العوامل البيئية المسؤولة عن تحديد الجنس في النباتات والحيوانات

العوامل البيئية المسؤولة عن تحديد الجنس في النباتات والحيوانات!

في بعض الكائنات الحية ، تحدد البيئة النمط الظاهري الجنسي للأفراد. وهكذا ، تم العثور على بعض العوامل البيئية ، وحجم الجسم الأم أو البيضة ، وعمر الوالد ودرجة الحرارة لتحديد الجنس في الحالات التالية:

(أ) قد يعتمد جنس بعض الزواحف على درجة الحرارة التي يتطور عندها الفرد. على سبيل المثال ، في معظم السلاحف ، يتم إنتاج الإناث فقط في درجة حرارة عالية (30-35 درجة مئوية) ويتم إنتاج الذكور فقط في درجة حرارة منخفضة (23-28 درجة مئوية). العكس هو الصحيح في التماسيح والتماسيح وبعض السحالي ، حيث يتم إنتاج الذكور في درجة حرارة عالية ويتم إنتاج الإناث في درجة حرارة منخفضة.

(ب) يفرز الجَنين البحري Ophryotrocha إلى حيوان منوي يُنتج الذكر كحيوان صغير ثم يتحول إلى أنثى تمدد البويضة عندما يكبر. إذا بُترت أجزاء من أنثى أكبر سنا ، يعود المذكر إلى شكل الذكور ، مشيرا إلى أن الحجم بدلا من السن هو العامل الهام الذي يتحكم في جنس الفرد.

تحديد الجنس في النباتات:

في معظم النباتات ، توجد الأعضاء التناسلية للذكور والإناث في نفس الزهرة (نباتات ثنائية المخنث أو خنثى) ، أو في زهور مختلفة من نفس النبات (نباتات أحادية اللون ، على سبيل المثال ، الذرة ، الخروع ، جوز الهند إلخ). ولكن في بعض المحاصيل (مثل الببايا والهليون وما إلى ذلك) والعديد من الأنواع النباتية الأخرى ، يتم إنتاج أزهار من الذكور والإناث في نباتات مختلفة (نباتات الديوكايوس).

آليات تحديد الجنس في النباتات هي في الأساس مماثلة لتلك الموجودة في الحيوانات. ومن الحالات المعروفة على نطاق واسع من النشاط الجنسي الصبغي هو النباتات ، أي في جنس Melandrium من عائلة Caryophyllaceae. هنا يحدد كروموسوم Y ميل إلى الذكور كما هو الحال في البشر النباتات الذكورية هي heterogemetic (XY) حيث النباتات الإناث هي homogemetic (XX). هذا النظام هو الأكثر شيوعا في النباتات.

يفترض تحديد الجنس في بعض الأنواع النباتية مثل البابايا (Carica papaya) ، والسبانخ (Spinacea oleracea) Vitis cinerea ، Asparagus وغيرها ، ليحكمها جين واحد. في البابايا ، يقترح جين واحد له ثلاثة أليلات (م ، م ₁ و م ₂ ) للسيطرة على التمايز بين الجنسين. نباتات الإناث هي مم متماثل الزيجوت ، في حين أن النباتات الذكور متغايرة الزيجوت M ₂ م ؛ غير المتغاير M ₂ تنتج حالة خنثى. تعتبر الأنماط الوراثية M ₁ M ₁ و M ₁ M ₂ و M ₁ M ₂ قابلة للاستخدام ، أي الأليلات M ₁ و M ₂ هي عبارة عن فتاكة متنحية.

نباتات الذرة هي أحادية بشكل عام ، أي يتم إنتاج كل من أزهار الذكر والأنثى على نفس النبات. جينة متنحية واحدة ، ba (cob baren) ، تتدخل في تطور الكيزان (الإزهار الأنثوي) عندما يكون هذا الجين في حالة متماثلة الزيجوت.

