Типы определения пола у животных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение пола

Пол -- совокупность генетически детерминированных признаков особи, определяющих её роль в процессе оплодотворения.

Принято говорить о существовании двух полов: мужского и женского, представляя их противоположными друг другу и в то же время взаимодополняющими. При этом надо иметь в виду, что в природе существует три типа полового размножения: изогамия, гетерогамия, и огамия [1]. Во всех трёх случаях образуются половые клетки с разной (взаимодополняющей) генетической информацией, которые должны слиться друг с другом, чтобы дать начало новому организму. В связи с этим корректнее сказать, что особь принадлежит к мужскому или женскому полу только в случае оогамии, то есть полового размножения, при котором в качестве половых клеток образуются сперматозоид и яйцеклетка. В двух других случаях говорят, что пол не мужской и не женский, а просто разный. Некоторые исследователи рассматривают оогамию как крайний вариант гетерогамии.

Прежде всего, понятие «пол» обозначает совокупность взаимно контрастирующих генеративных и связанных с ними признаков. Половые признаки неодинаковы у особей разных видов и подразумевают не только репродуктивные свойства, но и весь спектр полового диморфизма, то есть расхождения анатомических, физиологических, психических и поведенческих признаков особей данного вида в зависимости от пола. При этом одни половые различия являются контрастирующими, взаимоисключающими, а другие -- количественными, допускающими многочисленные индивидуальные вариации.

2. Типы определения пола

Пол возникает сначала как чисто репродуктивное (рекомбинационное) явление. В процессе эволюции он постепенно приобретает также и эволюционные функции. Одновременно и определение пола закономерно переходит от генного (у гермафродитов) к хромосомному (у раздельнополых форм начиная, видимо, с рыб) и геномному (у пчел). Параллельно повышается уровень дифференциации и происходит увеличение проявления полового диморфизма: у бесполых форм он отсутствует, у гермафродитов существует половой диморфизм только на уровне первичных половых признаков (гамет, гонад), у раздельнополых моногамов появляется организменный половой диморфизм (вторичных половых признаков), у раздельнополых полигамов -- популяционный, включающий половой диморфизм по численности и дисперсии полов, а у пчел (возможно и других общественных насекомых) -- появляется половой диморфизм генома (гапло-диплоидия).

В ходе развития организма (онтогенез определение пола может происходить в момент оплодотворения (генный уровень), а также контролироваться внутренними (гормоны) и/или внешними факторами. У человека и высших животных большую роль играет также воспитание и обучение.

3. Генное определение пола

Хромосомное определение пола

У животных, растений и человека хромосомный механизм является начальным механизмом, определяющим пол. Согласно хромосомной теории, пол организма определяется половыми хромосомами в момент оплодотворения.

XY определение пола

У одного пола ядра всех соматических клеток содержат диплоидный набор аутосом 2А и две одинаковые половые хромосомы (XX). Поэтому все гаметы этого пола содержат по одной Х-хромосоме. Это гомогаметный пол. У другого пола в каждой соматической клетке, помимо диплоидного набора аутосом 2А, содержатся две разные половые хромосомы Х и Y. Поэтому у него два вида гамет: Х- и Y-несущие. Это гетерогаметный пол. У большинства видов животных и растений гомогаметен женский пол, а гетерогаметен--мужской. Сюда относятся млекопитащие, большинство насекомых, многие рыбы, растения и др. Виды с мужской гетерогаметностью относят к типу Drosophila. Бывает два вида XY-определения пола. Один из них - как у человека: пол зависит от наличия Y-хромосомы (если она есть, генотип самца, если нет - самки). Второй - как у представителей рода Drosophila: пол определяется по соотношению числа Х-хромосом и числа аутосом.

ZW определение пола

У меньшего количества видов (птицы, некоторые рептилии, рыбы, бабочки, ручейники, из растений--земляника) наблюдается обратная картина--гомогаметен мужской пол, а гетерогаметен--женский. Виды с женской гетерогаметностью относят к типу Аbraxas.

