Dzimuma noteikšana: ģenētika, vides faktori un hermafrodītisms
Dzimuma noteikšana: izpratne par ģenētikas un vides ietekmi, hermafrodītismu un piemēriem dabā — no hromosomām līdz vides signāliem.
Dzimuma noteikšana ir attīstības process, kurā tiek noteikts indivīda dzimums. Dzimums ir plaši izplatīta vairošanās metode dzīvās radībās. Tam nepieciešami divi vienas sugas indivīdi.
Parasti dzimumi ir atsevišķi. Dzimumu var noteikt vienā no diviem veidiem:
- Ģenētiski, ar gēnu un hromosomu palīdzību, organisms pārmanto no vecākiem.
- Vides ziņā - kāds ārējs aģents, kas iedarbojas kā attīstības ierosinātājs.
Ja abi dzimumi sastopami vienam indivīdam, šis indivīds ir hermafrodīts. Hermafrodītu sistēmas ir sastopamas dažiem dzīvniekiem, piemēram, gliemežiem, un lielākajai daļai ziedošu augu.
Ģenētiskā dzimuma noteikšana
Ģenētiskā noteikšana balstās uz hromosomu komplektiem un konkrētiem dzimumu noteicošiem gēniem. Visbiežāk sastopamie sistēmu piemēri:
- XY sistēma — raksturīga zīdītājiem (tai skaitā cilvēkiem): parasti XX = homoziģota (bieži sieviete), XY = heterozigota (bieži vīrietis). Svarīgs faktors ir gēns SRY, kas atrodas Y hromosomā un var ierosināt vīrišķo attīstību.
- ZW sistēma — sastopama putniem un daudziem rāpuļiem un kukaiņiem: šeit ZW parasti nozīmē sievieti, bet ZZ — vīrieti.
- XO sistēma — dažiem bezmugurkaulniekiem un kukaiņiem: indivīdam var būt tikai viena dzimumhromosoma (X), kas nosaka dzimumu.
- Haplodiploidija — piemēram, bitēm: tēviņi ir haploīdi (attīstās no neapaugļotām olām), kamēr mātītes ir diploīdas (no apaugļotām olām).
Papildus hromosomām svarīga loma ir hormoniem, epigenētikai un gēnu izpausmes regulācijai. Dažos gadījumos ģenētiskā informācija var radīt starpstadijas, piemēram, hromosomu mozaicisms vai hromosomu anomālijas (piem., Klinefeltera sindroms XXY, Turner sindroms XO), kas var ietekmēt dzimuma izpausmi.
Vides ietekme uz dzimuma attīstību
Vides faktori var noteikt vai ietekmēt dzimumu, īpaši sugām ar plastisku attīstību:
- Temperatūras atkarīga dzimuma noteikšana (TSD) — daudzi rāpuļi (piemēram, bruņurupuči, dažas čūskas un krokodili) nosaka embrija dzimumu pēc inkubācijas temperatūras olšūnu attīstības laikā.
- Sociālie faktori — dažas zivju sugas spēj mainīt dzimumu dzīves laikā atkarībā no sociālās struktūras; piemēram, klaunfiski maina no tēviņa uz mātīti vai otrādi, ja tas ir nepieciešams populācijas līdzsvaram.
- Ķīmiskie aģenti — endokrīnās sistēmas traucētāji (piemēram, piesārņotāji, kas iedarbojas kā hormonu imitatori vai bloķētāji) var izraisīt dzimuma attīstības izmaiņas vai interseksuālās pazīmes.
Hermafrodītisms un dzimuma stratēģijas
Hermafrodītisms nozīmē, ka viens indivīds spēj radīt gan sēklas, gan olšūnas. Ir divi galvenie veidi:
- Simultānais hermafrodītisms — indivīds vienlaikus funkcionē kā abu dzimumu pārstāvis (piemēri: daudzi gliemeži, ziedošie augi, daži bezmugurkaulnieki). Tas palielina iespēju vairoties, ja partneri ir reti.
