การกำหนดเพศ: ประเภทของระบบและลักษณะ - ชีววิทยา

การกำหนดเพศถูกควบคุมโดยกลไกหลายอย่างที่แตกต่างกันระหว่างแท็กซ่าที่กำหนดลักษณะทางเพศของแต่ละบุคคล ระบบเหล่านี้อาจเกิดขึ้นภายในของแต่ละบุคคลนั่นคือพันธุกรรมหรือถูกควบคุมโดยปัจจัยแวดล้อมที่อยู่รอบตัวในช่วงแรกของชีวิต

นักชีววิทยาได้จำแนกระบบเหล่านี้ออกเป็นสามประเภทหลัก ๆ ได้แก่ ยีนแต่ละยีนระบบแฮพโลดิพลอยด์หรือโครโมโซมพิเศษหรือโครโมโซมเพศ กรณีสุดท้ายนี้คือพวกเราสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนกและแมลงบางชนิด

ที่มา: pixabay.com

ในทำนองเดียวกันสภาพแวดล้อมก็มีอิทธิพลต่อการกำหนดเพศด้วยเช่นกัน ปรากฏการณ์นี้ได้รับการศึกษาในสัตว์เลื้อยคลานและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกบางชนิดซึ่งได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิเป็นพิเศษ ระบบการกำหนดนี้เรียกว่าการคลุมเครือ

ประเภทของระบบกำหนดเพศ

เพศที่เข้าใจกันว่าเป็นการผสมของจีโนมผ่านไมโอซิสและฟิวชัน gamete เป็นเหตุการณ์ที่แทบจะเป็นสากลในชีวิตของยูคาริโอต

ผลที่ตามมาที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศคือการมีเพศสัมพันธ์ของอัลลีลที่แตกต่างกันซึ่งดำเนินการโดยบุคคลที่แตกต่างกันในรูปแบบทางพันธุกรรมที่เป็นประโยชน์

ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตส่วนใหญ่การกำหนดเพศเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาของการปฏิสนธิ ปรากฏการณ์นี้สามารถเกิดขึ้นได้จากระบบที่แตกต่างกันสามระบบ: ยีนแต่ละตัวระบบแฮพโลดิพลอยด์หรือโครโมโซมพิเศษ

ในทำนองเดียวกันเรามีการกำหนดลักษณะทางเพศโดยอาศัยปัจจัยแวดล้อมเช่นอุณหภูมิ สิ่งนี้เกิดขึ้นในกบเต่าและจระเข้ซึ่งอุณหภูมิในการฟักไข่เป็นตัวกำหนดเพศ

เราจะอธิบายแต่ละระบบด้านล่างโดยใช้ตัวอย่างที่นำมาจากอาณาจักรสัตว์และพืช:

ยีนส่วนบุคคล

ในสิ่งมีชีวิตที่กำหนดเพศโดยยีนแต่ละตัวไม่มีโครโมโซมเพศ ในกรณีเหล่านี้เพศจะขึ้นอยู่กับชุดของอัลลีลที่อยู่บนโครโมโซมที่เฉพาะเจาะจง

กล่าวอีกนัยหนึ่งเพศถูกกำหนดโดยยีน (หรือจากหลาย ๆ สิ่งเหล่านี้) ไม่ใช่โดยการมีโครโมโซมที่สมบูรณ์

สัตว์มีกระดูกสันหลังที่แตกต่างกันเช่นปลาสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและสัตว์เลื้อยคลานบางชนิดมีระบบนี้ นอกจากนี้ยังมีรายงานในพืช

อัลลีลที่เข้าร่วมในปรากฏการณ์นี้มีระบบการปกครองที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายซึ่งมีอยู่สำหรับอักขระ autosomal ในพืชมีการระบุอัลลีลที่กำหนดความเป็นชายการกระเทยและลักษณะผู้หญิงของแต่ละบุคคล

