GESCHLECHTSBESTIMMUNG: ARTEN VON SYSTEMEN UND MERKMALEN - BIOLOGIE - 2025

Die Bestimmung des Geschlechts wird durch eine Reihe von Mechanismen gesteuert, die zwischen Taxa variieren und die sexuellen Merkmale des Individuums festlegen . Diese Systeme können dem Individuum eigen sein - das heißt genetisch bedingt - oder durch Umweltfaktoren gesteuert werden, die das Individuum in den frühen Lebensphasen umgeben.

Bei der intrinsischen Bestimmung haben Biologen diese Systeme in drei Hauptkategorien eingeteilt: einzelne Gene, haplodiploides System oder spezielle oder Geschlechtschromosomen. Dieser letzte Fall ist der von uns, Säugetieren, Vögeln und einigen Insekten.

Quelle: pixabay.com

In gleicher Weise beeinflussen Umweltbedingungen auch die Geschlechtsbestimmung. Dieses Phänomen wurde bei einigen Reptilien und Amphibien untersucht, die besonders von der Temperatur beeinflusst werden. Dieses Bestimmungssystem ist als kryptisch bekannt.

Arten von Geschlechtsbestimmungssystemen

Sex, verstanden als Vermischung von Genomen über Meiose und Gametenfusion, ist ein praktisch universelles Ereignis im Leben von Eukaryoten.

Eine der wichtigsten Konsequenzen der sexuellen Reproduktion ist die Kopplung verschiedener Allele, die von verschiedenen Individuen getragen werden, in einer vorteilhaften genetischen Variation.

Bei den meisten eukaryotischen Organismen ist die Geschlechtsbestimmung ein Ereignis, das zum Zeitpunkt der Befruchtung auftritt. Dieses Phänomen kann durch drei verschiedene Systeme auftreten: einzelne Gene, haplodiploides System oder spezielle Chromosomen.

Ebenso haben wir die Bestimmung der sexuellen Eigenschaften, die durch Umweltfaktoren wie die Temperatur vermittelt werden. Dies tritt bei Fröschen, Schildkröten und Alligatoren auf, bei denen die Inkubationstemperatur das Geschlecht zu bestimmen scheint.

Wir werden jedes System unten anhand von Beispielen aus dem Tier- und Pflanzenreich beschreiben:

Einzelne Gene

In Organismen, in denen das Geschlecht durch einzelne Gene bestimmt wird, gibt es keine Geschlechtschromosomen. In diesen Fällen hängt das Geschlecht von einer Reihe von Allelen ab, die sich auf bestimmten Chromosomen befinden.

Mit anderen Worten, das Geschlecht wird durch ein Gen (oder durch mehrere davon) und nicht durch das Vorhandensein eines vollständigen Chromosoms bestimmt.

Verschiedene Wirbeltiere wie Fische, Amphibien und einige Reptilien haben dieses System. Es wurde auch in Pflanzen berichtet.

Die Allele, die an diesem Phänomen beteiligt sind, haben das weithin bekannte Dominanzsystem, das für autosomale Charaktere existiert. In Pflanzen wurden die Allele spezifiziert, die Männlichkeit, Hermaphroditismus und den weiblichen Charakter des Individuums bestimmen.

Haplodiploides System

Das haplodiploide System ist bei Bienen häufig

Haplodiploide Systeme bestimmen das Geschlecht in Abhängigkeit vom haploiden oder diploiden Zustand des Individuums. Wir Menschen sind diploid - sowohl Männer als auch Frauen. Diese Bedingung kann jedoch nicht auf alle Tiergruppen hochgerechnet werden.

Das haplodiploide System ist bei Hymenopteren (Bienen, Ameisen und dergleichen), Homoptera (Mealybugs und Küken) und Coleoptera (Käfer) weit verbreitet.

Das klassische Beispiel ist das der Bienen und die Bestimmung des Geschlechts in Kolonien. Die soziale Struktur der Bienen ist äußerst komplex, ebenso wie ihr eusoziales Verhalten, das ihre Grundlagen im genetischen System hat, das über ihr Geschlecht entscheidet.

