Генетика пола. Балансовая теория определения пола

В генетической детерминации пола важная роль принадлежит хромосомному аппарату.

При исследовании хромосомных комплексов ♂ и ♀ организмов было установлено, что все хромосомы парные и каждая пара похожа друг на друга.

Если сравнивать хромосомы у самцов и самок – одинаковые за исключением 1 пары (называемые половыми хромосомами), остальные – аутосомы.

У человека 46 хромосом или 23 пары; 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом дрозофила: 8 хромосом или 4 пары; у крупного рогатого скота: 60 хромосом или 30 па, из них: 29 аутосом 1 пара половых хромосом.

Исследования показали, что гетерогаметность по мужскому полу присуща млекопитающим и рыбам. В тоже время у бабочек, птиц, рептилий гетерогаметным является женский пол, а гомогаметным мужской, следовательно, половые женской особи обозначаются ХХ; мужской ХУ.

У млекопитающих и человека пол образующейся гаметы одного сорта по половым хромосомам - ХХ гомогаметный, образующей два сорта гамет Х и У, Х и О- гетерогаметный.

Схема образования гамет в мейозе самцов и самок

Р ♂ Х У х ♀ ХХ

гаметы Х У ХХ

потомство F₁ ХХ; ХХ; ХУ; ХУ

У птиц, бабочек.

♀ ZW – гетерогаметные ♂ ZZ – гомогаметные

Р ♂ ZZ х ♀ ZW

гаметы: Z Z Z W

потомство F₁ ZZ ZW Z Z ZW

Наблюдения, проведенные на животных разных видов показали, что среди новорожденных примерно 50% составляют самцы и 50% самки, т.е. существует соотношение 1:1, о чем свидетельствуют проводимые ниже данные и данные схемы.

Доля особей мужского пола (%) рождающихся у человека и животных разных видов:

Человек – 51 Мышь – 50

КРС – 50-51 Утка и голубь – 50

Лошадь – 52 Осел – 49

Собака – 56 Овца – 49

Свинья - 52

Самцов, как видим, рождается на несколько процентов больше, чем самок, но в ходе эволюции выработался механизм сохранения числового соотношения полов, поэтому с возрастом половой и физиологической зрелости это соотношение выравнивается.

В процессе индивидуального развития (онтогенеза) происходит дифференциация пола – формирование первичных и вторичных половых признаков, которые приводят к различию между особями противоположных полов по внешним признакам. Самцы у всех видов сельскохозяйственных животных крупнее самок, - более мужественный вид (массивную голову и переднюю часть туловища). У самок – напротив – лучше развита задняя часть туловища, выражены органы, связанные с детородной функцией и выкармливанием плода.

Развитие пола зависит от небольшого различия половых хромосом.

Половые хромосомы, так же как и аутосомы несут в себе гены, контролирующие те, или иные признаки. Признаки, которые обусловлены генами, расположенным в половых хромосомах, называют сцепленными с полом.

Явление сцепленного с полом наследования было впервые открыто Т. Морганом.

В процессе исследований установлено, что У-хромосома гетерогаметного пола в отличие от Х-хромосомы почти не содержит генов, то есть наследственно инертна, поэтому гены, находящиеся в х-хромосоме, за некоторым исключением, не имеют аллельных партнеров в У хромосоме.

Сцепленное с полом наследование изучено у мухи дрозофилы (цвет глаз), у кур (поперечно-полосатое оперение).

У собак обнаружена гемофилия – явление, которое заключается в утрате кровью нормальной способности к свертыванию. Симптомы гемофилии обычно проявляются у щенков в возрасте от 6 недель до 3^х месяцев: хромота (вследствие кровоизлияния в суставы), сильная подкожная припухлость и в конечном итоге паралич одной или нескольких конечностей. Небольшие царапины могут привести щенков - гемофиликов к гибели. Гемофилия у собак обусловлена сцепленным с Х – хромосомой рецессивным геном. Щенки больные гемофилией, редко доживают до половой зрелости. Обычно они рождаются от гетерозиготной самки в результате скрещивания с нормальным самцом.

