- Các loại hệ thống xác định giới tính
- Gen riêng lẻ
- Hệ thống đơn bội
- Nhiễm sắc thể đặc biệt
- Xác định bí mật
- Nhiễm vi sinh vật
- Tỷ lệ giới tính
- Giả thuyết Fisher
- Giả thuyết Trivers và Willard
- Quan điểm tiến hóa và những câu hỏi trong tương lai
- Người giới thiệu
Việc xác định giới tính được kiểm soát bởi một số cơ chế khác nhau giữa các đơn vị phân loại thiết lập các đặc điểm giới tính của cá nhân. Những hệ thống này có thể là nội tại đối với cá nhân - nghĩa là di truyền - hoặc được kiểm soát bởi các yếu tố môi trường xung quanh cá nhân trong giai đoạn đầu của cuộc đời.
Khi xác định nội tại, các nhà sinh học đã phân loại các hệ thống này thành ba loại chính: gen riêng lẻ, hệ đơn bội, hoặc nhiễm sắc thể đặc biệt hoặc giới tính. Trường hợp cuối cùng này là chúng ta, động vật có vú, chim và một số côn trùng.
Nguồn: pixabay.com
Tương tự, điều kiện môi trường cũng ảnh hưởng đến việc xác định giới tính. Hiện tượng này đã được nghiên cứu ở một số loài bò sát và lưỡng cư, những loài đặc biệt chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Hệ thống xác định này được gọi là khó hiểu.
Các loại hệ thống xác định giới tính
Giới tính, được hiểu là sự pha trộn của các bộ gen thông qua meiosis và hợp nhất giao tử, là một sự kiện hầu như phổ biến trong đời sống của sinh vật nhân thực.
Một trong những hậu quả quan trọng nhất của sinh sản hữu tính là sự kết hợp của các alen khác nhau do các cá thể khác nhau mang trong một biến thể di truyền có lợi.
Ở hầu hết các sinh vật nhân thực, việc xác định giới tính là một sự kiện xảy ra vào thời điểm thụ tinh. Hiện tượng này có thể xảy ra bởi ba hệ thống khác nhau: gen riêng lẻ, hệ thống đơn bội hoặc nhiễm sắc thể đặc biệt.
Tương tự như vậy, chúng tôi xác định các đặc điểm tình dục qua trung gian của các yếu tố môi trường, chẳng hạn như nhiệt độ. Điều này xảy ra ở ếch, rùa và cá sấu, nơi nhiệt độ ấp trứng dường như xác định giới tính.
Chúng tôi sẽ mô tả từng hệ thống bên dưới, sử dụng các ví dụ lấy từ các thế giới động vật và thực vật:
Gen riêng lẻ
Ở các sinh vật mà giới tính được xác định bởi các gen riêng lẻ, không có nhiễm sắc thể giới tính. Trong những trường hợp này, giới tính phụ thuộc vào một loạt các alen nằm trên các nhiễm sắc thể cụ thể.
Nói cách khác, giới tính được xác định bởi một gen (hoặc một số gen này) chứ không phải bởi sự hiện diện của một nhiễm sắc thể hoàn chỉnh.
Các động vật có xương sống khác nhau, chẳng hạn như cá, động vật lưỡng cư và một số loài bò sát có hệ thống này. Nó cũng đã được báo cáo ở thực vật.
Các alen tham gia vào hiện tượng này có hệ thống trội được biết đến rộng rãi tồn tại đối với các ký tự NST. Ở thực vật, các alen xác định tính đực, tính lưỡng tính và tính cách nữ của cá thể đã được xác định.
Hệ thống đơn bội
Hệ đơn bội phổ biến ở ong
Hệ thống đơn bội xác định giới tính phụ thuộc vào tình trạng đơn bội hoặc lưỡng bội của cá thể. Con người chúng ta là lưỡng bội - cả nam và nữ. Tuy nhiên, điều kiện này không thể ngoại suy cho tất cả các nhóm động vật.
Hệ thống đơn bội khá phổ biến ở Hymenopterans (ong, kiến và các loài tương tự), Homoptera (rệp sáp và gà con) và Coleoptera (bọ cánh cứng).
Ví dụ cổ điển là của ong và việc xác định giới tính ở các đàn. Cấu trúc xã hội của loài ong vô cùng phức tạp, cũng như các hành vi xã hội của chúng, có cơ sở trong hệ thống di truyền quyết định giới tính của chúng.