Bienen fehlen Geschlechtschromosomen. Frauen sind diploid (2n) und Männer sind haploide (n), sogenannte Drohnen. Aus diesem Grund kommt die Entwicklung der Weibchen von der Befruchtung der Eier, während sich die unbefruchteten Eizellen zu Männchen entwickeln. Das heißt, letztere haben keinen Vater.

Bei Frauen ist die Trennung zwischen Arbeitern und Königin nicht genetisch bedingt. Diese Hierarchie wird durch die Ernährung des Einzelnen in den frühen Stadien seines Lebens bestimmt.

Spezielle Chromosomen

Der Fall von speziellen Chromosomen oder Geschlechtschromosomen ist derjenige, mit dem wir am meisten verwandt sind. Es kommt in allen Säugetieren, allen Vögeln und vielen Insekten vor und ist eine häufige Form in Organismen mit unterschiedlichen sexuellen Phänotypen.

Obwohl dies sehr selten vorkommt, konnten in Pflanzen einige dioccale Arten mit Geschlechtschromosomen spezifiziert werden.

Dieses System hat verschiedene Varianten. Zu den gebräuchlichsten und einfachsten gehören die Systeme: XX-X0 und XX-XY, bei denen das heterogametische Geschlecht das männliche ist, und das ZZ-ZW, bei dem das heterogametische Geschlecht das weibliche ist.

Das erste System, XX und X0, ist bei Insekten der Ordnung Orthoptera und Hemiptera üblich. In diesen Fällen hat das Männchen nur ein Geschlechtschromosom.

Das XX- und XY-System ist in Säugetieren, in vielen Insekten der Diptera-Ordnung und in einer sehr begrenzten Anzahl von Pflanzen wie Cannabis sativa vorhanden. In diesem System wird das Geschlecht vom männlichen Gameten bestimmt. Wenn letzteres das X-Chromosom hat, entspricht der Nachwuchs einem Weibchen, während der Y-Gamete ein Männchen hervorbringt.

Das letzte System, ZZ und ZW, ist bei allen Vögeln und einigen Insekten der Ordnung Lepidoptera vorhanden

Kryptische Bestimmung

In bestimmten Taxa spielen die verschiedenen Umweltreize in den frühen Lebensphasen des Einzelnen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des Geschlechts. In diesen Fällen ist die Bestimmung aus genetischer Sicht nicht vollständig geklärt, und das Geschlecht scheint vollständig von der Umgebung abzuhängen.

Bei Meeresschildkröten beispielsweise verwandelt eine Variation von zusätzlichen 1 ° C eine gesamte Population von Männern in eine Population, die ausschließlich aus Frauen besteht.

Bei Alligatoren wurde festgestellt, dass eine Inkubation unter 32 ° C eine Population von Frauen hervorbringt und Temperaturen über 34 ° C zu einer Population von Männern führen. Im Bereich von 32 bis 34 sind die Anteile zwischen den Geschlechtern variabel.

Neben der Temperatur wurde der Einfluss anderer Umgebungsvariablen nachgewiesen. Bei einer Annelidenart, Bonellia viridis, wird das Geschlecht im Larvenstadium bestimmt. Die Larven, die frei im Wasser schwimmen, entwickeln sich als Männchen.

Im Gegensatz dazu werden Larven, die sich in der Nähe reifer Weibchen entwickeln, durch bestimmte Hormone, die sie absondern, in Männchen umgewandelt.

Infektion durch Mikroorganismen

Abschließend werden wir den Sonderfall diskutieren, wie das Vorhandensein eines Bakteriums das Geschlecht einer Population bestimmen kann. Dies ist der Fall bei dem berühmten Bakterium der Gattung Wolbachia.

Wolbachia ist ein intrazellulärer Symbiont, der eine Vielzahl von Arthropodenarten und auch einige Nematoden infizieren kann. Dieses Bakterium wird vertikal von Eiern von den Weibchen auf ihre zukünftigen Nachkommen übertragen - obwohl auch ein horizontaler Transfer dokumentiert wurde.

In Bezug auf die Bestimmung des Geschlechts in den Organismen, in denen es lebt, hat Wolbachia hochrelevante Wirkungen.

Es ist in der Lage, Männer in der Bevölkerung zu töten, bei denen infizierte Männer in den frühen Stadien ihres Lebens sterben. feminisiert die Bevölkerung, in der die sich entwickelnden Männer zu Frauen werden; und schließlich ist es in der Lage, parthenogenetische Populationen zu produzieren.

