Sugupoole määramine: geneetika, keskkonnamõjud ja hermafrodiitsus

Avasta sugupoole määramise geneetika, keskkonnamõjude roll ja hermafrodiitsus — teaduslik, selge ja kaasahaarav ülevaade bioloogilisest mitmekesisusest.

Sugupoole määramine on arenguprotsess, mille käigus määratakse indiviidi sugu. Sugu on elusolendite seas laialt levinud paljunemisviis. Selleks on vaja kahte samasse liiki kuuluvat isendit.

Tavaliselt on sugud eraldi. Sugu võib määrata ühel kahest viisist:

• Geneetiliselt, geenide ja kromosoomide kaudu pärandab organism oma vanematelt.
• Keskkonnast lähtuvalt, mingi välise mõjuri poolt, mis on arengu käivitajaks.

Kui mõlemad sugupooled esinevad ühel ja samal isendil, on see isend hermafrodiit. Hermafrodiitide süsteemi võib leida mõnel loomal, näiteks tigudel, ja enamikul õistaimedel.

Geneetilised mehhanismid

Geneetiline sugumääramine põhineb tavaliselt kromosoomidel või spetsiifilistel geenidel. Näited:

• Mammalitel on levinud XX/XY süsteem: isased on tavaliselt XY ja emased XX; inimese SRY-geeni aktiivsus XY-kromosoomil käivitab tavaliselt isassuguelundite arengu.
• Lindudel esineb ZW/ZZ süsteem: emased on ZW ja isased ZZ.
• Mõnel putukal ja vähil esineb haplodiploidia (näiteks mesilased): isased arenevad ühe koopia kromosoomidest (haploid), emased kahest koopiast (diploid).
• Sugumääramiseni võib viia ka üksiku geeni variant või mutatsioon, mis mõjutab suguelundite või hormoonide tootmist.

Keskkonnamõjude roll

Keskkond võib sugumääramist mõjutada mitmel viisil:

• Temperatuuri-sõltuv sugumääramine (TSD) esineb näiteks paljudel kilpkonnadel, krokodillidel ja mõnel sisalikul: munade arengutemperatuur määrab sageli poegade soo.
• Sotsiaalne keskkond: mõnel kalal (näiteks klounkalad, ridakalad) võib isend keskkonnas toimuvate muutuste tõttu oma soo vahetada — juhtiv isend lahkudes võib teise isendi muuta isaseks või emaseks.
• Keemilised saasteained ja endokriinsed häirijad (näiteks bisfenool A, mõned pestitsiidid) võivad rikkuda hormoonsüsteemi ja viia kromosoomse soo ning fenotüübilise soo ebakõladeni või soolise tasakaalu muutumiseni populatsioonis.

Hermafrodiitsus ja selle vormid

Hermafrodiitsus tähendab, et üks isend kannab mõlema soo suguelundeid või saab toota nii munarakke kui seemnerakke. Olulised erinevused:

• Samasaegne (simultaanne) hermafrodiitsus — isend suudab samaaegselt toimida mõlema soona (näiteks paljud maismaatigi ja mitmed taimed).
• järjestikune (sekventaalne) hermafrodiitsus — isend muudab elu jooksul sugu:
  • protandria (meheks enne naist) — näiteks mõned kalad;
  • protogüünia (naine enne meest) — samuti levinud kaladel.

Inimeste puhul: erinevused ja meditsiinilised aspektid

Inimestel on sugupoole määramisel tavaliselt geneetiline aluselement (XX/XY süsteem), kuid on olemas mitmeid seisundeid — tuntud kui differences (or disorders) of sex development (DSD) — kus kromosoomid, hormoonid või suguelundid ei vasta tüüpilisele XX/XY- ja fumtoübilisele tolmsele jaotusele. Näited:

• Androgeenide tundlikkuse sündroom (AIS) — XY-individuaalil võib keha olla osaliselt või täielikult tundlik testosteroni suhtes, mis mõjutab suguelundite välisvormi.
• Kongenitaalne nefriaal-adrenaalne hüperplaasia (CAH) — võib põhjustada liigset androgeenide tootmist XX-individuaalidel.

Ökoloogilised ja evolutsioonilised tagajärjed

Sugupoole määramise viis mõjutab populatsioonide dünaamikat, paljunemisstrateegiaid ja evolutsioonilist vastuvõtlikkust. Näiteks:

• Keskkütte muutused (nt kliimasoojenemine) võivad TSD-iga liikide puhul põhjustada soolise tasakaalu nihkeid, mis ohustavad viljakust ja populatsiooni püsivust.
• Hermafrodiitsus võib olla kohane strateegia harvaesinevate liigikaaslaste juures või liikide puhul, kus paaritumisvõimalused on piiratud.

Kokkuvõte

Sugupoole määramine on mitmekesine protsess, mida võivad juhtida geneetilised mehhanismid, keskkonnategurid või mõlema kombinatsioon. Hermafrodiitsus ja sooline paindlikkus on looduses levinud strateegiad, mis aitavad liikidel kohaneda konkreetsete ökoloogiliste tingimustega. Inimeste ja teiste liikide puhul on mõistmine tähtis nii teadusuuringute, meditsiini kui looduskaitse jaoks.

