- Soorten geslachtsbepalingssystemen
- Individuele genen
- Haplodiploïde systeem
- Speciale chromosomen
- Cryptische bepaling
- Infectie door micro-organismen
- Verhouding van de seksen
- Fisher-hypothese
- Trivers en Willard-hypothese
- Evolutionair perspectief en toekomstige vragen
- Referenties
De geslachtsbepaling wordt bepaald door een aantal mechanismen die variëren tussen taxa die seksuele kenmerken van het individu vaststellen. Deze systemen kunnen intrinsiek zijn voor het individu - dat wil zeggen genetisch - of worden beheerst door omgevingsfactoren die het individu omringen tijdens de vroege levensfasen.
Bij intrinsieke bepaling hebben biologen deze systemen in drie hoofdcategorieën ingedeeld: individuele genen, haplodiploïde systeem of speciale of geslachtschromosomen. Dit laatste geval is dat van ons, zoogdieren, vogels en sommige insecten.
Bron: pixabay.com
Op dezelfde manier beïnvloeden omgevingsfactoren ook de geslachtsbepaling. Dit fenomeen is bestudeerd bij sommige reptielen en amfibieën, die vooral door temperatuur worden beïnvloed. Dit systeem van determinatie staat bekend als cryptisch.
Soorten geslachtsbepalingssystemen
Seks, begrepen als het mengen van genomen via meiose en gametenfusie, is een vrijwel universele gebeurtenis in het leven van eukaryoten.
Een van de belangrijkste gevolgen van seksuele voortplanting is de koppeling van verschillende allelen, gedragen door verschillende individuen, in een gunstige genetische variatie.
Bij de meeste eukaryote organismen is geslachtsbepaling een gebeurtenis die plaatsvindt op het moment van bevruchting. Dit fenomeen kan optreden door drie verschillende systemen: individuele genen, haplodiploïde systeem of speciale chromosomen.
Evenzo hebben we de bepaling van geslachtskenmerken gemedieerd door omgevingsfactoren, zoals temperatuur. Dit komt voor bij kikkers, schildpadden en alligators, waar de incubatietemperatuur het geslacht lijkt te bepalen.
We zullen elk systeem hieronder beschrijven aan de hand van voorbeelden uit de dieren- en plantenrijken:
Individuele genen
In organismen waar het geslacht wordt bepaald door individuele genen, zijn er geen geslachtschromosomen. In deze gevallen hangt het geslacht af van een reeks allelen die zich op specifieke chromosomen bevinden.
Met andere woorden, geslacht wordt bepaald door een gen (of door meerdere) en niet door de aanwezigheid van een compleet chromosoom.
Verschillende gewervelde dieren, zoals vissen, amfibieën en sommige reptielen, hebben dit systeem. Het is ook gemeld bij planten.
De allelen die deelnemen aan dit fenomeen hebben het algemeen bekende dominantiesysteem dat bestaat voor autosomale karakters. In planten zijn de allelen gespecificeerd die mannelijkheid, hermafroditisme en het vrouwelijke karakter van het individu bepalen.
Haplodiploïde systeem
Het haplodiploïde systeem komt veel voor bij bijen
Haplodiploïde systemen bepalen het geslacht afhankelijk van de haploïde of diploïde toestand van het individu. Wij mensen zijn diploïde - zowel mannen als vrouwen. Deze voorwaarde kan echter niet naar alle diergroepen worden geëxtrapoleerd.
Het haplodiploïde systeem komt vrij veel voor bij Hymenoptera (bijen, mieren en dergelijke), Homoptera (wolluizen en kuikens) en Coleoptera (kevers).
Het klassieke voorbeeld is dat van bijen en de geslachtsbepaling in kolonies. De sociale structuur van bijen is buitengewoon complex, evenals hun eusociaal gedrag, met hun basis in het genetische systeem dat hun geslacht bepaalt.
