Тема 10.Определение пола и половые различия клеток теоретическая часть

С давних времен ученые пытались вскрыть причины развития организмов женского и мужского пола и научиться управлять этим процессом. Проблема происхождения половых различий и сохранения определенного соотношения особей разного пола в потомстве длительный период не находила научного объяснения. Решение же этой проблемы относительно культурных растений и домашних животных имеет большое практическое значение. Например, в растениеводстве при культивировании двудомных (конопля) и однодомных раздельнополых растений (кукуруза, тыквенные, рами, некоторые сорта земляники и винограда) желательно иметь в большем количестве женские растения или женские цветки, а в животноводческих хозяйствах (молочных и птицеводческих) желательно увеличить количество самок в приплоде.

Давно было известно, что у растений, животных и человека количественное соотношение противоположных полов в потомстве относительно постоянно. Например, у некоторых организмов отмечено следующее соотношение особей женского (♀) и мужского (♂) в потомстве:

♀ ♂ ♀ ♂

Конопля ……………………100:100 Куры……………………..100:95

Лимонник ………………….100:100 Крысы……………………100:105

Земляника…………………..100:100 Овцы……………………...100:98

Огурцы……………………..100:100 Свиньи……………………100:112

Некоторые ракообразные…100:0,3 Коровы…………………...100:107

Некоторые пауки………….100:819 Лошадь……………………100:98

Кальмар……………………100:17 Человек……………………100:105

У большинства перечисленных нами видов соотношение женских и мужских особей в потомстве близко к расщеплению 1:1. Имеющиеся же отклонения, которые иногда могут быть значительными (например, некоторые ракообразные и пауки), имеют свои причины.

Возникновение половых различий, по-видимому, связано с половым размножением, при котором в одном организме сочетаются материнское и отцовское начала. Необходимо различать определение пола и его дифференциацию в период развития организмов. Определение пола может происходить на разных этапах цикла размножения; известно три типа определения пола:

- прогамный тип, когда пол определяется до процесса оплодотворения, в ходе созревания яйцеклеток в материнском организме. Например, у коловраток, некоторых тлей, первичных кольчецов и других животных яйцеклетки различаются размерами и после оплодотворения из крупных яйцеклеток развиваются только самки, а из мелких – только самцы;

- сингамный, при котором определение пола происходит в момент слияния гамет, т.е. в процессе оплодотворения. Это наиболее распространенный тип определения пола, и он характерен для большинства организмов;

- эпигамныйтип, когда определение пола осуществляется в процессе индивидуального развития организма. Например, у морского червяBonelliaviridisсамки довольно крупные, а самцы очень мелкие и живут в матке самок. Из оплодотворенных яиц образуется свободно плавающая личинка. Если личинка оседает на дно, то она развивается в самку, а если она прикрепляется к хоботку половозрелой самки, то развивается в самца. В этом случае пол определяется в зависимости от условий, в которые попадает личинка.

При всех типах определения пола во время индивидуального развития происходит дифференциация пола, т.е. развитие первичных и вторичных половых признаков. К первичным половым признакам относятся морфологические и физиологические особенности организмов, которые обеспечивают образование определенного типа гамет и их соединение в процессе оплодотворения, т.е. различия в строении внутренних и наружных органов. Вторичные половые признаки – это признаки и свойства организма, которые непосредственно не обеспечивают гаметогенез, спаривание и оплодотворение, но играют определенную роль в половом размножении. Вторичные половые признаки обусловлены гормональной деятельностью первичнополовых органов.

Половые различия определены наследственно, связаны с особенностями биологии размножения и являются одним из способов изоляции видов. При возникновении несоответствия в строении половых органов женских и мужских особей исключается возможность скрещивания между ними и возникает половая изоляция. Определение пола и соотношение полов в потомстве – очень важные обстоятельства для нормального самовоспроизведения видов, т.е. для их существования. В связи с этим они не могут осуществляться случайно и неопределенно. В ходе эволюции у большинства раздельнополых организмов должен был выработаться механизм определения пола, который обеспечивает образование равного или необходимого количества самцов и самок, что необходимо для нормального самовоспроизведения вида. О существовании такого механизма было высказано много предположений, большинство из которых не получило подтверждения. Лишь цитогенетические исследования позволили начать решение этой проблемы на научной основе.

Генетические исследования показали, что факторы, определяющие пол, передаются от одного поколения к другому так же, как и факторы, определяющие наследование других признаков. После вторичного открытия законов Менделя возникло предположение, что разный пол определяется различиями половых клеток, а наблюдаемое отношение 1:1 сходно с расщеплением гибридов от скрещивания гомозиготной формы (аа) с гетерозиготной (Аа). Потомство от такого скрещивания расщепляется по данной паре наследственных факторов в отношении 1 Аа : 1 аа. В этом случае гены А и а должны находиться в одной паре хромосом. Если пол наследуется по такому же принципу, то возникает предположение, что один пол, например женский, должен быть «гомозиготным», а другой – «гетерозиготным» или наоборот. Тогда в потомстве расщепление по полу будет равно 1 : 1. Догадки генетиков не подкреплялись доказательством гомо- и гетерозиготности полов. Вопрос стал проясняться только после сопоставления предположений генетиков с цитологическими данными. Более 60 лет назад цитологами была установлена связь между определением пола и набором хромосом, который приобретает зигота в результате слияния родительских половых клеток. Были обнаружены половые различия в клетках, которые определяются наличием половых хромосом и полового хроматина.