ระบบ Haplodiploid

ระบบ haplodiploid พบได้บ่อยในผึ้ง

ระบบ Haplodiploid กำหนดเพศขึ้นอยู่กับสภาพเดี่ยวหรือซ้ำซ้อนของแต่ละบุคคล มนุษย์เรามีความซ้ำซ้อน - ทั้งตัวผู้และตัวเมีย อย่างไรก็ตามเงื่อนไขนี้ไม่สามารถอนุมานได้กับกลุ่มสัตว์ทั้งหมด

ระบบ haplodiploid พบได้บ่อยใน Hymenopterans (ผึ้งมดและสิ่งที่คล้ายกัน) Homoptera (เพลี้ยแป้งและลูกไก่) และ Coleoptera (ด้วง)

ตัวอย่างคลาสสิกคือผึ้งและการกำหนดเพศในอาณานิคม โครงสร้างทางสังคมของผึ้งมีความซับซ้อนอย่างมากเช่นเดียวกับพฤติกรรมทางสังคมของพวกมันโดยมีฐานในระบบพันธุกรรมที่กำหนดเพศของพวกมัน

ผึ้งขาดโครโมโซมเพศ ตัวเมียเป็นโรคซ้ำซ้อน (2n) และตัวผู้เป็น haploid (n) เรียกว่าโดรน ด้วยเหตุนี้การพัฒนาของตัวเมียจึงมาจากการปฏิสนธิของไข่ในขณะที่รังไข่ที่ไม่ได้รับการผสมพันธุ์จะพัฒนาเป็นตัวผู้ นั่นคือคนหลังไม่มีพ่อ

ในเพศหญิงการแบ่งระหว่างคนงานและราชินีไม่ได้ถูกกำหนดโดยพันธุกรรม ลำดับชั้นนี้กำหนดโดยการรับประทานอาหารของแต่ละบุคคลในช่วงแรกของชีวิตของเขา

โครโมโซมพิเศษ

กรณีของโครโมโซมพิเศษหรือโครโมโซมเพศเป็นโครโมโซมที่เกี่ยวข้องมากที่สุด มีอยู่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิดนกและแมลงหลายชนิดเป็นรูปแบบทั่วไปในสิ่งมีชีวิตที่มีฟีโนไทป์ต่างกัน

ในพืชแม้ว่าจะหายากมาก แต่ก็เป็นไปได้ที่จะระบุสิ่งมีชีวิตบางชนิดที่มีโครโมโซมเพศ

ระบบนี้มีตัวแปรที่แตกต่างกัน ในบรรดาระบบที่ธรรมดาและเรียบง่ายที่สุดเราพบว่าระบบ: XX-X0 และ XX-XY โดยที่เพศต่างกันคือเพศชายและ ZZ-ZW ซึ่งเพศต่างกันคือเพศหญิง

ระบบแรก XX และ X0 พบได้บ่อยในแมลงในลำดับ Orthoptera และ Hemiptera ในกรณีเหล่านี้ตัวผู้มีโครโมโซมเพศเพียงตัวเดียว

ระบบ XX และ XY มีอยู่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในแมลงหลายชนิดของ Diptera และในพืชจำนวน จำกัด เช่น Cannabis sativa ในระบบนี้เพศจะถูกกำหนดโดยนักเล่นเกมเพศชาย ถ้าหลังมีโครโมโซม X ลูกหลานจะตรงกับเพศหญิงในขณะที่ยีน Y จะให้เป็นเพศชาย

ระบบสุดท้าย ZZ และ ZW มีอยู่ในนกทุกชนิดและในแมลงบางชนิดของ Lepidoptera

การกำหนดความลับ

ในแท็กซี่บางชนิดสิ่งเร้าทางสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกันในช่วงแรกของชีวิตของแต่ละบุคคลมีบทบาทสำคัญในการกำหนดเพศ ในกรณีเหล่านี้การพิจารณาจากมุมมองทางพันธุกรรมยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์และเพศดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทั้งหมด