- Sekvenciālais (secīgais) hermafrodītisms — indivīds maina dzimumu dzīves laikā. Ir divi virzieni:
- Protandrija — sāk kā vīrietis un vēlāk kļūst par sievieti (piemērs: daži gliemeži, jūras gliemji).
- Protogīnija — sāk kā sieviete un vēlāk kļūst par vīrieti (piemērs: daudzas jūras zivis, piemēram, wrasse sugas).
Šīs stratēģijas attīstās, reaģējot uz ekoloģiskajiem apstākļiem, partneru pieejamību un vairošanās bioloģijas prasībām.
Cilvēki, starpstadijas un medicīniski stāvokļi
Cilvēkiem dzimuma noteikšana parasti balstās uz hromosomālajām un hormonālajām norādēm, taču pastāv arī medicīniski stāvokļi, kas rada atšķirības starp bioloģiskajām pazīmēm. Šos nosacījumus bieži sauc par disorders/differences of sex development (DSD) vai interseksuāliem stāvokļiem. Piemēri ietver:
- andrōgēnu nejutīgums (angl. androgen insensitivity),
- iedzimta virsnieres hiperplāzija (congenital adrenal hyperplasia),
- hromosomu variācijas (piem., XXY, XO) u. c.
Šie stāvokļi var prasīt medicīnisku, psiholoģisku un sociālu atbalstu. Ir svarīgi atzīt bioloģisko daudzveidību un nodrošināt godīgu pieeju cilvēktiesību un veselības aprūpes kontekstā.
Kopsavilkums
Dzimuma noteikšana ir komplekss process, kurā bieži vien mijiedarbojas ģenētiskie faktori, hormoni un ārējā vide. Daudzas sugas izmanto fiksētas ģenētiskās sistēmas, bet citām dzimumu nosaka temperatūra, sociālie signāli vai ķīmiskas vielas. Hermafrodītisms un sekvenciālas dzimuma maiņas ir adaptīvas stratēģijas, kas atspoguļo dzīvesveidu un vides prasības. Kopumā dzimuma bioloģija ir daudzveidīga un elastīga, un tā pēta gan ģenētikas, gan ekoloģijas un evolūcijas aspektus.
Vides noteikšana
Daudzām sugām dzimumu nosaka vides faktori attīstības laikā. Daudziem rāpuļiem dzimuma noteikšana ir atkarīga no temperatūras. Temperatūra, ko embriji piedzīvo attīstības laikā, nosaka organisma dzimumu. Piemēram, dažiem bruņurupučiem tēviņi dzimst zemākā inkubācijas temperatūrā nekā mātītes; šī kritisko temperatūru atšķirība var būt tikai 1-2 °C.
Daudzas zivis dzīves laikā maina dzimumu. Šo parādību sauc par secīgu hermafrodītismu. Klovīniem mazākās zivis ir tēviņi, bet dominējošā un lielākā zivs grupā kļūst par mātīti. Daudzām vālītēm ir pretēji - lielākā daļa zivju piedzimstot ir mātītes, un, sasniedzot noteiktu izmēru, tās kļūst par tēviņiem. Sekvenciālie hermafrodīti dzīves laikā var radīt abu veidu gametas, bet jebkurā brīdī tie ir vai nu mātītes, vai tēviņi.
Dažām papardēm dzimums pēc noklusējuma ir hermafrodīts, bet papardes, kas aug augsnē, kurā iepriekš auguši hermafrodīti, hormonu ietekmē attīstās kā vīrišķas.
Sākotnēji klaunzivis ir tēviņi; lielākā zivs grupā kļūst par mātīti.