Määramine keskkonna poolt

Paljude liikide puhul määravad sugu arengu ajal kogetud keskkonnategurid. Paljudel roomajatel on temperatuurist sõltuv soo määramine. Temperatuur, mida embrüod oma arengu ajal kogevad, määrab organismi soo. Näiteks mõnedel kilpkonnadel tekivad isased isasloomad madalamal inkubatsioonitemperatuuril kui emased; see kriitiliste temperatuuride erinevus võib olla vaid 1-2 °C.

Paljud kalad vahetavad elu jooksul sugu. Seda nähtust nimetatakse järjestikuseks hermafroditismiks. Klounkalade puhul on väiksemad kalad isased ja rühma domineeriv ja suurim kala muutub emaseks. Paljude kalade puhul on vastupidi - enamik kalu on sündides emased ja muutuvad teatud suuruse saavutamisel isasteks. Järjestikused hermafrodiidid võivad elu jooksul toota mõlemat tüüpi sugurakke, kuid igal ajahetkel on nad kas emased või isased.

Mõnel sõnajalal on vaikimisi sugu hermafrodiit, kuid sõnajalad, mis kasvavad varem hermafrodiite kasvatanud pinnases, on hormoonide mõjul jäänud arenema isaseks.

Klounkalad on algselt isased; rühma suurimast kalast saab emane.

Geneetiline määramine

Kõige tavalisem viis sugu määramiseks on geenid. Nii määratakse organismi sugu kindlaks genoomi järgi, mille ta saab. Sugupoolte arengut mõjutavad alleelid võivad asuda või mitte asuda samal kromosoomil. Kui nad on, nimetatakse seda kromosoomi sugukromosoomiks ja sellel olevaid geene "sooga seotud". Sugu määratakse kas selle järgi, et on olemas sugukromosoom (mis võib puududa), või nende arvu järgi. Kuna geneetiline sugu määratakse kindlaks kromosoomide vastavuse alusel, on tavaliselt sama palju isaseid ja emaseid järeltulijaid.

Erinevad geneetilised süsteemid

Inimesel ja teistel imetajatel on XY-sugupoole määramise süsteem: Y-kromosoom kannab meheliku arengu eest vastutavaid tegureid. Y-kromosoomi puudumisel on vaikimisi sugu naissugu. XX-imetajad on emased ja XY-imetajad on isased. XY-sugupoolte määramise süsteemi leidub ka teistel organismidel, sealhulgas harilikul puuviljakärbsel ja mõnel taimel. Mõnel juhul, sealhulgas puuviljakärbsel, määrab sugu pigem X-kromosoomide arv kui Y-kromosoomi olemasolu.

Lindudel on süsteem, mis töötab vastupidi: Seda nimetatakse ZW-sugupoolte määramise süsteemiks. W-kromosoomil on emasloomade arenguks vajalikud tegurid. Vaikimisi (kui see kromosoom puudub) on organism isane. Sel juhul on ZZ isendid isased ja ZW isased. Enamikul liblikatest ja koikidel on samuti ZW-sugupoolte määramise süsteem. Nii XY- kui ka ZW-süsteemi puhul on kriitilisi tegureid kandev sugukromosoom sageli oluliselt väiksem, kandes vähe rohkem kui konkreetse soo arengu käivitamiseks vajalikke geene.

Paljud putukad kasutavad sugu määramise süsteemi, mis põhineb sugukromosoomide arvul. Seda nimetatakse XX/XO sugupoole määramiseks - O tähistab sugukromosoomi puudumist. Kõik teised kromosoomid on neil organismidel diploidsed, kuid organismid võivad pärida ühe või kaks X-kromosoomi. Näiteks ühe X-kromosoomiga putukad arenevad isasloomadena, samas kui kahe X-kromosoomiga putukad arenevad emasloomadena. Nematoodil C. elegans on enamik ussidest iseeneslikult viljastuvad XX hermafrodiidid, kuid aeg-ajalt tekitavad kromosoomide pärimise kõrvalekalded regulaarselt ainult ühe X-kromosoomiga isendeid - need XO-isendid on viljakad isased (ja pooled nende järglastest on isased).

Teised putukad, sealhulgas mesilased ja sipelgad, kasutavad haploid-diploidset sugupoolte määramise süsteemi. Sellisel juhul on diploidsed isendid üldiselt emased ja haploidsed isendid (mis arenevad viljastamata munadest) isased. Selle sugupoolte määramise süsteemi tulemuseks on väga kallutatud sugupoolte suhe, kuna järglaste sugu määratakse pigem viljastamise kui kromosoomide valiku teel meioosi käigus.

Kõrvalekalded

Mõnikord tekib organismil nii isas- kui ka emasloomade välimus. Siis on tegemist intersugupoolega ja see on haruldane. Kuigi selliseid organisme võib nimetada hermafrodiitideks, ei ole see õige, sest interseksuaalsete isendite puhul on kas isane või emane aspekt steriilne.

Nagu inimestel ja teistel imetajatel, on ka harilikul puuviljakärbsel XY-sugu.

Otsing