiziološko »zdrava«, bi morala roditi samce, ker bodo imeli ti mladi večje možnosti za preživetje in razmnoževanje.

Na enak način, kadar samica ni v optimalnih fizioloških pogojih, je najboljša strategija pridobivanje drugih samic.

V naravi se šibke samice pogosto razmnožujejo, kljub svojemu fiziološkemu statusu "manjvrednosti". V nasprotju s šibkim samcem, pri katerem so možnosti za razmnoževanje izjemno nižje.

Ta predlog je bil preizkušen v različnih bioloških sistemih, kot so podgane, jeleni, tjulnji in celo pri človeški populaciji.

Evolucijska perspektiva in prihodnja vprašanja

Glede na evolucijo raznolikost mehanizmov, ki določajo spol, sproža določena vprašanja, med drugim: zakaj vidimo to variacijo? Kako nastane ta sprememba? In končno, zakaj se te spremembe pojavljajo?

Poleg tega izhaja iz vprašanja, ali določeni mehanizmi dajejo posamezniku določeno prednost pred drugimi. To je, če je bil kakšen poseben mehanizem naklonjen.

Reference

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ, & Negri, I. (2014). Wolbachia ni vse v zvezi s seksom: žensko žensko žensko Wolbachia spremeni v glavnem neodvisno od spola prepisovalnik Zyginidia pullula. Meje v 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). Določitev spola: zakaj toliko načinov? PLoS biologija, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Priročnik za genetiko. Zvezek 1. Nacionalna univerza Río Cuarto.
4. Leopold, B. (2018). Teorija ekologije prebivalstva. Waveland press inc.
5. Pierce, BA (2009). Genetika: konceptualni pristop. Panamerican Medical Ed.
6. Wolpert, L. (2009). Načela razvoja. Panamerican Medical Ed.