Bijen hebben geen geslachtschromosomen. Vrouwtjes zijn diploïde (2n) en mannetjes zijn haploïde (n), de zogenaamde drones. Om deze reden komt de ontwikkeling van vrouwtjes voort uit de bevruchting van de eieren, terwijl de onbevruchte eitjes zich ontwikkelen tot mannetjes. Dat wil zeggen, de laatsten hebben geen vader.
Bij vrouwen is de verdeling tussen de werksters en de koningin niet genetisch bepaald. Deze hiërarchie wordt bepaald door het dieet van het individu in de vroege stadia van zijn leven.
Speciale chromosomen
Het geval van speciale chromosomen of geslachtschromosomen is het geval waarmee we het meest verwant zijn. Het is aanwezig in alle zoogdieren, alle vogels en veel insecten, en is een veel voorkomende vorm in organismen met verschillende seksuele fenotypes.
In planten is het, hoewel het zeer zeldzaam is, mogelijk om sommige dioccale soorten te specificeren die geslachtschromosomen hebben.
Dit systeem kent verschillende varianten. Onder de meest voorkomende en eenvoudigste vinden we de systemen: XX-X0 en XX-XY, waar het heterogametische geslacht het mannetje is, en de ZZ-ZW, waar het heterogametische geslacht het vrouwtje is.
Het eerste systeem, XX en X0, komt veel voor bij insecten van de orde Orthoptera en Hemiptera. In deze gevallen heeft het mannetje maar één geslachtschromosoom.
Het XX- en XY-systeem is aanwezig bij zoogdieren, bij veel insecten van de Diptera-orde en in een zeer beperkt aantal planten, zoals Cannabis sativa. In dit systeem wordt geslacht bepaald door de mannelijke gameet. Als de laatste het X-chromosoom heeft, komt het nageslacht overeen met een vrouw, terwijl de Y-gameet aanleiding geeft tot een mannetje.
Het laatste systeem, ZZ en ZW, is aanwezig bij alle vogels en bij sommige insecten van de orde Lepidoptera
Cryptische bepaling
In bepaalde taxa spelen de verschillende omgevingsstimuli, in de vroege stadia van het leven van individuen, een cruciale rol bij het bepalen van het geslacht. In deze gevallen is de bepaling vanuit genetisch oogpunt niet volledig opgehelderd en lijkt het geslacht volledig afhankelijk te zijn van de omgeving.
Bij zeeschildpadden, bijvoorbeeld, verandert een variatie van 1 ° C extra een hele populatie mannetjes in een populatie die uitsluitend uit vrouwtjes bestaat.
Bij alligators is gevonden dat een incubatie lager dan 32 ° C een populatie vrouwtjes oplevert en dat temperaturen hoger dan 34 ° C zich vertalen in een populatie mannetjes. In het bereik van 32 tot 34 zijn de verhoudingen tussen de geslachten variabel.
Naast temperatuur is de invloed van andere omgevingsvariabelen aangetoond. Bij één soort ringworm, Bonellia viridis, wordt het geslacht bepaald in het larvale stadium. De larven die vrij in het water zwemmen, ontwikkelen zich als mannetjes.
Daarentegen worden larven die zich dicht bij volwassen vrouwtjes ontwikkelen, omgezet in mannetjes door bepaalde hormonen die ze afscheiden.
Infectie door micro-organismen
Ten slotte bespreken we het speciale geval van hoe de aanwezigheid van een bacterie het geslacht van een populatie kan bepalen. Dit is het geval bij de beroemde bacterie die tot het geslacht Wolbachia behoort.
Wolbachia is een intracellulaire symbiont, die in staat is om een breed scala aan geleedpotige soorten en ook enkele nematoden te infecteren. Deze bacterie wordt verticaal overgedragen, van vrouwtjes op hun toekomstige nakomelingen, door middel van eieren - hoewel horizontale overdracht ook is gedocumenteerd.
Wat betreft de bepaling van het geslacht in de organismen waarin het leeft, heeft Wolbachia zeer relevante effecten.
