Детерминация пола. Балансовая теория Бриджеса. Роль Y-хромосомы в детерминации пола млекопитающих.



Детерминация — центральное событие в ходе индивидуального развития. Детерминация есть последовательное сужение проспективных потенций клетки.

Состояние детерминации принято регистрировать с помощью разработанных еще Г.Шпеманом экспериментальных критериев. Таких критериев два: 1) поведение исследуемых клеток в условиях трансплантации и 2) поведение исследуемых клеток в условиях культивирования in vitro

Генетическая детерминация пола была показана еще на заре развития генетики, когда открытие различий в хромосомных наборах самцов ( ХУ)и самок позволило сформулировать простое решение проблемы определения пола. Как

оказалось, все зрелые яйца самок обладают одной ^-хромосомой (вместе с набором аутосом), а спермин самцов бывают двух родов: один — с ^-хромосомой, другой — с У-хромосомой. Оплодотворение яйца А'-спермием приводит к образованию зиготы XX, которая развивается в самку, а оплодотворение яйца У-спермием порождает зиготу XY, из которой развивается самец (рис. 12.1).

Выделяют несколько типов определения пола в зависимости от числа и состава половых хромосом. Например, у самца могут быть X- и У-хромосомы, а у самки — только XX. К такому типу относятся млекопитающие, человек, дрозофила, водяной клоп Ligaeus, по имени которого назван данный тип определения пола. Другой тип, названный по имени другого водяного клопа, Protenor, встречается у некоторых бабочек и червей и связан с наличием у самцов АО-хромосом, а у самок — двух А'-хромосом.

Еще один тип хромосомного определения пола найден у птиц некоторых бабочек, земноводных и цветковых растений. У них гетерогаметным (т.е. с разными половыми хромосомами) полом является женский. Самки имеют набор половых хромосом ZW или 20, а самцы — ZZ

Предлагались различные теории определения пола, из которых наиболее популярной была балансовая теория, основанная на открытии американского генетика К.Бриджеса, который нашел в 1921 г. несколько самок дрозофил, имевших трипло- идный набор хромосом: ЗХ + 3 А (три набора Х-хромосом и три набора аутосом). В результате скрещивания этих самок с нормальными самцами ( XY + 2А)в потомстве среди нормальных самок и самцов попадались особи с промежуточным, необычным проявлением половых признаков. Все потомство распалось на 8 классов в зависимости от состояния половых хромосом и аутосом.

* 1) ЗХ: ЗА — триплоидная самка.

* 2) 2Х: 2А — диплоидная самка.

* 3) ( 2Х + Y) :2А — самка.

В этих трех случаях отношение числа Х-хромосом к числу аутосом составляет единицу. Наличие мужской К-хромосомы не влияет на нормальное развитие самки.

* 4) Особи, имеющие хромосомную конституцию XY: 2А (т.е. отношение числа Х-хромосом к числу аутосом составляет 0,5) были нормальными самцами.

* 5 и 6) Особенно интересными оказались особи и (2Х +

Y):3A, у которых отношение числа Х-хромосом к числу аутосом варьировало между 0,5 и 1. Они имели

смешанное проявление мужских и женских половых признаков и были интерсек- сами, у которых полностью отсутствовали секторы тела, детерминированные по полу, либо до определенного момента развития формировались органы, присущие одному полу, а затем они заменялись органами другого пола.

* 7, 8) Наконец, если число наборов аутосом увеличивалось до трех при наличии одной Х-хромосомы (X: ЗА), развивался сверхсамец — организм с гипертрофированными признаками самца, однако стерильный. Напротив, увеличение числа Х-хромо- сом при диплоидном наборе аутосом (ЗХ: 2А) ведет к формированию сверхсамки с ненормально развитыми яичниками и другими нарушениями признаков пола.

К. Бриджес пришел к выводу, что не присутствие двух Х-хро- мосом определяет женский пол, и не наличие Х-хромосомы определяет мужской пол. Решающим для определения пола является, по его мнению, баланс между числом половых хромосом и набором аутосом.

Роль Y-хромосомы

Однако во многих случаях, в частности у млекопитающих и человека, балансовая теория определения пола нетверждается и работает другой механизм, в котором ключевую роль играет У-хромосома. При отсутствии У-хромосомы формируется особь женского пола при любом числе А-хромосом. При наличии трех или даже четырех А-хромосом, но в присутствии У- хромосомы формируется мужской организм.

Эта хромосома характеризуется целым рядом специфических черт, отличающих ее от других хромосом набора:

* обедненность генами;

* обогащенность повторяющимися блоками нуклеотидов и, в частности, многократно тандемно повторяющимися (сателлит- ная ДНК); присутствие значительных гетерохроматиновых районов;

* наличие области гомологии с А--хромосомой — псевдоаутосом- ной области (PAR).

У-хромосома, как правило, не велика: 2—3% гаплоидного генома. Тем не менее, кодирующей способности ее ДНК у человека, например, достаточно по крайней мере для нескольких тысяч генов. Однако в действительности у

человека в У-хромосоме выявлено всего около 40 обогащенных GC-парами так называемых CpG- островков, фланкирующих обычно большинство генов. Реальный список связанных с этой хромосомой генетических функций вдвое меньше. Ее фенотипическое влияние ограничено у мышей весом семенников, уровнем тестостерона, серологического H-Y-анти- гена, чувствительностью органов к андрогенам и сексуальным поведением. Обращает на себя внимание и тот факт, что большая часть генов этой хромосомы имеет А-хромосомные аналоги. Это касается и генов, непосредственно вовлекаемых в определение пола - ZFX/ZFY, SOX3/SRY, UBE1/SMCX/SMCY.

Велика в У-хромосоме доля разнообразных повторов, включая многократные. При этом большинство хромосомных последовательностей гомологичны ДНК А-хромосомы или аутосом, и лишь часть из них уникальна. Нередко встречается количественное преобладание в этой хромосоме некоторых семейств повторов. Наличие таких относительно специфичных для У-хромосомы блоков нуклеотидов рассматривают иногда как специфический инструмент, обеспечивающий ее конденсацию в клеточном цикле или даже играющий важную роль в определении пола.

Таким образом, У-хромосома является единственной хромосомой в геноме млекопитающих, которая не работает непосредственно на реализацию фенотипа. Ее генетическая значимость связана с преемственностью между поколениями, в частности с контролем гаметогенеза, а также первичной детерминации пола


Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 402;