Mecanismo de determinación del sexo bajo control genético.

Mecanismo de determinación del sexo bajo control genético!

La determinación del sexo en la mayoría de las plantas y animales se ocupa del estudio de los factores que son responsables de hacer un individuo masculino, femenino o hermafrodita. En el pasado, los mecanismos de determinación del sexo se explicaban únicamente sobre la base de los cromosomas sexuales, cuya constitución generalmente difería en el individuo masculino y femenino.

En los últimos años, sin embargo, se ha hecho una primera distinción, entre la determinación del sexo y la diferenciación sexual y, en segundo lugar, entre los roles desempeñados por la constitución del cromosoma y los genes específicos (ubicados tanto en los cromosomas sexuales como en los autosomas) para lograr el dimorfismo sexual.

Se ha demostrado que la determinación del sexo es una mera señal que inicia los patrones de desarrollo masculino o femenino, y que la diferenciación sexual implica el camino real de los eventos que conducen al desarrollo no solo de los órganos masculinos y femeninos, sino también de los personajes sexuales secundarios.

A. Mecanismos de determinación de sexo controlados genéticamente:

Los mecanismos de determinación del sexo bajo control genético son esencialmente similares tanto en plantas como en animales; Los distintos mecanismos pueden clasificarse en las siguientes categorías:

1. Sexualidad del mecanismo cromosómico o heterogamesis.

2. Mecanismo de equilibrio genio.

3. Mecanismos de haploidia masculina o hoplodiploidia.

4. Efectos de un solo gen.

Mecanismo Cromosómico Sexual (Heterogamesis):

En una gran mayoría de animales, los individuos masculinos y femeninos generalmente difieren entre sí con respecto al número o la morfología de los homólogos de un par de cromosomas, este par se conoce como cromosoma sexual o alosoma sexual.

Por otro lado, los cromosomas cuyo número y morfología no difieren entre machos y hembras de una especie se denominan autosomas. Los cromosomas sexuales son responsables de la determinación del sexo, mientras que los autosomas no tienen relación con el sexo y contienen los genes que determinan los caracteres somáticos de los individuos.

Hay dos tipos de cromosomas sexuales: X e Y. El cromosoma X se encuentra tanto en hombres como en mujeres, aunque un sexo solo tiene uno, mientras que el otro sexo tiene dos cromosomas X. En contraste, el cromosoma Y generalmente ocurre solo en uno de los dos sexos de una especie, por ejemplo, ratones machos, Drospohila, humanos, etc., y aves hembra, reptiles, etc.

Los cromosomas X tienen una gran cantidad de eucromatina y una pequeña cantidad de heterocromatina. La eucromatina tiene una gran cantidad de materiales de ADN, por lo tanto, mucha información genética. El cromosoma Y contiene pequeñas cantidades de eucromatina y una gran cantidad de heterocromaitina, con poca información genética.

Tipos de mecanismo cromosómico sexual de la determinación del sexo:

En los organismos diploides dioicos después de dos sistemas de determinación cromosómica sexual del sexo se han reconocido;

(a) Machos heterogaméticos.

(b) Hembras heterogaméticas.

Los machos heterogaméticos:

En este tipo de determinación cromosómica sexual del sexo, el sexo femenino tiene dos cromosomas X, mientras que el sexo masculino tiene solo un cromosoma X. Debido a que el hombre carece de un cromosoma X, por lo tanto, durante la gametogénesis produce dos tipos de gametos, el 50% de los gametos son portadores de los cromosomas X, mientras que el resto carece de cromosomas X.

Por ejemplo, el sexo que produce dos tipos diferentes de gametos en términos de cromosomas sexuales se denomina sexo heterogamético. El sexo femenino se llama por lo tanto sexo homogamético. Los machos heterogaméticos pueden ser de los siguientes dos tipos.

(i) tipos XX-XO:

En insectos, especialmente los de los órdenes Hemiptera (insectos verdaderos) y Orthoptera (saltamontes y cucarachas) y ciertas plantas (por ejemplo, Vallisneria spiralis, Dioscorea sinuata, etc.), la hembra tiene dos cromosomas X (por lo tanto, se denomina XX) y son por lo tanto, homogamético, mientras que el hombre tiene un solo cromosoma X (por lo tanto, se denomina XO).

