Сайт «Наука в Сибири» 24 января 2017 г. Сайт «Сибирские научные новости» 25 января 2017 г.
В школах XX преподают как девочку, а XY — как мальчика. Однако существует и противоположная система ZW, когда у женщин две разные половые хромосомы (ZW), а у мужчин — одинаковые (ZZ). Окружающая среда также может играть важную роль в определении пола. Об этом, о потере самцов и важности полового размножения рассказал ведущий из кафе «Эврика».
Все охотники хотят знать, как определяется половая принадлежность
Многие люди считают, что пол определяется в момент оплодотворения. Это определяется особой парой половых хромосом. Мужчины имеют разный пол (XY), а женщины — одинаковый (XX). Однако это не единственный способ. Есть еще животные, пол которых определяется условиями окружающей среды, в которых развивается эмбрион. Например, ящерицы Палласа (ящерицы) сильно зависят от температуры. При низких температурах рождаются самки, при промежуточных — самки и самцы, при высоких — только самцы.
— Эта специфичность имеет важное физиологическое значение. «Животные обычно размножаются весной, — объясняет Артём Лисачёв, младший научный сотрудник Института рекомбинации и изоляционного анализа Института цитологии и генетики. Лето теплее, поэтому самки вылупляются из яиц, отложенных раньше. Поэтому пока они еще молоды, самцов нет. Самцы появляются, когда самки становятся достаточно сильными, чтобы спариваться и производить потомство. Характерна гомосексуальная детерминация. Крокодилы, черепахи и множество рыб.
Кроме того, существует еще одна хромосомная система, которая повторяет человеческую. Их называют ZW, где ZZ — мужчина, а ZW — женщина. Он встречается у всех птиц, высших змей (таких как морские ежи и гадюки), некоторых рыб и земноводных. В целом, для большинства позвоночных, за исключением млекопитающих и птиц, характерны различные пути полового детерминирования. У рыб, однако, почти половина представителей — гермафродиты, и вопрос детерминации для них не важен.
Необычайная продолжительность жизни хромосом: сегментный обмен, деградация и конкурирующие гены
В обеих системах между двумя хромосомами происходит так называемая рекомбинация. Это обмен регионами (генетическим материалом) путем расщепления и соединения различных молекул. Это происходит в каждом поколении при образовании сперматозоида и яйцеклетки. Хромосомы родителей сливаются вместе, их ДНК разрывается в определенных местах и соединяется по-новому. Это означает, что фрагменты хромосом матери вставляются в хромосомы отца и наоборот. Этот процесс обеспечивает более разнообразное потомство.
Однако существуют гены-антагонисты, которые полезны для одного пола и вредны или бесполезны для другого. Например, определенные гены могут быть вовлечены в формирование яичек (которые совсем не нужны женскому организму). Поэтому оба пола выиграют, если он будет перенесен в мужскую хромосому. Такой Y-хромосоме будет отдано предпочтение в ходе естественного отбора, и в результате этот вариант хромосомы распространится по всей популяции. Этот процесс повторяется многократно, при этом множество конкурирующих генов в конечном итоге скапливается вокруг единственного гена, определяющего пол.
Чтобы сохранить эту полезную комбинацию генов, этот отбор закрепляет мутации, которые предотвращают возможность рекомбинации между хромосомами X и Y. Y-хромосома постепенно вырождается. Контрастные гены, но и очищают хромосому от вредных мутаций. Это мало влияет на здоровье животного, так как самец, спаривающийся с u, всегда имеет X, а самка, спаривающаяся с W, всегда имеет Z. Вместо деградировавшего гена всегда есть копия здорового гена на другой хромосоме. Однако, если Y или W деградируют, они могут уменьшиться или, наоборот, увеличиться, что приведет к накоплению бессмысленных последовательностей ДНК. Разумным шагом за этим является полное исчезновение Y или W хромосомы.