ตัวอย่างเช่นในเต่าทะเลการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 1 ° C จะเปลี่ยนประชากรทั้งหมดของเพศชายให้กลายเป็นประชากรที่ประกอบด้วยเพศหญิงโดยเฉพาะ

ในจระเข้พบว่าการฟักไข่ที่ต่ำกว่า 32 ° C จะทำให้มีประชากรเพศหญิงและอุณหภูมิที่สูงกว่า 34 ° C จะเปลี่ยนเป็นประชากรเพศชาย ในช่วง 32 ถึง 34 สัดส่วนระหว่างเพศจะแปรผัน

นอกจากอุณหภูมิแล้วยังแสดงให้เห็นถึงอิทธิพลของตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ Bonellia viridis ใน annelid สายพันธุ์หนึ่งจะมีการกำหนดเพศในระยะตัวอ่อน ตัวอ่อนที่ว่ายน้ำอย่างอิสระในน้ำพัฒนาเป็นตัวผู้

ในทางตรงกันข้ามตัวอ่อนที่พัฒนาใกล้เคียงกับตัวเมียที่โตเต็มที่จะเปลี่ยนเป็นเพศชายโดยฮอร์โมนบางชนิดที่พวกมันหลั่งออกมา

การติดเชื้อจากจุลินทรีย์

สุดท้ายนี้เราจะพูดถึงกรณีพิเศษว่าการปรากฏตัวของแบคทีเรียสามารถกำหนดเพศของประชากรได้อย่างไร นี่คือกรณีของแบคทีเรียที่มีชื่อเสียงซึ่งอยู่ในสกุล Wolbachia

Wolbachia เป็น symbiont ภายในเซลล์ซึ่งสามารถแพร่เชื้อได้หลากหลายชนิดของสัตว์ขาปล้องและไส้เดือนฝอยบางชนิด แบคทีเรียชนิดนี้ถ่ายทอดในแนวตั้งจากตัวเมียไปยังลูกหลานในอนาคตโดยใช้ไข่แม้ว่าจะมีการบันทึกการถ่ายโอนในแนวนอนก็ตาม

เกี่ยวกับการกำหนดเพศในสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ Wolbachia มีผลกระทบที่เกี่ยวข้องอย่างมาก

มันสามารถฆ่าผู้ชายในประชากรโดยที่ตัวผู้ที่ติดเชื้อจะตายในช่วงแรกของชีวิต ทำให้ประชากรเป็นผู้หญิงโดยที่ผู้ชายที่กำลังพัฒนากลายเป็นผู้หญิง และในที่สุดก็สามารถสร้างประชากรจากเซลล์สืบพันธุ์ได้

ฟีโนไทป์ทั้งหมดที่กล่าวถึงซึ่งเกี่ยวข้องกับการบิดเบือนอัตราส่วนทางเพศที่มีอคติต่อเพศหญิงเกิดขึ้นเพื่อสนับสนุนการถ่ายทอดเชื้อไปยังรุ่นต่อไป

ด้วยโฮสต์ที่หลากหลาย Wolbachia มีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของระบบการกำหนดเพศของสัตว์ขาปล้องและกลยุทธ์การสืบพันธุ์

สัดส่วนของเพศ

แพ็คของหมาป่า

คุณสมบัติพื้นฐานของระบบการกำหนดเพศสอดคล้องกับการทำความเข้าใจสัดส่วนของเพศหรืออัตราส่วนทางเพศ มีการเสนอทฤษฎีและสมมติฐานหลายประการ:

สมมติฐานของชาวประมง

โรนัลด์ฟิชเชอร์นักสถิติและนักชีววิทยาชาวอังกฤษผู้มีชื่อเสียงได้เสนอทฤษฎีเพื่ออธิบายว่าทำไมประชากรจึงรักษาอัตราส่วน 50:50 ของเพศชายต่อเพศหญิง นอกจากนี้ยังอธิบายว่าเหตุใดจึงมีการเลือกกลไกที่เอียงอัตราส่วนเท่ากันนี้