Ģenētiskā noteikšana
Visbiežāk dzimumu nosaka pēc gēniem. Tādā veidā organisma dzimumu nosaka iegūtais genoms. Alēles, kas ietekmē dzimumattīstību, var atrasties vai neatrasties vienā hromosomā. Ja tās ir, tad šo hromosomu sauc par dzimuma hromosomu, un gēnus, kas tajā atrodas, sauc par "ar dzimumu saistītiem". Dzimumu nosaka vai nu pēc tā, vai ir dzimumhromosoma (kuras var nebūt), vai arī pēc to skaita. Tā kā ģenētisko dzimuma noteikšanu nosaka hromosomu sakritība, parasti ir vienāds vīriešu un sieviešu dzimuma pēcnācēju skaits.
Dažādas ģenētiskās sistēmas
Cilvēkiem un citiem zīdītājiem ir XY dzimuma noteikšanas sistēma: Y hromosomā atrodas faktori, kas ir atbildīgi par vīrieša attīstību. Ja nav Y hromosomas, noklusējuma dzimums ir sieviete. XX zīdītāji ir sieviešu dzimuma, bet XY - vīriešu dzimuma. XY dzimuma noteikšana ir sastopama arī citos organismos, tostarp parastajā augļu mušiņā un dažos augos. Dažos gadījumos, tostarp augļmušas gadījumā, dzimumu nosaka X hromosomu skaits, nevis Y hromosomas klātbūtne.
Putniem ir sistēma, kas darbojas otrādi: To sauc par ZW dzimuma noteikšanas sistēmu. Z hromosomā ir faktori, kas nosaka sieviešu dzimtes attīstību. Pēc noklusējuma (ja šīs hromosomas nav) organisms būs vīrišķā dzimuma. šajā gadījumā ZZ indivīdi ir vīriešu dzimuma, bet ZW - sieviešu dzimuma. Arī lielākajai daļai tauriņu un tauriņu ir ZW dzimuma noteikšanas sistēma. Gan XY, gan ZW dzimuma noteikšanas sistēmās dzimuma hromosoma, kurā ir kritiskie faktori, bieži vien ir ievērojami mazāka, un tajā ir tikai nedaudz vairāk par gēniem, kas nepieciešami, lai izraisītu attiecīgā dzimuma attīstību.
Daudzi kukaiņi izmanto dzimuma noteikšanas sistēmu, kuras pamatā ir dzimumhromosomu skaits. To sauc par XX/XO dzimuma noteikšanu - O norāda uz dzimumhromosomu trūkumu. Visas pārējās hromosomas šajos organismos ir diploīdas, bet organismi var mantot vienu vai divas X hromosomas. Piemēram, kukaiņi ar vienu X hromosomu attīstās kā tēviņi, bet kukaiņi ar divām hromosomām attīstās kā mātītes. Nematodei C. elegans lielākā daļa tārpu ir pašapaugļojoši XX hermafrodīti, bet dažkārt hromosomu pārmantojamības anomāliju rezultātā regulāri rodas indivīdi tikai ar vienu X hromosomu - šie XO indivīdi ir auglīgi tēviņi (un puse to pēcnācēju ir tēviņi).
Citi kukaiņi, tostarp medus bites un skudras, izmanto haploīdu-diploīdu dzimuma noteikšanas sistēmu. Šajā gadījumā diploīdie indivīdi parasti ir mātītes, bet haploīdie indivīdi (kas attīstās no neapaugļotām olām) ir tēviņi. Šī dzimuma noteikšanas sistēma rada ļoti neobjektīvu dzimumu attiecību, jo pēcnācēju dzimumu nosaka nevis hromosomu asortiments meiozes laikā, bet gan apaugļošanās.
Anomālijas
Dažreiz organismam attīstās gan vīriešu, gan sieviešu dzimuma pārstāvji. Tad tas ir interseksuāls dzimums, un tas ir reti sastopams. Lai gan šādus organismus var saukt par hermafrodītiem, tas nav pareizi, jo interseksuāliem indivīdiem ne vīrišķais, ne sievišķais aspekts ir neauglīgs.
Tāpat kā cilvēkiem un citiem zīdītājiem, arī parastajām augļmušām ir XY dzimuma noteikšanas sistēma.
Meklēt