La presencia de un cromosoma X desapareado determina el sexo masculino. El hombre que carece de un X chroxnosomas produce dos tipos de espermatozoides: la mitad de los espermatozoides tiene un cromosoma X; mientras que la otra mitad no tiene ninguno. La unión de un espermatozoide que tiene un cromosoma X con un óvulo produce un cigoto que tiene dos cromosomas X (XX); tales cigotos se convierten en individuos femeninos. Pero cuando un espermatozoide sin un cromosoma X fertiliza un óvulo, se obtiene un cigoto XO que se convierte en machos. Por lo tanto, la mitad de la progenie de cada apareamiento son hembras, mientras que las otras mitades son machos.

(ii) tipo XX-XY:

En humanos, ratones, la mayoría de los otros mamíferos, hemípteros, coleópteros, dípteros (por ejemplo, Drosophila, mosca doméstica, etc.) algunos peces, algunos anfibios y en ciertas plantas angiospérmicas como Coccinia indica, álbum de Melandrium, la hembra posee dos cromosomas X homomorfos en sus células corporales ((por lo tanto, denominadas XX) y al ser homogaméticas, producen un tipo de huevos, cada uno con un cromosoma X.

Los machos de estos organismos poseen un cromosoma X y un cromosoma Y (XY). Los machos que tienen dos cromosomas sexuales heteromorfos producen dos tipos de espermatozoides: la mitad con el cromosoma X y la mitad con el cromosoma Y.

La fertilización de un óvulo por un espermatozoide que tiene un cromosoma X produce un zigoto XX, que se convierte en una hembra. Pero los cigotos producidos por la unión de un óvulo con un espermatozoide que tiene un cromosoma Y producen un cigoto XY que produce machos.

Hembras heterogaméticas:

En este tipo de determinación cromosómica sexual del sexo, el sexo masculino posee dos cromosomas X homomórficos, por lo tanto, es homogamético y produce un tipo único de gametos, cada uno lleva un solo cromosoma X.

El sexo femenino consiste en un solo cromosoma X o un cromosoma X y un cromosoma Y. Por lo tanto, el sexo femenino es heterogamético y produce dos tipos de óvulos, la mitad con un cromosoma X y la mitad sin un cromosoma X (con o sin un cromosoma Y).

Las hembras heterogaméticas pueden ser de los siguientes tipos:

(i) Sistema XO-XX (XO hembra, XX macho):

Este sistema de determinación del sexo es conocido en algunas especies de insectos, por ejemplo, Fumea. En tales especies, las hembras son heterogaméticas (que producen dos tipos de óvulos, la mitad con un cromosoma X y la mitad sin ningún cromosoma X) y los machos son el sexo heterogamético (que producen un tipo único de espermatozoides, cada uno de los cuales lleva un solo cromosoma X).

La unión de un espermatozoide con un cromosoma X que contiene óvulos produce un zigoto XX que se desarrolla en machos. Pero la fertilización de un óvulo carente de un cromosoma X con un espermatozoide da lugar a un cigoto XO que se convierte en hembras.

(ii) Sistema XY-XX (XY hembra, XX macho):

Este sistema de determinación del sexo funciona en aves, reptiles, algunos insectos, por ejemplo, gusanos de seda, etc. Aquí las hembras tienen la constitución del cromosoma XY, por lo tanto, es el sexo heterogamético, ya que la mitad de los huevos tienen X, mientras que el resto tiene un cromosoma Y.

El macho de estas especies tiene dos cromosomas X (XX); como resultado, el sexo masculino es el homogamético, ya que todos los espermatozoides producidos por los hombres tienen un cromosoma X. La fertilización de un óvulo que contiene X con un espermatozoide da lugar a un zigoto XX, que se convierte en un macho. Un cigoto XY se produce cuando un óvulo que contiene una Y es fertilizado por un espermatozoide, tal cigoto se convierte en una hembra.

II. Determinación del sexo por Genie Balance:

En Drosophila, ratones, hombres, etc., la presencia de los cromosomas XX y XY se asocia generalmente con la feminidad y la masculinidad, respectivamente. Cuando se hace una declaración general sobre tales situaciones, parece que los cromosomas específicos (X e Y) determinan el sexo de los cigotos.

