Механізм визначення статі
Стать – це сукупність ознак і властивостей організму, що забезпечує його участь у відтворенні потомства і передачі спадкової інформації за рахунок утворення гамет.
Різниця особин по статі в основному спостерігається у тварин.
Довгий час біологи не могли пояснити, чому серед нащадків з’являються особини то чоловічого, то жіночої статі. Наукове обгрунтування цього явища дала хромосомна теорія визначення статі. У природі існують різні механізми визначення статі у нащадків.
У попелиць, кільчастих хробаків роду Rotatoria і деяких інших організмів стать визначається ще в оогенезі як результат нерівномірного розподілу цитоплазми в процесі дозрівання статевих клітин. При цьому яйцеклітини стають різними за розміром ще до моменту запліднення. З сформованих великих запліднених яйцеклітин розвиваються самки, а з дрібних – тільки самці.
У інших організмів стать визначається після моменту запліднення, під впливом зовнішніх умов. Наприклад, у морського кільчастого черв’яка Бонелло зеленої розвиток чоловічого або жіночого організму залежить від того, прикріпиться чи ні личинка до тіла іншої особини: якщо не прикріпиться, то розвивається самка, якщо прикріпиться – самець.
Однак в більшості випадків, наприклад у ссавців (в тому числі і у людини), стать «закладається» в момент запліднення, при виникненні зиготи. Чоловіча та жіноча гамети, що несуть одинарний (гаплоїдний) набір генів, з’єднуючись між собою в процесі запліднення, утворюють зиготу – клітку з подвійним (диплоїдним) набором генів. Від розподілу хромосом в зиготі в момент запліднення і залежить визначення статі у таких організмів.
Чоловічі і жіночі гамети завжди мають специфічні спадкові властивості. Тому висловлюють генотипи чоловічого або жіночого організмів. Серед усього набору хромосом, що містяться в клітинах, розрізняють аутосомні (тілесні) хромосоми і статеві хромосоми. При цьому частина спадкових властивостей визначається саме статевими хромосомами. За розміром і генетичному багатства, укладеним в них, розрізняють жіночі та чоловічі хромосоми. Жіночі називають X-хромосомами, а чоловічі – Y-хромосомами. Аутосомні хромосоми позначаються літерою A.
Після запліднення, т. Е. При злитті чоловічих і жіночих хромосом, в зиготі може виникнути їх певне поєднання або XX, або XY. Поєднання в зиготі однакових статевих хромосом XX називається гомогаметною, а поєднання різних статевих хромосом XY – гетерогаметним.
У ссавців, в тому числі і у людини, з зиготи, гомогаметний по X-хромосомі, розвивається жіночий організм (XX), а з гетерогаметних зиготи розвивається чоловічий організм (XY). Пізніше, коли вже розвинувся з зиготи організм буде здатний формувати свої гамети, то в жіночому організмі (XX) з’являться яйцеклітини тільки з X-хромосомами, тоді як в чоловічому організмі будуть утворюватися сперматозоїди двох типів: 50% з X-хромосомою і стільки ж інших – з Y-хромосомою.
1. Хромосомне визначення статі
Стать — це сукупність ознак і властивостей організму, що забезпечують відтворення собі подібних і передачу спадкової інформації наступному поколінню.
Стать є спадково запрограмованою і зазвичай визначається однією парою хромосом, які називають статевими хромосомами . Хромосоми, які є однаковими у особин чоловічої і жіночої статі, називають аутосомами .
Статеві хромосоми — хромосоми, що відрізняються у особин жіночої та чоловічої статі.
Зазвичай, статеві хромосоми позначають у генетичних записах буквами \(X\) і \(Y\). У цих хромосомах містяться гени, що визначають синтез білків, які регулюють роботу статевих залоз (жіночих або чоловічих) і визначають статеві ознаки організму.
При утворенні гамет в них потрапляє одна статева хромосома.
Стать, яка утворює однакові гамети, називається гомогаметною .
Стать, яка утворює різні гамети, називається гетерогаметною .
Стать майбутнього організму, як правило, визначається у момент запліднення — сингамний механізм, наприклад, у людини.
Проте, у деяких примітивних організмів, наприклад, у коловерток, динофілюса, стать визначається до запліднення — прогамний механізм . У цьому випадку утворюються яйцеклітини двох типів. З великих яйцеклітин народжуються самки, з малих — самці.
Визначення статі після запліднення — епігамний механізм — спостерігається, наприклад, у крокодилів, черепах, тощо. У цьому випадку стать буде залежати від температури, середовища, тощо.
Відомо декілька типів визначення статі.
Відомо багато видів тварин, у яких жіноча стать є гомогаметною, а чоловіча — гетерогаметною. Самка утворює один вид гамет, а самець — два. Стать майбутнього організму залежить від того, яка з чоловічих гамет бере участь у заплідненні.
Таким чином визначається стать у дрозофіли, людини, ссавців.
у дрозофіли у хромосомному наборі 6 аутосом і дві статеві хромосоми. Хромосомний набір самки \(6A\)\(+\)\(XX\), хромосомний набір самця \(6A\)\(+\)\(XY\).
Самка утворює один тип гамет з хромосомним набором \(3A\)\(+\)\(X\), а самець — два типи гамет: \(3A\)\(+\)\(X\) і \(3A\)\(+\)\(Y\).
у хромосомному наборі людини \(44\) аутосоми і дві статеві хромосоми: у жінки — \(44A\)\(+\)\(XX\), у чоловіка — \(44A\)\(+\)\(XY\).
Хромосомний набір жінки
Хромосомний набір чоловіка
Усі жіночі гамети (яйцеклітини) мають однаковий набір хромосом. Вони містять \(22\) аутосоми і одну \(X\)-хромосому (\(22A\)\(+\)\(X\)). Чоловічий організм утворює два види гамет (сперматозоїдів): \(22A\)\(+\)\(X\) і \(22A\)\(+\)\(XY\).
Інший варіант — гетерогаметна жіноча стать, гомогаметна чоловіча стать. Такий тип визначення статі спостерігається у птахів, метеликів, плазунів. У цьому випадку стать майбутнього організму визначається жіночими гаметами.
Гомогаметна стать має дві \(X\)-хромосоми і диплоїдний набір хромосом у клітині, а гетерогаметний — тільки одну \(X\)-хромосому і непарний хромосомний набір.
у самок деяких видів клопів у клітинах міститься по \(14\) хромосом (\(12A\)\(+\)\(XX\)), а у самців — по \(13\) хромосом (\(12A\)\(+\)\(X0\)). Самка утворює гамети \(6A\)\(+\)\(X\), а самець — \(6A\)\(+\)\(X\) і \(6A\)\(+\)\(0\).
III. Диплоїдна жіноча стать, гаплоїдна чоловіча стать
У бджіл і мурах статевих хромосом немає. Самки мають диплоїдний набір хромосом, а самці — гаплоїдний.
У деяких тварин стать визначається умовами зовнішнього середовища. Так, у деяких видів крокодилів і черепах стать залежить від температури, при якій відбувається розвиток зародка у яйці: при високій температурі з’являється більше самок, при низькій — більше самців.