Het is in staat mannetjes in de populatie te doden, waar geïnfecteerde mannetjes sterven tijdens de vroege stadia van hun leven; feminiseert de bevolking, waar de zich ontwikkelende mannetjes vrouwtjes worden; en tenslotte is het in staat parthenogenetische populaties te produceren.
Al deze genoemde fenotypen, die de vervorming van de geslachtsverhouding met een duidelijke voorkeur voor vrouwen inhouden, treden op om de overdracht van de bacteriën naar de volgende generatie te bevorderen.
Dankzij het brede scala aan gastheren heeft Wolbachia een cruciale rol gespeeld in de evolutie van geslachtsbepalingssystemen voor geleedpotigen en reproductieve strategieën.
Verhouding van de seksen
Roedel wolven.
Een fundamentele eigenschap van systemen voor geslachtsbepaling is het begrijpen van het aandeel van de geslachten of de geslachtsverhouding. Er zijn verschillende theorieën en hypothesen voorgesteld:
Fisher-hypothese
Ronald Fisher, een veelgeprezen Britse statisticus en bioloog, stelde in 1930 een theorie voor om uit te leggen waarom populaties een verhouding van 50:50 tussen mannen en vrouwen handhaven. Redelijkerwijs verklaarde het ook waarom de mechanismen die deze gelijke verhouding scheeftrekken, worden geselecteerd tegen.
Achtereenvolgens was het mogelijk om aan te tonen dat een billijke of evenwichtige geslachtsverhouding een stabiele strategie vormt, vanuit evolutionair oogpunt.
Het is waar dat de resultaten van Fisher in bepaalde omstandigheden niet van toepassing zijn, maar zijn hypothese lijkt algemeen genoeg te zijn dat de mechanismen voor het bepalen van het geslacht volgens zijn principes moeten worden gekozen.
Trivers en Willard-hypothese
Later, in 1973, merkten deze auteurs op dat de geslachtsverhouding afhankelijk was van vele andere factoren - voornamelijk de fysiologische toestand van de vrouw - waarmee in de verklaring van Fisher geen rekening werd gehouden.
Het argument was gebaseerd op de volgende premissen: als een vrouwtje fysiologisch "gezond" is, zou ze mannetjes moeten produceren, omdat deze jongen een grotere kans hebben om te overleven en zich voort te planten.
Op dezelfde manier, wanneer het vrouwtje niet in optimale fysiologische omstandigheden verkeert, is de beste strategie de productie van andere vrouwtjes.
In de natuur planten zwakke vrouwtjes zich vaak voort, ondanks hun fysiologische "minderwaardigheids" -status. In tegenstelling tot een zwakke man, waar de kans op voortplanting uitzonderlijk lager is.
Dit voorstel is getest in verschillende biologische systemen, zoals ratten, herten, zeehonden en zelfs in menselijke populaties.
Evolutionair perspectief en toekomstige vragen
In het licht van de evolutie roept de diversiteit van de mechanismen die het geslacht bepalen bepaalde vragen op, waaronder: waarom zien we deze variatie, hoe ontstaat deze variatie en ten slotte, waarom vinden deze veranderingen plaats?
Bovendien komt het ook voort uit de vraag of bepaalde mechanismen het individu een bepaald voordeel geven ten opzichte van andere. Dat wil zeggen, als een bepaald mechanisme selectief de voorkeur heeft gekregen.
Referenties
- Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ en Negri, I. (2014). Bij Wolbachia draait het niet alleen om seks: mannelijk-feminiserend Wolbachia verandert het transcriptoom van de leafhopper Zyginidia pullula op een voornamelijk seksonafhankelijke manier. Frontiers in microbiology, 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). Geslachtsbepaling: waarom zoveel manieren om het te doen? PLoS biologie, 12 (7), e1001899.
- Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Genetica handleiding. Deel 1. Nationale Universiteit van Río Cuarto.
- Leopold, B. (2018). Theory of Wildlife Population Ecology. Waveland Press Inc.
- Pierce, BA (2009). Genetica: een conceptuele benadering. Panamerican Medical Ed.
- Wolpert, L. (2009). Principes van ontwikkeling. Panamerican Medical Ed.