DETERMINAREA SEXULUI: TIPURI DE SISTEME ȘI CARACTERISTICI - BIOLOGIE - 2025

Determinarea sexului este controlat de un număr de mecanisme variat între taxonomice care stabilesc caracteristicile sexuale ale individului. Aceste sisteme pot fi intrinseci individului - adică genetice - sau pot fi controlate de factori de mediu care înconjoară individul în primele etape ale vieții.

În determinarea intrinsecă, biologii au clasificat aceste sisteme în trei categorii principale: gene individuale, sistem haplodiploid sau cromozomi speciali sau sexuali. Acest ultim caz este cel dintre noi, mamifere, păsări și unele insecte.

Sursa: pixabay.com

În același mod, condițiile de mediu influențează și determinarea sexului. Acest fenomen a fost studiat la unele reptile și amfibieni, care sunt influențați în special de temperatură. Acest sistem de determinare este cunoscut sub numele de criptic.

Tipuri de sisteme de determinare a sexului

Sexul, înțeles ca amestecarea genomelor prin meioză și fuziune de gamete, este un eveniment practic universal în viața eucariotelor.

Una dintre cele mai importante consecințe ale reproducerii sexuale este cuplarea diferitelor alele, purtate de diferiți indivizi, într-o variație genetică benefică.

În majoritatea organismelor eucariote, determinarea sexului este un eveniment care apare în momentul fertilizării. Acest fenomen se poate produce prin trei sisteme diferite: gene individuale, sistem haplodiploid sau cromozomi speciali.

De asemenea, avem determinarea caracteristicilor sexuale mediate de factori de mediu, cum ar fi temperatura. Acest lucru apare la broaște, broaște țestoase și aligatori, unde temperatura de incubație pare să determine sexul.

Vom descrie fiecare sistem de mai jos, folosind exemple luate din regnurile animalelor și ale plantelor:

Genele individuale

În organismele în care sexul este determinat de gene individuale, nu există cromozomi sexuali. În aceste cazuri, sexul depinde de o serie de alele situate pe cromozomi specifici.

Cu alte cuvinte, sexul este determinat de o genă (sau de mai multe dintre acestea) și nu de prezența unui cromozom complet.

Diferite vertebrate, precum pești, amfibieni și unele reptile au acest sistem. A fost raportat și la plante.

Alelele care participă la acest fenomen au sistemul de dominare cunoscut pe scară largă, care există pentru caracterele autosomale. La plante au fost specificate alelele care determină masculinitatea, hermafroditismul și caracterul feminin al individului.

Sistemul Haplodiploid

Sistemul haplodiploid este comun în albine

Sistemele haplodiploide determină sexul în funcție de starea haploidă sau diploidă a individului. Noi, oamenii, suntem diploizi - atât bărbați, cât și femei. Cu toate acestea, această afecțiune nu poate fi extrapolată la toate grupele de animale.

Sistemul haplodiploid este destul de frecvent în Hymenopterans (albine, furnici și altele asemenea), Homoptera (mâncăruri și pui) și Coleoptera (gândaci).

Exemplul clasic este cel al albinelor și determinarea sexului în colonii. Structura socială a albinelor este extrem de complexă, la fel și comportamentele lor eusociale, având bazele lor în sistemul genetic care decide sexul lor.

Albinele nu au cromozomi sexuali. Femelele sunt diploide (2n), iar masculii sunt haploizi (n), numiți drone. Din acest motiv, dezvoltarea femelelor provine din fertilizarea ouălor, în timp ce ovulele nefertilizate se dezvoltă la masculi. Adică aceștia din urmă nu au tată.

La femei, diviziunea dintre muncitori și regină nu este determinată genetic. Această ierarhie este determinată de dieta individului în primele etape ale vieții sale.

Cromozomi speciali

Cazul cromozomilor speciali sau al cromozomilor sexuali este cel cu care suntem cei mai înrudiți. Este prezent la toate mamiferele, la toate păsările și la multe insecte, fiind o formă comună în organismele cu fenotipuri sexuale diferite.

La plante, deși este foarte rar, a fost posibilă specificarea unor specii dioccale care au cromozomi sexuali.

Acest sistem are diferite variante. Printre cele mai comune și simple găsim sistemele: XX-X0 și XX-XY, unde sexul heterogametic este masculul, și ZZ-ZW, unde sexul heterogametic este femininul.

Primul sistem, XX și X0, este comun la insectele de ordinul Ortoptera și Hemiptera. În aceste cazuri, masculul are un singur cromozom sexual.

Sistemul XX și XY este prezent la mamifere, la multe insecte de ordinul Diptera și într-un număr foarte restrâns de plante, precum Cannabis sativa. În acest sistem, sexul este determinat de gametul masculin. Dacă acesta din urmă are cromozomul X, descendența corespunde unei femei, în timp ce gametul Y va da naștere unui bărbat.

Ultimul sistem, ZZ și ZW, este prezent la toate păsările și la unele insecte de ordinul Lepidoptera

Determinarea criptică

În anumiți taxoni, diferiții stimuli de mediu, în primele etape ale vieții persoanelor, au un rol crucial în determinarea sexului. În aceste cazuri, determinarea din punct de vedere genetic nu a fost complet elucidată, iar sexul pare să depindă complet de mediul înconjurător.