♀ Хн Хh х ♂ Хн У

гаметы: Хн Хh Хн У

F₁ Хн Хн Хн У рожаются 50% ♂ больных

Хн Хh Хh У рождаются 50% ♂ здоровых, их сестры все здоровы, хотя 50% являются носителями гена гемофилии.

У свиней обнаружен факт сцепленного с полом доминантного признака «вывороченные конечности» с полулетальным действием. Передача через половые хромосомы признаков, сцепленных с Х и У хромосомами, указывает на то, что Х – хромосома является носителем гораздо большего числа генов, чем У – хромосома.

В настоящее время известно всего несколько признаков, гены которых находятся в У- хромосоме. Наследование таких признаков идет только по мужской линии, т.е. они передаются от отца всем сыновьям, внукам и т.д. (голандрический тип наследования).

Однако существуют признаки, гены которых могут находиться в аутосомах или половых хромосомах обоих полов, но проявляются лишь у одного из них. Такие признаки называют ограниченными с полом (продуктивность КРС). Гены есть и у ♀ и ♂, а проявляются лишь у самки фенотипически.

В своих исследованиях в 1919 году Бриджес нашел триплоидных самок дрозофилы, которые были плодовиты. От скрещивания триполидных мух с нормальными получается весьма разнообразное потомство, среди которого могут быть мухи с нормальным комплексом хромосом XY+2A и XX+2A, особи с комплексом хромосом 3Х+2А, 2Х+3А, или XY + 3A.

Особей с комплексом хромосом 3Х+2А называют сверхсамками (стерильны, аномальные крылья и глаза).

2Х+3А → интерсексы (промежуточное между самцами и самками).

XY+3A → сверхсамцы.

На основании опытов Бриджес пришел к выводу, что пол определяется не присутствием двух Х – хромосом или XY, а соотношением числа половых хромосом и числа наборов аутосом.

Из этого следует, что особи с балансом хромосом (или половым индексом) 2Х : 2А = 1 представляет собой самок, Х : 2А=0,5 самцы.

Баланс хромосом в соотношении от 1 до 0,5 определяет промежуточное развитие пола, то есть интерсексуальность. Соотношение 3Х : 2А=0,33 сверхсамцы.

У дрозофилы и некоторых насекомых иногда развиваются гинандроморфы, у которых одни участки тела женского, а другие мужского типа.

У высших животных гинандроморфизм отмечается очень редко. Гинандроморфы легче обнаружить у тех видов, у которых резко выражен половой диморфизм. Большое количество гинандроморфов было найдено у насекомых, несколько меньше у птиц. У кошек отмечены случаи, когда одна из сторон имеет мужские, а другая женские признаки. Гинандроморфы обнаружены и у человека. Истинный гермафродит – это особь, которая обладает как женскими, так и мужскими половыми железами и продуцирует как яйцеклетки, так и сперматозоиды.

В результате многочисленных опытов на животных было установлено, что организмы обладают бисексуальностью, то есть способностью при определенных условиях формировать женский или мужской пол.

Наилучшим доказательством наследственной бисексуальности организмов является изменение пола в онтогенезе в естественных или искусственных условиях.

У крупного рогатого скота иногда рождаются двойни. В случае разнополых близнецов бычки развиваются нормально, а телочки оказываются интерсексами (наружные гениталии женского типа, а внутренние органы мужского пола). Таких животных называют фримартинами. Они всегда бесплодны. Это обусловлено тем, что на ранних этапах эмбрионального развития между плодами устанавливаются анастомозы. Семенники мужского эмбриона раньше начинают выделять в кровь мужские гормоны, которые и вызывают изменение женского эмбриона.

Наблюдается иногда перерождение курицы в петуха, так как в ее половых железах содержится обычно небольшое количество клеток ткани семенника, но под воздействием различных факторов: неблагоприятные внешние условия, возраст, различные заболевания – ткань семенника разрастается, выделяет гормоны мужского пола и курица приобретает оперенье и окраску перьев сходные с оперением и окраской перьев петуха (петухоперые курицы). Иногда такая курица начинает петь как петух. Генетически женская особь превращается в фенотипического петуха.

Практическое использование сцепленного с полом наследования признаков: Например, карликовость является рецессивной мутацией сцепленной с Х-хромосомой.

Карликовые куры имеют выше оплату корма и меньшую площадь для содержания.