Проблема 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.

В другом варианте экспериментов неоплодотворенные и еще не прошедшие редукционного деления яйца нагревали, останав­ливая тем самым мейоз и сохраняя диплоидность набора хромо­сом. Из таких яиц без оплодотворения (партеногенетически) раз­вивались только самки, унаследовавшие признаки матери. Девст­венное развитие (партеногенез) в естественных или спонтанных условиях встречается у птиц. И. В. Кудрявцев, 3. А. Ощепкова, А. К. Голубев и др. на основании экспериментов, проведенных на курах разных пород, пришли к выводу, что существуют гене­тические предпосылки селекции на получение жизнеспособных особей — партеногенов и создание линий с высокой предраспо­ложенностью к партеногенезу. При этом все вылупляющиеся цыплята оказываются петушками. Отбор на повышение частоты партеногенеза, проведенный в двух линиях индеек, дал следую­щие результаты. Способность яиц к партеногенезу возросла с 1,1 до 18,6 % в первой линии ис4до21,1%во второй. Значение партеногенеза не только в том, что он позволяет получить потом­ство одного пола, но и в том, что использование этого явления дает возможность получить особей, идентичных генотипу одной из родительских форм.

Генетические методы раннего определения пбла. Определение пола в раннем периоде онтогенеза в отдельных случаях весьма целесообразно. Так, при производстве бройлерных (мясных) цыплят используют только петушков. Однако в раннем возрасте различить петушков и курочек трудно. Для решения этого вопро­са еще в 20—30-х годах нашего столетия использовали сцеплен­ную с полом окраску кур для различения пола у суточных цып­лят. Скрещивали, например, золотистых петухов с серебристыми курами. Из яиц вылуплялись цыплята — одни желтые, другие зеленовато-белые: первые — курочки, вторые — петушки.

Используя явление сцепленного с полом наследования, Пен-нет в Англии создал породу кур камбар. Вылупившиеся петушки этой породы гораздо более светлой окраски, чем курочки, у которых светлый фон пуха имеет темноватый пятнистый рису­нок.

А. С.^еребровский изучил признак полосатости у кур и уста­новил, что он детерминирован геном, локализованным в поло­вой хромосоме. Поэтому при определенных скрещиваниях у ге-мизиготных петушков он встречается очень редко. В других вари­антах скрещиваний все цыплята-петушки имели светлое пятно на затылке, а курочки были лишены его, или на пухе петушков имелись темные пятна, у курочек — нет. Эти различия обусловли­ваются доминантным геном В, локализованным в половой Х-хро-мосоме.

Наследственный детерминизм в окраске был найден у гусей — один пол белый, другой — серый.

В настоящее время разработан способ распознавания пола цыплят по строению клоаки.

У крупных малоплодных животных (крупный рогатый скот, лошади) разработаны методы раннего определения пола, осно­ванные на микрохирургическом получении клеток трофобласта у эмбрионов или взятии амниотической жидкости с последующим цитогенетическим анализом состава половых хромосом. В пос­леднее время предложено еще несколько методов. Среди них особого внимания заслуживает метод молекулярного зондирова­ния. Он был, в частности, применен для определения пола у эмбрионов коровы. Суть метода такова. С использованием фер­ментов рестриктаз расщепляют молекулу ДНК Y-хромосомы и включают ее фрагменты в состав молекулы ДНК плазмиды. Затем плазмиду вводят в бактерии, где они реплицируются, по­лучают клоны необходимых фрагментов ДНК, содержащие Y-специфичные участки. Таким образом, был выделен фрагмент ДНК Y-хромосомы и на его основе получен молекулярный зонд. Для обнаружения зонда при его объединении с идентичными участками Y-хромосомы в его состав включили молекулу биотина или радиоактивную метку. Для выявления присутствия биоти­на используют метод иммуноферментного анализа. Для опреде­ления пола зародыша от него отсекают 10—15 клеток трофоблас­та на 7—8-м дне развития, обрабатывают их молекулярным зон­дом с биотином и соответствующими антителами. Ядра эмбриональных клеток самцов приобретают при этом бурую ок­раску, четко видимую в микроскоп. При аналогичной обработке цвет ткани самок не меняется.

Контрольные вопросы.

1. Каков механизм генетической детерминации пола у млекопитающих?

2. Какие известны формы генетического нарушения развития пола у разных видов животных? Каков их главный фенотипический эффект?

3. В чем состоят особенности наследования признаков, сцепленных с полом, и каково их практическое значение?

4. Какими методами можно добиться раннего опреде­ления пола и каковы возможности регуляции пола у животных?