Fattori ambientali responsabili della determinazione del sesso nelle piante e negli animali

Fattori ambientali responsabili della determinazione del sesso nelle piante e negli animali!

In alcuni organismi, l'ambiente determina il fenotipo sessuale degli individui. Pertanto, alcuni fattori ambientali, le dimensioni del corpo genitore o dell'uovo, l'età del genitore e la temperatura sono stati trovati per determinare il sesso nei seguenti casi:

(a) Il sesso di alcuni rettili può dipendere dalla temperatura alla quale si sviluppa l'individuo. Ad esempio, nella maggior parte delle tartarughe, solo le femmine vengono prodotte ad alta temperatura (30-35 ° C) e solo i maschi vengono prodotti a bassa temperatura (23-28 ° C). Il contrario è vero nei coccodrilli, negli alligatori e in alcune lucertole, dove i maschi vengono prodotti ad alta temperatura e le femmine sono prodotte a bassa temperatura.

(b) L'anellide marina Ophryotrocha si differenzia in uno spermatozoo che produce un maschio come un animale giovane e poi si trasforma in una femmina che depone le uova quando invecchia. Se le parti di una donna anziana vengono amputate, l'anellide ritorna alla forma maschile, indicando che la dimensione piuttosto che l'età è il fattore importante che controlla il sesso dell'individuo.

Determinazione del sesso nelle piante:

Nella maggior parte delle piante, gli organi riproduttivi maschili e femminili si trovano nello stesso fiore (piante bisessuali o ermafrodite) o in diversi fiori della stessa pianta (piante monoiche, ad esempio, mais, ruote, cocco ecc.). Ma in alcune colture (ad es. Papaia, asparagi ecc.) E in molte altre specie vegetali, i fiori maschili e femminili vengono prodotti su piante diverse (piante dioiche).

I meccanismi di determinazione del sesso nelle piante sono essenzialmente simili a quelli trovati negli animali. Un caso ampiamente studiato di sessualità cromosomica è noto sono le piante, vale a dire, nel genere Melandrium della famiglia Caryophyllaceae. Qui il cromosoma Y determina una tendenza alla mascolinità così come negli umani le piante maschili sono eterogematiche (XY) dove le piante femminili sono omogemetiche (XX). Questo sistema è il più comune nelle piante.

La determinazione del sesso in alcune specie di piante come papaya (Carica papaya), Spinaci (Spinacea oleracea) Vitis cinerea, Asparagi ecc., È postulata per essere governata da un singolo gene. In papaya, un singolo gene con tre alleli (m, M ₁ e M ₂ ) è suggerito per controllare la differenziazione del sesso. Le piante femminili sono omozigoti mm, mentre le piante maschili sono eterozigoti M ₂ m; l'eterozigote M ₂ m produce condizioni ermafrodite. I genotipi M ₁ M ₁, M ₁ M ₂ e M ₁ M ₂ sono trasmissibili, cioè gli alleli M ₁ e M ₂ sono letali recessivi.

Le piante di mais sono generalmente monoiche, cioè sia i fiori maschili che quelli femminili sono prodotti sulla stessa pianta. Un singolo gene recessivo, ba (cobren barren), interferisce con lo sviluppo delle pannocchie (l'infiorescenza femminile) quando questo gene è nello stato omozigote.

Le pannocchie rimangono sottosviluppate nelle piante ba, rendendo queste piante funzionalmente maschili. Un altro gene recessivo, converte i fiori maschili in nappe di piante in fiori femminili. Di conseguenza, le nappe delle piante non producono polline, ma mettono seme; tali piante sono, quindi, funzionalmente femminili. Nelle piante omozigoti per entrambi i tipi di ba e ts (baba tsts) le pannocchie sono non sviluppate e sterili, ma molti semi sono prodotti nella nappa; tali piante sono quindi funzionalmente femminili.

Quindi, due geni recessivi (ba e ts) hanno trasformato una pianta di mais naturalmente monacale in una pianta dioica. Altri geni recessivi che influenzano lo sviluppo di gameti maschili e femminili sono conosciuti nel mais, ad esempio, ms (maschi di sterilità maschile, citoplasma maschile sterile (Cms) e sk (gene senza seta che provoca l'aborto ovulo) ecc., E in molte altre colture.

Compensazione del dosaggio:

I geni legati al sesso (X-linked) che non sono interessati alla determinazione del sesso sono presenti in due dosi nelle femmine di mammifero e Drosophila (XX), mentre i loro maschi (XY) contengono una singola dose. Tuttavia, l'intensità dei fenotipi, le quantità degli enzimi in questione e persino la quantità di RNA prodotta dai geni X-linked nelle femmine sono uguali a quelle dei maschi.

Questo fenomeno è noto come compensazione del dosaggio (Muller, 1932) e regola la funzione dei geni legati all'X in modo tale che la loro espressione sia paragonabile sia nelle femmine che nei maschi anche se hanno dosaggi diversi (numero di copie) di questi geni .