ติดต่อกันเป็นไปได้ที่จะแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนทางเพศที่ยุติธรรมหรือสมดุลถือเป็นกลยุทธ์ที่มั่นคงจากมุมมองของวิวัฒนาการ

เป็นความจริงที่ผลลัพธ์ของฟิชเชอร์ใช้ไม่ได้ในบางสถานการณ์ แต่สมมติฐานของเขาดูเหมือนจะเป็นเรื่องทั่วไปเพียงพอที่จะเลือกกลไกในการกำหนดเพศตามหลักการของเขา

Trivers และ Willard สมมติฐาน

ต่อมาในปี 1973 ผู้เขียนเหล่านี้ตั้งข้อสังเกตว่าอัตราส่วนทางเพศขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสถานะทางสรีรวิทยาของผู้หญิงซึ่งไม่ได้นำมาพิจารณาในคำอธิบายของฟิชเชอร์

การโต้แย้งขึ้นอยู่กับสถานที่ดังต่อไปนี้: เมื่อเพศหญิงมี "สุขภาพแข็งแรง" ทางสรีรวิทยาเธอควรให้กำเนิดเพศชายเพราะเด็กเหล่านี้จะมีโอกาสรอดชีวิตและสืบพันธุ์ได้มากขึ้น

ในทำนองเดียวกันเมื่อตัวเมียไม่อยู่ในสภาวะทางสรีรวิทยาที่เหมาะสมกลยุทธ์ที่ดีที่สุดคือการผลิตตัวเมียตัวอื่น ๆ

โดยธรรมชาติแล้วตัวเมียที่อ่อนแอมักจะสืบพันธุ์แม้จะมีสถานะ "ด้อยกว่า" ทางสรีรวิทยา ตรงกันข้ามกับตัวผู้ที่อ่อนแอซึ่งโอกาสในการสืบพันธุ์จะต่ำกว่ามาก

ข้อเสนอนี้ได้รับการทดสอบในระบบทางชีววิทยาต่างๆเช่นหนูกวางแมวน้ำและแม้แต่ในประชากรมนุษย์

มุมมองวิวัฒนาการและคำถามในอนาคต

ในแง่ของวิวัฒนาการความหลากหลายของกลไกที่กำหนดเพศทำให้เกิดคำถามบางประการ ได้แก่ ทำไมเราจึงเห็นรูปแบบนี้การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรและสุดท้ายทำไมการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จึงเกิดขึ้น?

นอกจากนี้ยังเกิดจากคำถามว่ากลไกบางอย่างทำให้บุคคลได้เปรียบเหนือผู้อื่นหรือไม่ นั่นคือหากกลไกใดได้รับการคัดเลือกโดยเฉพาะ

อ้างอิง

Asgharian, H. , Chang, PL, Mazzoglio, PJ, & Negri, I. (2014). Wolbachia ไม่ได้เกี่ยวกับเรื่องเพศทั้งหมด: Wolbachia ที่เป็นเพศชายปรับเปลี่ยนการถอดเสียงของ Zyginidia pullula ในลักษณะที่ไม่ขึ้นกับเพศเป็นหลัก พรมแดนด้านจุลชีววิทยา, 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) การกำหนดเพศ: ทำไมต้องทำหลายวิธี?. PLoS ชีววิทยา, 12 (7), e1001899
Ferreira, V. , Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). คู่มือพันธุศาสตร์. เล่มที่ 1. National University of Río Cuarto.
Leopold, B. (2018). ทฤษฎีนิเวศวิทยาประชากรสัตว์ป่า. Waveland Press Inc.
เพียร์ซ BA (2552). พันธุศาสตร์: แนวความคิด Panamerican Medical Ed.
Wolpert, L. (2009). หลักการพัฒนา. Panamerican Medical Ed.

การกำหนดเพศ: ประเภทของระบบและลักษณะ - ชีววิทยา - 2026