Miljøfaktorer ansvarlig for bestemmelse av kjønn i planter og dyr

Miljøfaktorer ansvarlig for bestemmelse av kjønn i planter og dyr!

I enkelte organismer bestemmer miljøet den seksuelle fenotypen til individene. Derfor er det funnet noen miljøfaktorer, størrelsen på foreldre eller egg, alder av foreldre og temperatur å bestemme kjønn i følgende tilfeller:

(a) Kjønnet til noen reptiler kan avhenge av temperaturen der individet utvikler seg. For eksempel i de fleste skilpadder produseres kun kvinner ved høy temperatur (30-35 ° C) og bare menn produseres ved lav temperatur (23-28 ° C). Omvendt er sant i krokodiller, alligatorer og noen firben, der menn produseres ved høy temperatur og kvinner produseres ved lav temperatur.

(b) Den marine annelid Ophryotrocha skiller seg inn i en sperm som produserer hann som et ungt dyr og endrer seg til en eggleggende kvinne når den blir eldre. Hvis deler av en eldre kvinne er amputert, går anneliden tilbake til mannformen, noe som indikerer at størrelse i stedet for alder er den viktigste faktoren som styrer individets kjønn.

Kjønnsbestemmelse i planter:

I de fleste planter finnes reproduktive organer i samme blomst (biseksuelle eller hermafrodite planter), eller i forskjellige blomster av samme plante (monoete planter, for eksempel mais, ricinus, kokosnøtt etc.). Men i enkelte avlinger (f.eks papaya, asparges etc.) og flere andre plantearter produseres manlige og kvinnelige blomster på forskjellige planter (to ganger).

Mekanismene for sexbestemmelse i planter er i hovedsak lik de som finnes hos dyr. En omfattende undersøkt tilfelle av kromosomal seksualitet er kjent, er planter, dvs. i slekten Melandrium av familien Caryophyllaceae. Her bestemmer Y-kromosomet en tendens til maleness, akkurat som det gjør hos mennesker. Mannlige planter er heterogemiske (XY) hvor som kvinnelige planter er homogemetiske (XX). Dette systemet er det vanligste i planter.

Sexbestemmelse i enkelte plantearter, for eksempel papaya (Carica papaya), spinat (Spinacea oleracea) Vitis cinerea, Asparges etc, er postulert for å bli styrt av et enkelt gen. I papaya foreslås et enkelt gen med tre alleler (m, M ₁ og M ₂ ) for å kontrollere kjønnsdifferensiering. Kvinnelige planter er homozygote mm, mens hannplanter er heterozygote M ₂ m; heterozygot M ₂ m gir hermafroditt tilstand. Genotyper M ₁ M ₁, M ₁ M ₂ og M ₁ M ₂ er invigible, dvs. M ₁ og M ₂ alleler er recessive dødsfall.

Maisplanter er generelt monoecious, det vil si både mannlige og kvinnelige blomster produseres på samme plante. Et enkelt resessivt gen, ba (barren cob), forstyrrer utviklingen av cobs (den kvinnelige inflorescence) når dette genet er i homozygot tilstand.

Cobs forblir uutviklet i ba ba planter, noe som gjør disse plantene funksjonelt mannlige. Et annet resessivt gen, ts omdanner de mannlige blomstene i kvaster av ts ts planter til kvinnelige blomster. Som et resultat produserer kvastene av ts ts planter ikke pollen, men de setter frø; slike planter er derfor funksjonelt kvinnelige. I planter som er homozygote for både ba og ts (baba tsts), er cobs uutviklet og ufruktbar, men mange frø blir produsert i kvasten; slike planter er således funksjonelt kvinnelige.

Således har to recessive gener (ba og ts) omgjort en naturlig monecious maisplantasje til en dioecious. Andre resessive gener som påvirker utviklingen av mannlige og kvinnelige gameter er kjent i mais, f.eks. Ms (mannlig sterilitetsgener), mannlig steril cytoplasma (Cms) og sk (silklessgen som forårsaker ovuleabort) etc., og i mange andre avlinger.

Doseringskompensasjon:

Kjønnsbundne (X-bundet) gener som ikke er opptatt av sexbestemmelse, finnes i to doser hos pattedyr og Drosophila kvinner (XX), mens mennene deres (XY) inneholder en enkelt dose. Imidlertid er intensiteten av fenotyper, mengdene av de berørte enzymer, og til og med mengden av RNA produsert av de X-bundet gene i hunnene, lik de hos hannene.

Dette fenomenet kalles doseringskompensasjon (Muller, 1932), og regulerer funksjonen av X-bundet gener på en slik måte at uttrykket deres er sammenlignbart hos både kvinner og menn selv om de har forskjellig dose (antall kopier) av disse gener .