Ong thiếu nhiễm sắc thể giới tính. Con cái là lưỡng bội (2n) và con đực là đơn bội (n), được gọi là drone. Vì lý do này, sự phát triển của con cái đến từ sự thụ tinh của trứng, trong khi noãn không được thụ tinh phát triển thành con đực. Tức là sau này không có cha.
Ở con cái, sự phân chia giữa mối thợ và mối chúa không được xác định về mặt di truyền. Thứ bậc này được xác định bởi chế độ ăn uống của cá nhân trong giai đoạn đầu của cuộc đời.
Nhiễm sắc thể đặc biệt
Trường hợp nhiễm sắc thể đặc biệt hay nhiễm sắc thể giới tính là trường hợp chúng ta có quan hệ họ hàng với nhau nhiều nhất. Nó có ở tất cả các loài động vật có vú, tất cả các loài chim và nhiều loài côn trùng, là một dạng phổ biến ở các sinh vật có kiểu hình giới tính khác nhau.
Ở thực vật, mặc dù rất hiếm nhưng người ta đã xác định được một số loài lưỡng tính có nhiễm sắc thể giới tính.
Hệ thống này có các biến thể khác nhau. Trong số các hệ thống phổ biến và đơn giản nhất, chúng tôi tìm thấy các hệ thống: XX-X0 và XX-XY, trong đó giới tính dị hình là nam, và ZZ-ZW, trong đó giới tính dị hình là nữ.
Hệ thống đầu tiên, XX và X0, phổ biến ở côn trùng thuộc bộ Orthoptera và Hemiptera. Trong những trường hợp này, con đực chỉ có một nhiễm sắc thể giới tính.
Hệ XX và XY có ở động vật có vú, ở nhiều loài côn trùng thuộc bộ Diptera và ở một số rất hạn chế các loài thực vật, chẳng hạn như Cần sa sativa. Trong hệ thống này, giới tính được xác định bởi giao tử đực. Nếu thể sau có nhiễm sắc thể X thì con cái tương ứng với con cái, trong khi giao tử Y sẽ sinh ra con đực.
Hệ thống cuối cùng, ZZ và ZW, hiện diện ở tất cả các loài chim và một số loài côn trùng thuộc bộ Lepidoptera
Xác định bí mật
Trong một số đơn vị phân loại nhất định, các kích thích môi trường khác nhau, trong giai đoạn đầu của cuộc đời các cá thể, có vai trò quan trọng trong việc xác định giới tính. Trong những trường hợp này, việc xác định theo quan điểm di truyền vẫn chưa hoàn toàn được làm sáng tỏ, và giới tính dường như phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường.
Ví dụ, ở rùa biển, sự biến thiên thêm 1 ° C sẽ biến toàn bộ quần thể con đực thành một quần thể chỉ gồm con cái.
Ở cá sấu, người ta thấy rằng quá trình ấp trứng dưới 32 ° C tạo ra một quần thể cá cái và nhiệt độ trên 34 ° C chuyển thành một quần thể cá đực. Trong khoảng từ 32 đến 34, tỷ lệ giữa các giới có thể thay đổi.
Ngoài nhiệt độ, ảnh hưởng của các biến môi trường khác đã được chứng minh. Ở một loài annelid, Bonellia viridis, giới tính được xác định trong giai đoạn ấu trùng của nó. Ấu trùng bơi tự do trong nước, phát triển thành con đực.
Ngược lại, ấu trùng phát triển gần với con cái trưởng thành sẽ được biến đổi thành con đực bởi một số hormone mà chúng tiết ra.
Nhiễm vi sinh vật
Cuối cùng, chúng ta sẽ thảo luận về trường hợp đặc biệt về cách sự hiện diện của vi khuẩn có thể xác định giới tính của một quần thể. Đây là trường hợp của vi khuẩn nổi tiếng thuộc chi Wolbachia.
Wolbachia là một sinh vật sống cộng sinh nội bào, có khả năng lây nhiễm trên nhiều loài động vật chân đốt và cả một số loài giun tròn. Vi khuẩn này được truyền theo chiều dọc, từ con cái sang con cái tương lai của chúng, qua trứng - mặc dù sự lây truyền theo chiều ngang cũng đã được ghi nhận.
Về việc xác định giới tính ở các sinh vật mà nó sinh sống, vi khuẩn Wolbachia có những ảnh hưởng rất phù hợp.