تبقى الكيزان غير مطورة في نباتات با با ، مما يجعل هذه النباتات ذكورية من الناحية الوظيفية. وهناك جين آخر متنحي ، يحول أزهار الذكور في شرابات نباتات ts ts إلى أزهار أنثى. ونتيجة لذلك ، فإن شرابات نباتات ts ts لا تنتج حبوب اللقاح ولكنها تحدد البذور. هذه النباتات ، وبالتالي ، أنثى وظيفيا. في النباتات متماثلة الزيجوت لكل من ba و ts (بابا tsts) تكون الكيزان غير متطورة وقاحلة ، ولكن يتم إنتاج العديد من البذور في الشراب ؛ هذه النباتات هي بالتالي أنثى وظيفية.

وهكذا ، قام اثنان من الجينات المتنحية (ba و ts) بتحويل نبات الذرة الذري الطبيعي إلى مادة ثنائية. الجينات المتنحية الأخرى التي تؤثر على تطور الأمشاج الذكرية والأنثوية معروفة في الذرة ، على سبيل المثال MS (جينات عقم الذكور) ، السيتوبلازم العقيم الذكوري (Cms) و sk (الجين غير الحريري الذي يسبب الإجهاض بالبيضة) وغيرها ، وفي العديد من المحاصيل الأخرى.

تعويض الجرعة:

توجد الجينات المرتبطة بالجنس (المرتبطة بالجنس) غير المهتمة بتحديد الجنس في جرعتين في ثدييات الثدييات والإناث ذكور الدروسوفيلا (XX) ، في حين تحتوي ذكورها (XY) على جرعة واحدة. ومع ذلك ، فإن شدة الأنماط الظاهرية ، ومقدار الإنزيمات المعنية ، وحتى كمية الرنا التي تنتجها الجينات المرتبطة بـ X في الإناث تكون متساوية مع تلك الموجودة في الذكور.

تُعرف هذه الظاهرة بتعويض الجرعة (مولر ، 1932) ، وتنظم وظيفة الجينات المرتبطة بـ X بطريقة تجعل تعبيرها قابلاً للمقارنة في كل من الإناث والذكور على الرغم من أن لها جرعة مختلفة (عدد النسخ) من هذه الجينات. .

يمكن أن يتم التعويض عن الجرعة بواسطة آليتين متميزتين:

(1) تنطوي الآلية الأولى على هبوط في المادة بسبب تعطيل أحد الكروموسومات X في الجنس المتجانس ، كما هو ملاحظ في الثدييات ، و

(2) تتضمن الآلية الثانية فرط الإنتاج بسبب فرط النشاط في الكروموسوم X في الجنس غير المتجانس كما لوحظ في الدروسوفيلا

(1) X-chromosome inactivation in mammals:

وقد ثبت أنه في الإناث XX التجانسية ، يحصل الكروموسوم X على تكثيف مميز ومثبط. كما تم وصف هذه المواد لونين كما heterochromatin الاختياري لأنه يصبح غير نشط في جزء معين من دورة الحياة ويستأنف النشاط قبل دخول خط الجرثومية.

تم تأكيد ظاهرة تعطيل نشاط X-chromosome من خلال ملاحظة a. هيئة بار بار بار. لوحظ بان كي مون لأول مرة في عام 1949 في قطة أنثى ثم تم تحديده فيما بعد ككروموسوم إكس بواسطة أوهنو وآخرون (1959). في وقت لاحق ليون (1972) أكد وجود جسد بار في الإناث العادية ، superfemales و klinefelter الذكور.

وقد لوحظ أيضا مثل هذا الجسم بار في معظم خلايا الجسم (على سبيل المثال ، الجلد ، الظهارة الفموية وخلايا الدم) للإنسان والثدييات الأخرى. لدى الإناث البشرية جسم البر في نوى خلايا جسمها بنسب أعلى من الذكور ، ولذلك يشار إليها باسم الكروماتين الجنسي.

منذ أن تم العثور على أنه كلما كان عدد الكروموسومات X اثنين أو أكثر من اثنين ، كان عدد الجسيمات Barr أقل من عدد الكروموسومات X (على سبيل المثال ، جسم واحد Barr في XX الإناث والذكور XXY ؛ جثتي Barr في XXXY ذكور و XXX metafemales) ، ثبت أنه في الإناث العادية يوجد كروموسوم X نشط واحد فقط. يشار إلى هذا في بعض الأحيان على أنه فرضية ليون.