Doseringskompensasjon kan utføres ved to forskjellige mekanismer:

(1) den første mekanismen involverer hypoproduksjon på grunn av inaktivering av ett X-kromosom i homogametisk kjønn, som observert i pattedyr, og

(2) den andre mekanismen involverer hyperproduksjon på grunn av hyperaktivitet av X-kromosomet i heterogametisk kjønn som observert i Drosophila

(1) X-kromosom inaktivering i pattedyr:

Det har blitt påvist at i homogametiske XX kvinnelige individer blir ett X-kromosom karakteristisk kondensert og inaktivert. Slike kromatinmaterialer er også blitt beskrevet som fakultativ heterochromatin siden det blir inaktivt i visse deler av livssyklusen og gjenopptar aktivitet før den kommer inn i kimlinjen.

Fenomenet av inaktivering av X-kromosom ble bekreftet ved observasjon av a. Barr kropp Barr kropp. Ban-kroppen ble først observert av Barr og Bertram i 1949 i kvinnekatt og senere identifisert som X-kromosom av Ohno et al, (1959). Senere Lyon (1972) bekreftet eksistensen av Barr kropp i normale kvinner, superfemaler og i Klinefelter hanner.

Slike Barr-legemer har også blitt observert i de fleste av kroppens celler (f.eks. Hud, munnepitel og blodceller) av mennesker og andre pattedyr. Menneskelige kvinner har Barr-kroppen i kjernene i kroppens celler i høyere andel enn hanner og er derfor referert til som sexchromatin-positive.

Siden det ble funnet at når antall X-kromosomer var to eller flere enn to, var antall Barr-legemer en mindre enn antall X-kromosomer (f.eks. En Barr-kropp i XX kvinner og XXY-menn, to Barr-kropper i XXXY hanner og XXX metafemaler) ble det etablert at i den vanlige kvinnelige er bare ett aktivt X-kromosom tilstede. Dette kalles også noen ganger som Lyons hypotese.

Hvilken av de to X-kromosomer forblir aktiv hos kvinnelige individer, bestemmes i de tidlige utviklingsstadier. Det ble observert av Lyon (1961) at hver av paternal (P) og maternelle (M) X-kromosomer har en sjanse til å bli inaktiv (dvs. Barr kropp).

Med andre ord er inaktivering av X-kromosomer et tilfeldig fenomen hos de fleste arter. I noen arter kan imidlertid X-kromosom-inaktivering ikke være tilfeldig, f.eks. I somatiske vev av kvinnelige kenguruer, blir bare paternale X-kromosomer inaktivert.

I pattedyr foregår inaktivering vanligvis i tidlig embryogenese. I det menneskelige embryo starter X-kromosom inaktivering i den seneste blastocysten om den 16. livsdag. Når inaktivering er etablert, opprettholdes den irreversibelt i somatiske celler, men i kjønnscellelinje oppstår reaktivering på et bestemt stadium av utvikling av kimceller (dvs. innføring i meiotisk profase, Martin, 1982). I pattedyr er det også observert at den kondenserte "Barr-kroppen", som er karakteristisk for somatisk celle, er fraværende fra de kvinnelige pre-mitotiske celler.

(2) Hyperaktivitet av X-kromosom i Mann Drosophila:

Fenomenet doseringskompensasjon i Drosophila har vist seg å skyldes hyperaktivitet av ett X-kromosom hos mannlig Drosophila. Dette faktum ble oppdaget av Dr. AS Mukherjee fra Calcutta University. I mosaikkpersoner med XX og XO-celler kunne det bli vist at X-kromosom i XO-celler alltid var hyperaktiv.

På grunn av dette viste mutant- og villtype fluer samme intensitet av øyenfarge i mannlige og kvinnelige fluer. På samme måte ble enzymnivåer for flere enzymer, inkludert 6 fosfoglukonatdehydrogenase (6 PGD), glukose-6-fosfatdehydrogenase (G6PD), tryptofanpyrrolase og fumarase, funnet å være liknende hos kvinnelige og mannlige fluer.

Mangel på doseringskompensasjon i organismer med heterogenamiske kvinner:

Vi la merke til i den ovennevnte diskusjonen at når mannlig sex er heterogametisk (XXO, XYO eller XXO, XOO) blir X-bundet gener utsatt for dosekompensasjon. I motsetning til dette, når det kvinnelige kjønet heterogametisk (ZZD, ZWO), som hos fugler, møl og sommerfugler, er Z-koblede gener tilsynelatende ikke dosekompensert. Lignende situasjoner finnes i enkelte reptiler og amfibier, hvor kvinnelig heterogamety er dominerende. En studie av fraværet av dosekompensasjon i disse heterogametiske kvinnene førte til følgende konklusjoner:

1. Gen som krever dosekompensasjon er primært de som styrer morfogenese og den potensielle kroppsplanen.

2. Produktet av disse genene kreves i disomiske doser, spesielt under oogenese og tidlig embryonisk utvikling.

3. Heterogametiske kvinner syntetiserer og lagrer morfogenetisk essensielle genprodukter, inkludert de som er kodet for Z-koblede gener, under selve oogenesen.

4. Overflod av disse genproduktene i egget og deres persistens relativt sent i embryogenese gjør det mulig for heterogametiske kvinner å overvinne den monosomiske tilstanden til Z-kromosomet i ZW-embryoer.