X0 определение пола

При этом механизме определения пола один из полов (гомогаметный) обладает 2-мя Х-хромосомами, в то время, как второй (гетерогаметный) только 1-й. Принципиально, является разновидностью XY-механизма, так как при этом пол определяется также, как и у дрозофил: по соотношению числа Х-хромосом и аутосом.

Гапло-диплоидное (геномное) определение пола

У насекомых (пчел и других перепончатокрылых, червецов, клещей) из оплодотворенных яиц получаются самки (или самки и самцы), а из неоплодотворенных развиваются только самцы.

Средовое определение пола

При этом механизме определения пола развитие организма в самца или самку определяется внешними факторами, например, температурой (у большинства крокодилов).

Гормональное определение пола

Определение пола можно представить в виде эстафеты, которую хромосомный механизм передает недифференцированным гонадам, развивающимся в мужские или женские половые органы. При изучении роли половых хромосом в развитии гонад было показано, что определяющим у человека является наличие или отсутствие Y-хромосомы. При отсутствии Y-хромосомы происходит дифференциация гонад в яичники и развивается женщина. В присутствии Y-хромосомы развивается мужская система. Очевидно Y-хромосома производит вещество, стимулирующее дифференциацию яичек. “Похоже, что основной план природы был сделать женщину, и что добавление Y-хромосомы производит вариацию--мужчину”. Следующий этап эстафеты продолжают гормоны, определяющие процесс половой дифференциации плода и его анатомическое развитие. При рождении первая часть программы заканчивается. После рождения, эстафета переходит к факторам среды, которые завершают формиррмирование пола -- обычно, но не всегда в соответствии с генетическим полом. Определение пола является сложным многостадийным процессом, который у человека зависит кроме биологических также от психосоциальных факторов. Это может приводить к возникновению гетеросексуального, бисексуального или гомосексуального поведения и образа жизни.

4. Проблемы регуляции пола

Проблема регуляции пола вытекает из необходимости увеличения продукции животноводства за счет преимущественного получения особей одного вида, дающих более высокий выход молока, мяса, шерсти, яиц и т. д. Так, в молочном скотоводстве более желательно рождение телочек, а в мясном -- бычков, так как они быстрее растут. От высокоценных племенных быков и коров целесообразно получать мужских потомков для более быстрого размножения их генотипов. В яичном птицеводстве экономически более выгодно получение курочек. В связи с этими практическими потребностями исследователи не только стремятся познать механизмы определения пола, но и изучают возможности искусственного регулирования пола. Необходимо отметить, что в отношении крупных животных с внутриутробным развитием плодов эта проблема еще не решена.

Регуляция соотношения полов у млекопитающих может быть достигнута путем разделения спермы на две фракции: первую -- содержащую в спермиях Х-хромосому и вторую -- содержащую Y-хромосому. Оплодотворение самок одной из этих фракций будет давать приплод одного пола. Проводились эксперименты по разделению спермы на указанные фракции центрифугированием, электрофорезом и седиментацией (осаждением) с помощью аминокислого гистидина.

Осеменение самок крольчих, например, более легкой и более подвижной фракцией приводило к сдвигу в сторону мужского пола. Однако полного сдвига в соотношении полов сделано не было. Разрабатывается метод количественного определения ДНК в спермиях путем измерения интенсивности флуоресценции ядер. Полученные результаты, как считают авторы этого метода, могут стать предпосылкой для успешного разделения спермиев у млекопитающих на несущие X-или Y-хромосому.

Партеногенез. Это развитие организма без оплодотворения. Получение особей одного пола может быть достигнуто при развитии эмбрионов из отцовских (андрогенез) или материнских (гиногенез) гамет. Так, под руководством Б.Л. Астаурова были проведены эксперименты по андрогенезу у тутового шелкопряда. Неоплодотворенные яйца шелкопряда подвергали тепловому шоку и облучали рентгеном, тем самым разрушали их ядра, не повредив цитоплазму. Затем эти яйца осеменяли. Зигота формировалась путем слияния ядер двух проникших в яйцо спермиев, развившиеся из нее особи имели признаки только отцовского вида.