Alle genannten Phänotypen, die eine Verzerrung des Geschlechterverhältnisses mit einer deutlichen Tendenz zu Frauen beinhalten, begünstigen die Übertragung der Bakterien auf die nächste Generation.

Wolbachia hat dank seines breiten Wirtsspektrums eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Geschlechtsbestimmungssystemen und Fortpflanzungsstrategien für Arthropoden gespielt.

Anteil der Geschlechter

Rudel Wölfe.

Eine grundlegende Eigenschaft von Geschlechtsbestimmungssystemen entspricht dem Verständnis des Anteils der Geschlechter oder des Geschlechterverhältnisses. Es wurden verschiedene Theorien und Hypothesen vorgeschlagen:

Fisher-Hypothese

Ronald Fisher, ein anerkannter britischer Statistiker und Biologe, schlug 1930 eine Theorie vor, um zu erklären, warum die Bevölkerung ein Verhältnis von Männern zu Frauen von 50:50 beibehält. Es wurde auch erklärt, warum die Mechanismen ausgewählt werden, die dieses gleiche Verhältnis verzerren.

Nacheinander konnte gezeigt werden, dass ein faires oder ausgewogenes Geschlechterverhältnis aus evolutionärer Sicht eine stabile Strategie darstellt.

Es ist richtig, dass die Ergebnisse von Fisher unter bestimmten Umständen nicht zutreffen, aber seine Hypothese scheint allgemein genug zu sein, dass die Mechanismen zur Bestimmung des Geschlechts nach seinen Prinzipien ausgewählt werden sollten.

Trivers und Willard Hypothese

Später, 1973, stellten diese Autoren fest, dass das Geschlechterverhältnis von vielen anderen Faktoren abhängt - hauptsächlich vom physiologischen Zustand der Frau -, die in Fischers Erklärung nicht berücksichtigt wurden.

Das Argument beruhte auf folgenden Prämissen: Wenn eine Frau physiologisch "gesund" ist, sollte sie Männer hervorbringen, da diese Jungen eine größere Überlebenschance und Fortpflanzungschance haben.

Auf die gleiche Weise ist die Produktion anderer Frauen die beste Strategie, wenn sich das Weibchen nicht in einem optimalen physiologischen Zustand befindet.

In der Natur vermehren sich schwache Frauen trotz ihres physiologischen "Minderwertigkeits" -Status häufig. Im Gegensatz zu einem schwachen Mann, bei dem die Reproduktionschancen außergewöhnlich gering sind.

Dieser Vorschlag wurde in verschiedenen biologischen Systemen wie Ratten, Hirschen, Robben und sogar in menschlichen Populationen getestet.

Evolutionsperspektive und zukünftige Fragen

Im Lichte der Evolution wirft die Vielfalt der Mechanismen, die das Geschlecht bestimmen, bestimmte Fragen auf, darunter: Warum sehen wir diese Variation? Wie entsteht diese Variation? Und schließlich, warum treten diese Veränderungen auf?

Darüber hinaus stellt sich auch die Frage, ob bestimmte Mechanismen dem Einzelnen einen gewissen Vorteil gegenüber anderen verschaffen. Das heißt, wenn ein bestimmter Mechanismus selektiv bevorzugt wurde.

Verweise

1. H. Asgharian, PL Chang, PJ Mazzoglio & I. Negri (2014). Bei Wolbachia geht es nicht nur um Sex: Die männlich-feminisierende Wolbachia verändert das Transkriptom der Zikade Zyginidia pullula hauptsächlich geschlechtsunabhängig. Frontiers in Microbiology, 5, 430.
2. 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). Geschlechtsbestimmung: Warum so viele Möglichkeiten? PLoS Biology, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. & Grassi, E. (2005). Genetik-Handbuch. Band 1. Nationale Universität von Río Cuarto.
4. Leopold, B. (2018). Theorie der Wildtierpopulationsökologie. Waveland Press Inc.
5. Pierce, BA (2009). Genetik: Ein konzeptioneller Ansatz. Panamerican Medical Ed.
6. Wolpert, L. (2009). Prinzipien der Entwicklung. Panamerican Medical Ed.