Sin embargo, los estudios sobre la acción de los genes nos llevan a esperar que algunos genes específicos ubicados en estos cromosomas deberían participar en la determinación del sexo. Bridges (1921) llegó a una conclusión a este efecto, quien finalmente propuso su reconocida teoría del equilibrio genético de la determinación del sexo en Drosophila.

En 1916, Bridges descubrió hembras XXY y machos XO en Drosophila mientras estudiaba la herencia del gen ocular bermellón ubicado en el cromosoma X. Esto mostró claramente que las constituciones de los cromosomas XX y XY no eran esenciales para la feminidad y la masculinidad, respectivamente, y que el cromosoma Y no desempeñaba un papel en la determinación del sexo.

Un poco más tarde, Bridges obtuvo hembras triploides; estas hembras cuando se aparearon con machos diploides normales produjeron una serie de situaciones aneuploides. Al correlacionar el sexo de un individuo con su constitución cromosómica, Bridges desarrolló la teoría del equilibrio genético de la determinación del sexo. Esta teoría explica completamente el mecanismo de determinación del sexo en Drosophila, y lo más probable es que también sea aplicable a las aves.

La teoría del equilibrio genico afirma que el sexo de un individuo está determinado por un equilibrio entre los genes de masculinidad y los de feminidad presentes en el individuo. En Drosophila, los genes de la masculinidad están presentes en los autosomas, mientras que los de la feminidad se encuentran en el cromosoma X.

Los genes de feminidad presentes en un solo cromosoma X son más fuertes que los de la masculinidad presente en un conjunto de autosomas, es decir, el conjunto haploide de autosomas. La fuerza de los genes para la masculinidad y la feminidad es tan equilibrada que, cuando un número de cromosomas X y uno autosómico se igualan en un individuo, se convierte en femenino.

Un individuo se convierte en un hombre solo cuando el número de sus cromosomas X es exactamente la mitad del número de sus conjuntos autosómicos. En esencia, el sexo de un individuo está determinado por la proporción del número de sus cromosomas X y la de sus series autosómicas, esta relación se denomina índice de sexo y se expresa de la siguiente manera:

Índice de sexo = Número de cromosomas X (X) / Número de series autosómicas (A) = X / A

Como se muestra en la tabla 5.2, cuando la relación X / A es 1.0, el individuo será femenino y si es 0.50; sería masculino Cuando se altera este equilibrio, el sexo de los individuos se desvía del varón no-mal o de la mujer normal. Por ejemplo, cuando la relación X / A cae entre 1.0 y 0.50, sería intersexual; cuando está por debajo de 0.50, sería supermale y cuando por encima de 1.0, sería súper hembra.

Ginandromorfos

Los conceptos de determinación del sexo desarrollados para Drosophila se verifican por la aparición ocasional de ginandromorfos, que son individuos en los que parte del cuerpo expresa caracteres masculinos, mientras que otras partes expresan caracteres femeninos.

El fenotipo masculino en ginandromorfos, en un extremo, puede extenderse a aproximadamente la mitad del cuerpo. En algunas moscas; las partes masculinas y femeninas corren longitudinalmente, mientras que en algunas otras corren transversalmente. Los ginandromorfos son siempre mosaicos para el cromosoma X; las partes con fenotipo masculino son siempre XO, mientras que las que tienen fenotipo femenino son XX.

Se ha sugerido que los ginandromorfos surgen de XX cigotos. Durante el desarrollo embrionario en una o más células, uno de los dos cromosomas no pasa a ningún polo en la anafase y, como resultado, se pierde. En consecuencia, se producen una o más células hijas que tienen un solo cromosoma X; estas células se dividen y dan origen a las partes masculinas de los ginandromorfos.

Si la distribución irregular del cromosoma X ocurriera en la primera división mitótica de un cigoto, el fenotipo masculino se extendería exactamente a la mitad del cuerpo del ginandromorfo. La extensión de la parte masculina en un ginandromorfo, por lo tanto, depende de la etapa del desarrollo embrionario cuando ocurre la distribución irregular del cromosoma X; cuanto antes ocurra, mayor será el tamaño de la porción masculina.