— На самом деле, мы наблюдали такие сет-фолды всего у нескольких видов, например, у семейства слепых хомячков», — говорит Артем Лисачев, обращаясь к клеткам вида, в зависимости от типа слепой кротовой крысы — X0 или XX. Вероятно, у них образовались новые половые хромосомы. Пока они идентичны и неясно, какие хромосомы стали новыми XY или WW, но на самом деле у этого человека есть мужчина.
Спасите хромосомы исчезающих видов эд от разборки!
Деградация Y и W хромосом уникальна для большинства млекопитающих и птиц, но существуют и другие способы призыва к «спасению от деградации», например, модель «молодого источника» для низших позвоночных. Поскольку они холодные, их пол сильно зависит от условий окружающей среды и может обходить действие хромосом, производя самок или самцов ZW с неизвестным генотипом XY. Рекомбинация между племенными хромосомами зависит от фактического пола, а не от генотипа, поскольку такие «ложные» самки также могут быть рекомбинантными. В ходе процесса поврежденный участок заменяется нормальной частью, взятой Х, и следующее поколение получает чистую хромосому. Поскольку это случается крайне редко, связь между определяющим фактором пола и геном не нарушается. Однако может происходить очистка от вредных мутаций, и Y и W хромосомы могут не вырождаться.
Млекопитающие не меняют генетического самца на настоящую самку, хотя существуют способы избежать деградации. Обычная рекомбинация предполагает обмен частями между двумя хромосомами, но если одна и та же генетическая последовательность размножается на одной из них, они будут перепутаны друг с другом, и произойдет внутренняя рекомбинация, называемая конверсией генов.
— «Поврежденный ген и нормальный ген не меняются местами, только один переписывается другим, что помогает сохранить Y-хромосому», — говорят ученые. -Нет такого правила, которое говорит, что нормальный ген обязательно является шаблоном. Тот, кто получит от него два поврежденных гена — выбранных случайным образом — будет менее плодовитым, а тот, кто перепишет их все правильным вариантом, победит. Сравните, например, превышающие страницу хромосомы шимпанзе и людей, которых разделяют 6-7 миллионов лет, ясно показывающие, что за этот период не было никакой деградации. Это означает, что те же самые гены остаются в этой секции, но нет возможной реверсии, которая могла бы быть потеряна.
Различные ZW и XY имеют разное происхождение, но известно следующее Некоторые пары хромосом особенно хорошо справляются с половыми функциями. Например, хромосома ZW одного из видов гекконов имеет гены, участвующие в развитии тестикулярного круга, а также объединена с хромосомой XY некоторых видов черепах. У него также отсутствуют многие гены, которые могли бы стать решающими половыми факторами. У птиц самцы на хромосоме ZZ имеют две копии «мужского» гена DMRT1, а самки — одну. Поэтому у самок его нет, и поэтому у них развиваются яичники.
Половое размножение: почему оно происходит?
Половое размножение — это довольно строгий процесс, изобретенный природой. Однако у него есть много преимуществ. Во-первых, это необходимая адаптация для организации. Если условия окружающей среды стабильны, могут работать и клональное размножение, и девственность, но если что-то идет не так, только половое размножение может помочь адаптироваться к изменениям. Кроме того, необходимо устранить неизбежное накопление вредных мутаций. Не существует совершенной самовоспроизводящейся системы. Всегда есть ошибки, которые нужно как-то исправлять.
— Бактерии изобрели для этой цели горизонтальный транспорт. Это процесс, при котором ткань передает свой генетический материал другой ткани, не являющейся ее потомком», — объясняет руководитель лаборатории сравнительной геномики Института молекулярной и клеточной биологии, доктор философии. Биология Владимир Трифонов — половое размножение, потому что эукарии не могут себе этого позволить.
На самом деле, природа производит женский и мужской пол. Это объясняется тем, что такая форма наиболее благоприятна для окружающей среды. Таким образом, если 90% самцов в популяции будут уничтожены, оставшихся 10% (в лучшем случае) может быть достаточно для адаптации вида к новой среде. Другими словами, женский пол отвечает за сохранение информации о виде, а мужской — это подвижная часть, над которой эволюция может без проблем экспериментировать.
Фото автора Алена Литвиненко