Nó có khả năng giết chết những con đực trong quần thể, những con đực bị nhiễm bệnh chết trong giai đoạn đầu của cuộc đời chúng; nữ hóa dân số, nơi nam giới đang phát triển trở thành nữ giới; và cuối cùng, nó có khả năng tạo ra các quần thể di truyền gen.
Tất cả các kiểu hình được đề cập, liên quan đến sự biến dạng của tỷ lệ giới tính với sự thiên vị rõ rệt đối với con cái, xảy ra để tạo điều kiện cho việc truyền vi khuẩn cho thế hệ tiếp theo.
Nhờ có phạm vi ký chủ rộng, Wolbachia đã đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của hệ thống xác định giới tính và chiến lược sinh sản của động vật chân đốt.
Tỷ lệ giới tính
Bầy sói.
Một tính chất cơ bản của hệ thống xác định giới tính tương ứng với sự hiểu biết về tỷ lệ giới tính hoặc tỷ số giới tính. Một số lý thuyết và giả thuyết đã được đề xuất:
Giả thuyết Fisher
Ronald Fisher, một nhà thống kê và sinh vật học nổi tiếng người Anh, đã đề xuất vào năm 1930 một lý thuyết để giải thích tại sao các quần thể duy trì tỷ lệ 50:50 giữa nam và nữ. Một cách hợp lý, nó cũng giải thích tại sao các cơ chế làm lệch tỷ lệ bằng nhau này được lựa chọn chống lại.
Theo quan điểm tiến hóa, có thể chứng minh rằng tỷ lệ giới tính cân bằng hoặc công bằng là một chiến lược ổn định.
Đúng là kết quả của Fisher không áp dụng trong một số trường hợp nhất định, nhưng giả thuyết của ông dường như đủ tổng quát rằng các cơ chế xác định giới tính nên được lựa chọn theo các nguyên tắc của ông.
Giả thuyết Trivers và Willard
Sau đó, vào năm 1973, các tác giả này lưu ý rằng tỷ số giới tính phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác - chủ yếu là trạng thái sinh lý của phụ nữ - không được tính đến trong giải thích của Fisher.
Lập luận dựa trên những tiền đề sau: khi một con cái "khỏe mạnh" về mặt sinh lý, nó nên sinh ra những con đực, vì những con non này sẽ có cơ hội sống sót và sinh sản cao hơn.
Tương tự như vậy, khi con cái không ở trong điều kiện sinh lý tối ưu, chiến lược tốt nhất là sản xuất những con cái khác.
Trong tự nhiên, những con cái yếu thường sinh sản, bất chấp tình trạng “tự ti” về sinh lý. Ngược lại với một con đực yếu, cơ hội sinh sản thấp hơn một cách đặc biệt.
Đề xuất này đã được thử nghiệm trong các hệ thống sinh học khác nhau, chẳng hạn như chuột, hươu, hải cẩu, và thậm chí trong quần thể người.
Quan điểm tiến hóa và những câu hỏi trong tương lai
Dưới ánh sáng của sự tiến hóa, sự đa dạng của các cơ chế xác định giới tính đặt ra một số câu hỏi nhất định, bao gồm: tại sao chúng ta thấy sự biến đổi này?
Hơn nữa, nó cũng nảy sinh từ câu hỏi liệu một số cơ chế có mang lại cho cá nhân một lợi thế nhất định so với những người khác hay không. Đó là, nếu bất kỳ cơ chế cụ thể nào đã được ưu đãi có chọn lọc.
Người giới thiệu
- Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ, & Negri, I. (2014). Wolbachia không phải là tất cả về giới tính: Wolbachia đực hóa cái làm thay đổi bản sao của rầy nâu Zyginidia pullula theo cách chủ yếu không phụ thuộc vào giới tính. Biên giới trong vi sinh vật học, 5, 430.
- 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). Xác định giới tính: tại sao nhiều cách làm như vậy ?. Sinh học PLoS, 12 (7), e1001899.
- Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Sổ tay di truyền học. Tập 1. Đại học Quốc gia Río Cuarto.
- Leopold, B. (2018). Lý thuyết về sinh thái quần thể động vật hoang dã. Waveland press inc.
- Pierce, BA (2009). Di truyền học: Một cách tiếp cận khái niệm. Panamerican Medical Ed.
- Wolpert, L. (2009). Nguyên tắc phát triển. Panamerican Medical Ed.