La compensazione del dosaggio può essere effettuata con due meccanismi distinti:

(1) il primo meccanismo comporta l'ipoproduzione dovuta all'inattivazione di un cromosoma X nel sesso omogamico, come osservato nei mammiferi, e

(2) il secondo meccanismo coinvolge l'iperproduzione dovuta all'iperattività del cromosoma X nel sesso eterogametico osservato nella Drosophila

(1) Inattivazione del cromosoma X nei mammiferi:

E 'stato dimostrato che in individui femminili omogamici XX, un cromosoma X viene tipicamente condensato e inattivato. Tali materiali di cromatina sono stati anche descritti come eterocromatina facoltativa poiché diventa inattiva in alcune parti del ciclo di vita e riprende l'attività prima di entrare nella linea germinale.

Il fenomeno di inattivazione del cromosoma X è stato confermato dall'osservazione di a. Corpo Barr corpo Barr. Il corpo del divieto fu osservato per la prima volta da Barr e Bertram nel 1949 in gatto femmina e successivamente identificato come cromosoma X da Ohno et al. (1959). Successivamente Lyon (1972) confermò l'esistenza del corpo di Barr in femmine normali, superfemali e maschi di Klinefelter.

Tale corpo di Barr è stato osservato anche nella maggior parte delle cellule del corpo (ad es. Pelle, epitelio orale e cellule del sangue) dell'uomo e di altri mammiferi. Le femmine umane hanno il corpo di Barr nei nuclei delle loro cellule corporee in proporzione maggiore rispetto ai maschi e sono, quindi, indicati come cromatina sessuale positiva.

Poiché si è riscontrato che ogni volta che il numero di cromosomi X era di due o più di due, il numero di corpi di Barr era inferiore al numero di cromosomi X (ad esempio, un corpo di Barr in XX femmine e XXY maschi, due corpi di Barr in XXXY maschi e XXX metafemales), è stato stabilito che nella femmina normale è presente un solo cromosoma X attivo. Questo è anche indicato a volte come l'ipotesi di Lione.

Quale dei due cromosomi X rimane attivo negli individui di sesso femminile è determinato nelle prime fasi dello sviluppo. È stato osservato da Lione (1961) che ciascuno dei cromosomi X paterni (P) e materni (M) ha la possibilità di diventare inattivo (cioè il corpo di Barr).

In altre parole, l'inattivazione dei cromosomi X è un fenomeno casuale nella maggior parte delle specie. In alcune specie, tuttavia, l'inattivazione del cromosoma X può non essere casuale, ad esempio nei tessuti somatici di canguri femminili solo i cromosomi X paterni vengono inattivati.

Nei mammiferi, l'inattivazione di solito avviene nella prima fase dell'embriogenesi. Nell'embrione umano, l'inattivazione del cromosoma X inizia nella blastocisti tardiva verso il sedicesimo giorno di vita. Una volta stabilita l'inattivazione, essa viene mantenuta in modo irreversibile nelle cellule somatiche, tuttavia, nella riattivazione della linea delle cellule germinali si verifica in uno stadio specifico dello sviluppo delle cellule germinali (es. Entrata nella profase meiotica, Martin, 1982). Nei mammiferi, è stato anche osservato che il "corpo di Barr" condensato, caratteristica delle cellule somatiche, è assente dalle cellule pre-mitotiche femminili.

(2) Iperattività del cromosoma X nella Drosophila maschile:

È stato dimostrato che il fenomeno della compensazione del dosaggio in Drosophila è dovuto all'iperattività di un cromosoma X nella Drosofila maschile. Questo fatto è stato scoperto dal Dr. AS Mukherjee dell'Università di Calcutta. In individui con mosaico con cellule XX e XO, è stato dimostrato che il cromosoma X nelle cellule XO era sempre iperattivo.

A causa di questo fatto, mosche di tipo mutante e selvatico hanno mostrato la stessa intensità del colore degli occhi nelle mosche maschili e femminili. Allo stesso modo, i livelli di enzima per diversi enzimi tra cui 6 fosfogluconato deidrogenasi (6 PGD), glucosio - 6- fosfato deidrogenasi (G6PD), triptofano pirrolasi e fumarasi sono risultati simili nelle mosche maschili e maschili.

Mancanza di compensazione del dosaggio negli organismi con femmine eterogamatiche:

Abbiamo notato nella discussione di cui sopra che quando il sesso maschile è eterogene (XXO, XYO o XXO, XOO) i geni legati all'X sono soggetti a compensazione del dosaggio. In contrasto con questo, quando il sesso femminile è eterogene (ZZD, ZWO), come negli uccelli, falene e farfalle, i geni legati allo Z non sono apparentemente compensati. Una situazione simile esiste in alcuni rettili e anfibi, dove l'eterogeneità femminile è predominante. Uno studio sull'assenza di compensazione del dosaggio in queste donne eterogenetiche ha portato alle seguenti conclusioni:

1. I geni che richiedono una compensazione del dosaggio sono principalmente quelli che controllano la morfogenesi e il piano prospettico del corpo.

2. Il prodotto di questi geni è richiesto in dosi disomiche specialmente durante l'oogenesi e lo sviluppo embrionale precoce.

3. Le femmine eterogametiche sintetizzano e immagazzinano prodotti genetici morfogeneticamente essenziali, compresi quelli codificati da geni legati allo Z, durante l'oogenesi stessa.

4. L'abbondanza di questi prodotti genetici nell'uovo e la loro persistenza relativamente tardiva dell'embriogenesi consente alle femmine eterogametiche di superare lo stato monosomico del cromosoma Z negli embrioni ZW.