Determinación del sexo en los genes ligados a Y:

En los mamíferos, el axolotl (una Anfibia) y algunas plantas, p. Ej. Melandrium, el cromosoma Y es esencial para el desarrollo de la masculinidad. En los humanos XO, XX, XXX y XXXX los individuos desarrollan el fenotipo femenino. Pero en presencia de un solo cromosoma Y, estos individuos, es decir, XY, XXY, XXXY y XXXXY, desarrollan el fenotipo masculino.

Por lo tanto, un solo cromosoma Y es suficiente para superar los efectos de cuatro cromosomas X y para producir un fenotipo masculino. Pero las hembras y los machos humanos normales se producen solo por las constituciones de los cromosomas XX y XY, respectivamente.

La condición XO produce el síndrome de Turner (mujer estéril), mientras que XXY conduce al desarrollo del síndrome de Klinefelter (hombre estéril). La capacidad de determinación masculina parece estar ubicada en el brazo corto del cromosoma Y humano (Y s ); la eliminación de Y s permite el desarrollo del fenotipo femenino normal incluso en individuos XY. En casos raros, los humanos XX y los ratones XX exhiben un fenotipo masculino.

En la mayoría de los mamíferos, la expresión de un antígeno, el antígeno HY, está estrechamente relacionado con el desarrollo de los testículos. Incluso los machos XX muestran el antígeno HY, mientras que las hembras XY carecen de este antígeno. Los genes que gobiernan la presencia del antígeno HY se encuentran en el brazo corto del cromosoma Y. En el caso del ratón, el brazo corto del cromosoma Y contiene la región de inversión sexual (sxr) que es esencial para el desarrollo de la masculinidad.

III. Mecanismo de haploidía o haplodiploidia masculina:

La haploidia masculina o haplodiploidía o partenogénesis arrenotoquina es particularmente común en los insectos himenópteros como las hormigas, abejas y avispas (por ejemplo, Braco? I hebetor). En estos insectos, desde entonces, los huevos fertilizados se convierten en hembras diploides y los no fertilizados en machos haploides; Así que arrhenotoky es tanto una forma de reproducción como un medio de determinación sexual.

Durante la espermatogénesis, todos los n cromosomas de los machos pasan regularmente a un solo polo en la anafase I, de modo que el polo opuesto no recibe ningún cromosoma. Así todos los espermatozoides son regularmente haploides. La meiosis normal durante la ovogénesis produce todos los huevos haploides.

La fertilización de los huevos produce cigotos diploides que se convierten en larvas diploides. Normalmente, estas larvas dan origen a los trabajadores, que son hembras estériles. Pero las larvas diploides alimentadas con jalea real (que contiene miel, polen y algunas sustancias secretadas por los trabajadores) se convierten en hembras fértiles llamadas reina. Por otro lado, los huevos no fertilizados se desarrollan partenogénicamente para producir larvas haploides y, en última instancia, machos haploides completamente fértiles llamados drones.

IV. Control de un solo gen del sexo:

En muchos animales, los genes autosómicos individuales anulan el efecto de los cromosomas sexuales presentes en los individuos. Estos genes son generalmente recesivos, pero en algunos casos pueden ser dominantes.

Un ejemplo clásico de tal gen es el gen de transferencia autosómica recesiva (tra) de Drosophila. Cuando este gen está presente en un estado homocigoto (tratra), transforma los cigotos XX para convertirse en machos que son estériles. El gen tra no tiene efecto ni en los machos ni cuando está en el estado heterocigoto en las hembras.

Cuando una hembra heterocigótica para tra (XX tra tra) se aparea con un macho homocigoto para tra (XY tra tra), solo el 25% de la progenie son hembras, mientras que el 75% restante son machos. Un tercio de los machos, sin embargo, son individuos estériles XX homocigotos para tra; son transformados a la masculinidad por el gen tra.

Un gen similar recesivo, posiblemente autosómico, de feminización testicular induce a los humanos XY a desarrollar senos y vagina; Tales individuos, sin embargo, tienen testículos degenerados y son estériles. Este gen no afecta las características de los individuos femeninos.