Нека да поговорим за определянето на пола на пола при бозайниците
# Остани вкъщи ! Споделяме всички номера с вас
Още статии извън томовете Публикувано онлайн
Нека поговорим за секса: Определяне на пола при бозайниците
От еволюционна гледна точка размножаването е основната цел на живота; в този смисъл еволюцията е била наистина творческа. Има две големи групи организми, тези със сексуално размножаване и безполови. В рамките на първия повечето видове са разделени на два пола; обаче има видове, които имат повече от два.
За определяне на пола на организма има голямо разнообразие от механизми и стратегии. Сред тях са определянето на пола чрез температурата, при която се развива ембрионът, от баланса между мъжете и жените, който съществува в близост, от размера на индивида спрямо партньора му, от наличието на един или различни гени, по количеството на определени гени по отношение на други и т.н. В този преглед ще се съсредоточим върху това, което е известно за размножаването и половото определяне при бозайниците.
| При хората гонадалните примордии (тъкани, които водят до тестисите или яйчниците) са структурно идентични при мъжете и жените до около седмата седмица на бременността. |
Развитие на репродуктивния тракт при бозайниците
Основната разлика между мъжете и жените е, че първите имат тестиси, а вторите яйчници. Тази разлика обаче не съществува от момента на оплождането, но се генерира в по-напреднали етапи на развитие (Фигура 1). При хората гонадалните примордии (тъкани, които пораждат тестисите или яйчниците) са структурно идентични при мъжете и жените до около седмата седмица от бременността (което при мишките се равнява на 11,5 дни от бременността). Дни по-късно (при мишки, на 12,5 гестационен ден) тестисите започват да се различават чрез образуването на така наречените тестикуларни връзки, които по-късно образуват така наречените семенни тръби. При женските полови жлези остават без морфологични промени за по-дълго: тяхното превръщане в яйчник се забелязва едва след дни, когато техните зародишни клетки влизат в процеса на клетъчно делене, известен като мейоза, както ще видим по-късно.
Гонадите се състоят от три различни типа клетки:
1) "Поддържащите" клетки, известни в мъжките като клетки на Сертоли, а в женските като гранулозни клетки.
2) Клетки, произвеждащи стероиди, наречени Leydig клетки в мъжките и theca клетки в женската.
3) Зародишни клетки, които при мъжките раждат сперматозоиди, а при женските - ооцити.
В допълнение към половите жлези се наблюдават и други полови различия в половите канали, през които гаметите излизат от половите жлези. При мъжете това са еферентният канал, епидидимът и семепровода, които произхождат от Волфовия канал. При жените мюлеровият канал произхожда от яйцепровода (или фалопиевите тръби) и матката.
Каналът на Волф и канал на Мюлер се развиват както при мъжки, така и при женски ембриони; обаче, в зависимост от вида на гонадата, която се образува, един от двата канала изчезва. При мъжете антимюлеровият хормон, произведен от клетките на Сертоли в тестиса, причинява дегенерацията на мюлеровите канали. От друга страна, тестостеронът, произвеждан от клетките на Leydig, насърчава развитието и маскулинизацията на вълфовите канали. При жените каналите на Wolff се дегенерират поради липсата на тестостерон, докато Müllerian каналите остават, тъй като няма производство на анти-Müllerian хормон (Фигура 1).
Генетични основи за определяне на пола
Преди малко повече от сто години се наблюдава, че женските и мъжките на някои насекоми имат различен брой хромозоми. Женските са имали 24, които по време на мейозата са се чифтосвали по 12 двойки, а мъжките са имали 23, които са се чифтосвали в 11 двойки, оставяйки единична хромозома. Тази единична хромозома се нарича допълнителна хромозома или хромозома X. През 1901 г. се предполага, че тази Х хромозома е тази, която определя пола; за първи път бяха предложени генетични основи за определяне на пола.
При бозайниците основното определяне на пола е строго хромозомно и в повечето случаи индивид с две XX полови хромозоми ще бъде женски, докато с една X и една Y (XY) полова хромозома ще бъде мъжки. През 1947 г. д-р Йост е кастрирал заешки ембриони, които все още са били в утробата на майката, което позволява развитието им да продължи до раждането. Той забелязва, че всички са родени с женски сексуални характеристики, независимо дали техните хромозоми са XY или XX, за което той предлага сексуалното определяне на индивида да се контролира от диференциацията и присъствието на тестиса. През 1959 г. обаче е установено, че при бозайниците Y хромозомата е доминиращият индуктор на мъжките характеристики (или мъжкия фенотип), тъй като в нейно присъствие, независимо от броя на X хромозомите, развитието е мъжко. Тъй като Y хромозомата е доминиращият индуктор на мъжкия фенотип, беше направено заключението, че трябва да има "определящ фактор на тестиса".
| През 1959 г. е установено, че при бозайниците Y хромозомата е доминиращият индуктор на мъжките характеристики, тъй като при нейното присъствие, независимо от броя на X хромозомите, развитието е мъжко. |
Така започна дълго търсене на този фактор, което завърши през 1991 г. с идентифицирането на гена Sry, единствения в Y хромозомата, който е необходим за определяне на тестисите. Това беше демонстрирано чрез въвеждане на ДНК фрагмент, който изключително съдържа гена Sry, в XX миши ембриони, което кара индивидите да се развиват като мъже (Koopman et al., 1991).
Каскада от гени, участващи в определянето на пола
След като се определи детерминантата на тестиса, се смяташе, че ще бъде лесно да се изясни останалата част от механизма за определяне на пола. Въпреки това, 16 години след откриването му, все още не е ясно как работи този ген. Sry се изразява непосредствено преди диференциацията на тестиса и експресията му е преходна, като се изключва за около 24 часа. Протеинът Sry е способен да се свързва с ДНК, поради което се смята, че той действа като транскрипционен фактор (т.е. той регулира други гени), като по този начин инициира каскада от сигнали, която завършва с образуването на тестиса. Освен функцията си на регулатор на експресията на други гени, наскоро беше забелязано, че Sry може да участва и в механизма на сплайсинг на пратените арни, молекули, от които се синтезират протеини (Ohe et al., 2002).
Механизмът на сплайсинг се състои в елиминирането на някои РНК фрагменти (тъй като първоначално е копирана от ДНК), така че различни протеини могат да бъдат произведени от една и съща РНК чрез образуването на алтернативни арни за пратеник. При плодовата муха Drosophila melanogaster каскадата на половото определяне се осъществява именно чрез този механизъм.
С изключение на малък сегмент, протеините Sry на различни бозайници не са много сходни помежду си. Например при мишки в единия край на молекулата има много повторения на аминокиселините глутамин и хистидин, които не се намират в човешкия протеин. Изненадващо, броят на повторенията се различава между различните щамове на мишката; неговата функция не е ясна. Що се отнася до организацията на тестисите, беше видяно, че експресията на Sry индуцира пролиферацията на клетките на Сертоли и миграцията на така наречените перитубуларни миоидни клетки към тестиса, които образуват бариера между стромалните клетки и клетките. и Сертоли. Понастоящем една от основните цели на тази област на изследване е да се намерят гените, които са пряко регулирани от Sry, и да се изясни тяхната роля в съзряването на пратениците.