5. Биометрические методы анализа

Современная наука о наследуемости и изменчивости многообразных признаков организмов попользует для изучения не только присущий биологии и генетике комплекс специфических методов исследования, но в значительной мере опирается на различные математические приемы анализа, оценки и характеристики многообразных признаков и свойств живых объектов.

Внедрение в биологию математических методов, в том числе биометрии и статистики как специфических разделов современной математики, отражает необходимость интенсификации познания в эпоху научно-технического прогресса.

Развитие современного животноводства сопровождается накоплением большого количества информации по многим вопросам общей, прикладной генетики и селекции. В задачу науки входят классификация этих данных, их упорядочение и систематизация, научный анализ, завершающийся формулировкой практических предложений для дальнейшего развития и совершенствования той или иной отрасли животноводства. Необходимы своевременный анализ фенотипической и генетической изменчивости и наследуемости признаков, характеризующих большие массивы животных (породу, стадо), моделирование селекционного процесса в динамике по поколениям и прогноз дальнейшего развития селекционных признаков и увеличения генетического потенциала популяции в целом и отдельных групп животных, составляющих популяцию.

Основные направления применения биометрии в генетике и селекции животных:

определение степени фенотипического уровня признаков у особей совокупности путем вычисления таких параметров, как средние величины: средняя арифметическая, геометрическая (G), квадратическая (S), гармоническая (H), мода (Мо), медиана (Me);

определение степени фенотипической и генотипической изменчивости признаков с помощью среднего квадратического отклонения (х), коэффициентов изменчивости (Cv), варианс (х2);

выявление особенностей и типов варьирования количественных и качественных признаков и характера распределения особей с разным уровнем признаков (нормальное, асимметричное, эксцессивное, биномиальное, пуассоново, трансгрессивное).

Для этого используют уравнения, функции и статистические параметры распределения;

определение величины фенотипической и генетической коррелятивной связи между различными признаками и ее направления с использованием коэффициентов корреляции (r), регрессии (b), корреляционного соотношения (?), ранговых коэффициентов связи(rs);

определение доли влияния различных факторов на фенотипическую и генетическую изменчивость признака с использованием дисперсионного и факторного анализа; пол хромосомный млекопитающий биометрия

сравнение групп по величинам средних, степени изменчивости, вариансам, частотам, коэффициентам связи, теоретическому и эмпирическому распределению с применением метода статистических ошибок, критерия достоверности Фишера, Стьюдента, методаx2и путем проверки состояния генного равновесия в популяциях и определения генетического расстояния или сходства;

определение характеристик популяции по комплексу генетических и статистических параметров: степени гомо- и гетерозиготности, генетическому равновесию, коэффициентам наследуемости и постоянства, проявлению гетерозиса и инбредной депрессии; проверка генетических гипотез о типе наследования (доминантности, рецессивности, кодоминантности).

Теория вероятностей и закон больших чисел -- основа биометрии. Основные теоретические положения, на которых строят биометрические принципы анализа, базируются на математической статистике, теории вероятностей и законе больших чисел, которые выявляют закономерности проявления случайных событий на фоне массового материала.

Объектом биометрии служит варьирующий признак, учтенный в имеющей достаточную численность группе особей, однородной по ряду других основных признаков.

Варьирование любого признака у особей группы обусловлено комплексом многообразно и разнонаправлено, в том числе и случайно действующих факторов, таких как различия по наследственности, факторам среды, физиологическому состоянию и т. д. В результате многофакторного воздействия реакция организмов неодинакова, что приводит к индивидуальному варьированию величины признака даже при относительной однородности группы по другим признакам. Варьирующие признаки принято обозначать буквами латинского алфавита -- х, у и т. п., а их варианты -- х1х2,...,хп; у1, У2,..., У п.

Размещено на Allbest.ru