În broaștele țestoase marine, de exemplu, o variație de 1 ° C în plus transformă o întreagă populație de bărbați într-o populație formată exclusiv din femei.

La aligatori, s-a constatat că o incubație sub 32 ° C produce o populație de femele și temperaturi peste 34 ° C se traduc într-o populație de bărbați. În intervalul 32 până la 34, proporțiile dintre sexe sunt variabile.

Pe lângă temperatură, a fost demonstrată influența altor variabile de mediu. Într-o specie de anelid, Bonellia viridis, sexul este determinat în stadiul său larvar. Larvele care înoată liber în apă, se dezvoltă ca bărbați.

În schimb, larvele care se dezvoltă aproape de femelele mature sunt transformate în bărbați de către anumiți hormoni pe care le secretă.

Infecție prin microorganisme

În cele din urmă, vom discuta despre cazul special al modului în care prezența unei bacterii este capabilă să definească sexul unei populații. Acesta este cazul celebrei bacterii aparținând genului Wolbachia.

Wolbachia este un simbiont intracelular, capabil să infecteze o gamă largă de specii de artropode și, de asemenea, unele nematode. Această bacterie este transmisă pe verticală, de la femele la urmașii lor viitori, prin ouă - deși a fost documentat și transferul orizontal.

În ceea ce privește determinarea sexului în organismele pe care le locuiește, Wolbachia are efecte extrem de relevante.

Este capabil să ucidă bărbații din populație, unde bărbații infectați mor în primele etape ale vieții lor; feminizează populația, unde bărbații în curs de dezvoltare devin femei; și în sfârșit, este capabil să producă populații partenogenetice.

Toate aceste fenotipuri menționate, care implică denaturarea raportului de sex cu o părtinire marcată față de femei, apar pentru a favoriza transmiterea bacteriilor către generația următoare.

Datorită gamei sale largi de gazde, Wolbachia a jucat un rol crucial în evoluția sistemelor de determinare a sexului artropod și a strategiilor de reproducere.

Proporția sexelor

Pachet de lupi.

O proprietate fundamentală a sistemelor de determinare a sexului corespunde înțelegerii proporției dintre sexe sau raportul dintre sexe. Au fost propuse mai multe teorii și ipoteze:

Ipoteza lui Fisher

Ronald Fisher, un apreciat statisticist și biolog britanic, a propus în 1930 o teorie pentru a explica de ce populațiile mențin un raport de 50:50 dintre bărbați și femei. În mod rezonabil, a explicat și de ce sunt selectate mecanismele care influențează acest raport egal.

În consecință, a fost posibil să se demonstreze că un raport de sex echitabil sau echilibrat constituie o strategie stabilă, din punct de vedere evolutiv.

Este adevărat că rezultatele lui Fisher nu se aplică în anumite circumstanțe, dar ipoteza lui pare să fie suficient de generală încât mecanismele de determinare a sexului să fie selectate în conformitate cu principiile sale.

Ipoteza lui Trivers și Willard

Mai târziu, în 1973, acești autori au observat că raportul de sex depindea de mulți alți factori - în principal starea fiziologică a femeii - care nu au fost luate în considerare în explicația lui Fisher.

Argumentul s-a bazat pe următoarele premise: atunci când o femeie este „sănătoasă” fiziologic, ar trebui să producă bărbați, deoarece acești tineri vor avea șanse mai mari de a supraviețui și de a se reproduce.

În același mod, atunci când femela nu se află în condiții fiziologice optime, cea mai bună strategie este producerea altor femei.

În natură, femeile slabe se reproduc adesea, în ciuda statutului lor de „inferioritate” fiziologică. Spre deosebire de un bărbat slab, unde șansele de reproducere sunt excepțional mai mici.

Această propunere a fost testată în diferite sisteme biologice, cum ar fi șobolani, căprioare, foci și chiar în populații umane.

Perspectivă evolutivă și întrebări viitoare

În lumina evoluției, diversitatea mecanismelor care determină sexul ridică anumite întrebări, inclusiv: de ce vedem această variație? Cum apare această variație? Și în final, de ce apar aceste schimbări?

Mai mult, rezultă și întrebarea dacă anumite mecanisme oferă individului un anumit avantaj față de altele. Adică, dacă a fost favorizat în mod selectiv orice mecanism special.

Referințe

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ, & Negri, I. (2014). Wolbachia nu se referă doar la sex: Wolbachia feminizantă de sex masculin modifică transcriptomul pullula Zyginidia pullula într-o manieră, în principal, independentă de sex. Frontiere în microbiologie, 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). Determinarea sexului: de ce atâtea modalități de a face asta ?. PLoS biology, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. și Grassi, E. (2005). Manual de genetică. Volumul 1. Universitatea Națională din Río Cuarto.
4. Leopold, B. (2018). Teoria ecologiei populației faunei sălbatice. Waveland press inc.
5. Pierce, BA (2009). Genetica: o abordare conceptuală. Editura Medicală Panamericană.
6. Wolpert, L. (2009). Principiile dezvoltării. Editura Medicală Panamericană.