أي من اثنين من الكروموزومات X لا تزال نشطة في الإناث يتم تحديدها في المراحل الأولى من التطور. لوحظ من قبل ليون (1961) أن كل من الكروموسومات الأب (P) والأم (M) X لديه فرصة لتصبح غير نشط (أي جسم بار).

وبعبارة أخرى ، فإن تعطيل الكروموسومات X هو ظاهرة عشوائية في معظم الأنواع. في بعض الأنواع ، قد لا يكون تعطل الكروموزوم X عشوائيًا ، على سبيل المثال ، في الأنسجة الجسدية لحيوانات الكنغر الأنثوي يتم فقط تعطيل الكروموسومات X الأبوية.

في الثدييات ، يحدث التثبيط عادة في مرحلة التطور الجنيني المبكر. في الجنين البشري ، يبدأ تعطيل X-chromosome في أواخر الكيسة الأيضية في اليوم السادس عشر من الحياة. وبمجرد إنشاء التعطيل ، فإنه يتم الحفاظ عليه بشكل لا رجعة فيه في الخلايا الجسدية ومع ذلك ، يحدث في إعادة تنشيط خط الخلايا الجرثومية في مرحلة محددة من تطور الخلية الجرثومية (أي الدخول إلى الطور الانتصافي ، مارتن ، 1982). في الثدييات ، لوحظ أيضًا أن "جسد البر" المكثف ، الذي يميز الخلية الجسدية ، غائب عن الخلايا الأنثوية الخيطية.

(2) فرط النشاط من X كروموسوم في ذبابة ذكورية:

وقد تبين أن ظاهرة تعويض الجرعة في ذبابة الفاكهة يرجع إلى فرط النشاط من كروموسوم X واحد في ذبابة الفاكهة الذكور. تم اكتشاف هذه الحقيقة من قبل الدكتور AS Mukherjee من جامعة كلكتا. في الأفراد الفسيفسائيين مع خلايا XX و XO ، يمكن أن يُظهر أن الكروموسوم X في خلايا XO كان مفرط النشاط دائمًا.

وبسبب هذه الحقيقة ، أظهرت الذبابات الطافرة والبرية نفس شدة لون العين في ذباب الذكر والأنثى. وبالمثل ، وجد أن مستويات الإنزيمات للعديد من الإنزيمات ، بما في ذلك 6 ديهيدروجيناز فسفوجلوكونات (6 PGD) ، وجلوكوز - 6 - ديهيدروجينيز فوسفات (G6PD) ، وتريبتوفان بيرولاز ، وفوماراس ، مماثلة في الذباب الذكري والأنثى.

عدم تعويض الجرعة في الكائنات الحية مع الإناث غير المتجانسة:

لاحظنا في المناقشة أعلاه ، أنه عندما يكون الجنس الذكوري غير متغاير (XXO ، XYO أو XXO ، XOO) فإن الجينات المرتبطة بـ X تخضع لتعويض الجرعة. وعلى النقيض من ذلك ، عندما تكون الجنس الأنثوي متغايرة (ZZD، ZWO) ، كما هو الحال في الطيور والعث والفراشات ، يبدو أن الجينات المرتبطة بالـ Z لا تعوض الجرعة. توجد حالة مماثلة في بعض الزواحف والبرمائيات ، حيث تغلب النساء على التغاير. أدت دراسة عدم وجود تعويضات الجرعة في هؤلاء الإناث المتغايرة إلى الاستنتاجات التالية:

1. الجينات التي تتطلب تعويض الجرعة هي في المقام الأول تلك التي تتحكم في التوليف وخطة الجسم المرتقبة.

2. إن منتج هذه الجينات مطلوب في الجرعات الذروية خاصة أثناء التكوُّن والتطور الجنيني المبكر.

3- تقوم الإناث غير المتجانسة بتخليق وتخزين منتجات مورثات أساسية مورفوغينيتيا ، بما في ذلك المنتجات المشفرة بواسطة الجينات المرتبطة بالـ Z ، أثناء عملية التكوُّن نفسها.

4. وفرة هذه المنتجات الجينية في البيضة واستمرارها في وقت متأخر نسبيا في مرحلة التطور الجنيني تمكن الإناث غير المتجانسة من التغلب على الحالة الأحادية للكروموسوم Z في الأجنة ZW.