Генетический механизм определения пола — это закономерности наследования половых признаков различными животными и человеком.
Генетические механизмы определения пола
Большинство животных представлено особями двух полов: женского и мужского. Расщепление по половой принадлежности происходит в соотношении 1: 1. Другими словами, у различных биологических видов соотношение самцов и самок приблизительно одинаковое. Для растений характерна двудомность – явление, когда женские и мужские цветы находятся на одном растительном организме.
Пол – это совокупность признаков, по которым производится специфическое разделение особей или клеток, основанное на морфологических и физиологических особенностях, позволяющее осуществлять в процессе полового размножения комбинирование в потомках наследственных задатков родителей.
Пол организмов является важной характеристикой, поскольку от него зависит одно из важнейших свойств всех живых организмов, а именно возможность самовоспроизведения.
Ученый-генетик Г. Мендель обратил внимание на тот факт, что расщепление признаков в потомстве по какому-либо из признаков наблюдается только в тех случаях, когда особь (родитель) была гетерозиготной (имела генотип Aa) по указанному признаку, а вторая имела рецессивный генотип и была гомозиготной по такому гену, который мог определять половую принадлежность организма.
Теория наследования пола, закрепленного генетически была сформулирована Т. Морганом и сотрудниками его школы еще в начале XX века. Они установили, что самки и самцы могут различаться по набору хромосом. Это открытие стало своего рода прорывом, который помог генетической науке выйти на новый этап развития.
У организмов обоих полов все хромосомные пары одинаковы между собой, за исключением одной пары половых хромосом.
Аутосомы – это одинаковые пары хромосом в генотипе.
Половые хромосомы – это пара хромосом, несущих половые признаки
Механизмы хромосомного определения пола
В половых хромосомах может находиться большое количество признаков, которые наследуются с полом совместно.
Та пара хромосом, которая отличается от всех остальных называется парой половых хромосом. Например, и у самцов, и у самок дрозофил в каждой клетке присутствуют три пары аутосом и одна пара половых хромосом – у самок по две Х-хромосомы, а у самцов X и Y.
Следует отметить тот факт, что пол будущей особи определяется во время оплодотворения. Если сперматозоид содержит X- хромосому, из оплодотворенной яйцеклетки разовьется самка, если в сперматозоиде находится половая Y хромосома, то на свет появится самец, который будет иметь соотношение половых хромосом, именуемое XY. При таком скрещивании соотношение полов всегда будет 1: 1.
Так как у самок дрозофил образуются яйцеклетки, которые содержат только X – хромосомы, женский пол дрозофил называют гомогамным. У самцов образуются в равном соотношении сперматозоиды либо с X, либо с Y – хромосомой. В связи с этим мужской пол называют гетерогаметным.
У человека имеется Y хромосома, которая определяет мужской пол и передается по мужской линии от сына к отцу при оплодотворении. Таким образом, пол будущего младенца зависит только от того, какая именно из половых хромосом попала в зиготу от отцовского организма.
Y – хромосома человека содержит белки тех генов, которые необходимы для нормального развития мужских половых желез и мужских половых признаков. Железы выделяют мужские половые гормоны, формирующие всю половую систему организма.
В ситуации, когда в момент оплодотворения с яйцеклеткой сливается сперматозоид, включающий в себя X – хромосому, то в клетках развивающегося зародыша Y – хромосомы не будет, а значит и не будет специфических мужских белков, которые кодируются ею. В связи с этим в зародыше будут развиваться женские половые признаки, яичники и половые пути.
Таким образом, у дрозофилы и человека женский пол – гомогаметный, а общая схема наследования пола для двух этих видов будет одинаковой. Все закономерности наследования половых признаков также будут совпадать.
Для некоторых видов живых организмов хромосомное определение пола совсем другое:
- птицы, бабочки, рептилии обладают гомогамными самцами, пол которых обозначается, как ZZ;
- самки этих особей гетерогаметны и обозначаются, как ZW.
Данные обозначения условны и могут заменяться на другие латинские буквы при соблюдении правильной закономерности.
Когда ZW-виды, например, комодский варан (Varanus komodoensis), размножаются партеногенетически, рождаются только самцы.
Некоторые насекомые, например, прямокрылые имеют лишь одну хромосому в половом наборе самцов. Такой хромосомный набор обозначается, как XO. Самки этих живых существ гомогаметны и их генетический набор обозначается, как XX.
Пчелы и муравьи не имеют половых хромосом. Самки имеют клетки тела с диплоидным набором, а самцы развиваются партеногенезом. Этот тип полового размножения обладает следующими признаками:
- происходит без оплодотворения;
- процесс деления «запускается» при накоплении нужной степени питательных веществ внутри половой клетки.
Самцы, которые образуются путем партеногенеза имеют гаплоидный набор хромосом. В этом случае развитие сперматозоидов у самцов проходит без мейоза и уменьшение хромосомного набора не имеет смысла.
Крокодилы, в свою очередь, также не имеют половых хромосом. Пол зародыша, который развивается при оплодотворении в яйце зависит от состояния окружающей среды, а именно от температуры. При высоких температурах появляются самки, при низких температурах самцы.
Таким образом, генетический механизм определения пола для различных организмов может быть различным и иметь собственные оригинальные особенности, которые зависят от целого ряда факторов.
