Σύστημα φυλοκαθορισμού
Ο καθορισμός του φύλου είναι μια διαδικασία ανάπτυξης με την οποία καθορίζεται το φύλο ενός ατόμου. Το φύλο είναι μια μέθοδος αναπαραγωγής που είναι ευρέως διαδεδομένη στα έμβια όντα. Απαιτεί δύο άτομα του ίδιου είδους.
Συνήθως, τα δύο φύλα είναι χωριστά. Το φύλο μπορεί να προσδιοριστεί με έναν από τους δύο τρόπους:
- Γενετικά, με τα γονίδια και τα χρωμοσώματα που κληρονομεί ο οργανισμός από τους γονείς του.
- Περιβαλλοντικά, από κάποιον εξωτερικό παράγοντα που δρα ως έναυσμα για την ανάπτυξη.
Όταν και τα δύο φύλα εμφανίζονται στο ίδιο άτομο, το άτομο αυτό είναι ερμαφρόδιτο. Ερμαφρόδιτα συστήματα απαντώνται σε ορισμένα ζώα, για παράδειγμα σε σαλιγκάρια, και στα περισσότερα ανθοφόρα φυτά.
Καθορισμός από το περιβάλλον
Για πολλά είδη, το φύλο καθορίζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες που βιώνονται κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Σε πολλά ερπετά ο καθορισμός του φύλου εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία που βιώνουν τα έμβρυα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξής τους καθορίζει το φύλο του οργανισμού. Σε ορισμένες χελώνες, για παράδειγμα, τα αρσενικά παράγονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες επώασης από ό,τι τα θηλυκά- αυτή η διαφορά στις κρίσιμες θερμοκρασίες μπορεί να είναι μόλις 1-2 °C.
Πολλά ψάρια αλλάζουν φύλο κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διαδοχικός ερμαφροδιτισμός. Στα ψάρια κλόουν, τα μικρότερα ψάρια είναι αρσενικά και το κυρίαρχο και μεγαλύτερο ψάρι σε μια ομάδα γίνεται θηλυκό. Σε πολλά λαβράκια ισχύει το αντίθετο - τα περισσότερα ψάρια είναι θηλυκά κατά τη γέννησή τους και γίνονται αρσενικά όταν φτάσουν σε ένα ορισμένο μέγεθος. Οι διαδοχικοί ερμαφρόδιτοι μπορεί να παράγουν και τους δύο τύπους γαμετών κατά τη διάρκεια της ζωής τους, αλλά σε κάθε δεδομένη στιγμή είναι είτε θηλυκοί είτε αρσενικοί.
Σε ορισμένες φτέρες το προκαθορισμένο φύλο είναι ερμαφρόδιτο, αλλά οι φτέρες που αναπτύσσονται σε έδαφος που έχει προηγουμένως υποστηρίξει ερμαφρόδιτους επηρεάζονται από τις ορμόνες που παραμένουν για να αναπτυχθούν ως αρσενικά.
Τα ψάρια κλόουν είναι αρχικά αρσενικά- το μεγαλύτερο ψάρι σε μια ομάδα γίνεται θηλυκό.
Γενετικός προσδιορισμός
Ο πιο συνηθισμένος τρόπος προσδιορισμού του φύλου είναι τα γονίδια. Με αυτόν τον τρόπο, το φύλο ενός οργανισμού καθορίζεται από το γονιδίωμα που λαμβάνει. Τα αλληλόμορφα που επηρεάζουν τη σεξουαλική ανάπτυξη μπορεί να βρίσκονται ή να μην βρίσκονται στο ίδιο χρωμόσωμα. Εάν είναι, το χρωμόσωμα αυτό ονομάζεται χρωμόσωμα φύλου και τα γονίδια που βρίσκονται σε αυτό ονομάζονται "συνδεδεμένα με το φύλο". Το φύλο καθορίζεται είτε από το γεγονός ότι υπάρχει ένα φυλετικό χρωμόσωμα (το οποίο μπορεί να λείπει), είτε από τον αριθμό τους. Επειδή ο γενετικός προσδιορισμός του φύλου καθορίζεται από την αντιστοίχιση των χρωμοσωμάτων, υπάρχει συνήθως ο ίδιος αριθμός αρσενικών και θηλυκών απογόνων.
Διάφορα γενετικά συστήματα
Οι άνθρωποι και τα άλλα θηλαστικά έχουν ένα σύστημα προσδιορισμού του φύλου XY: το χρωμόσωμα Υ φέρει παράγοντες που είναι υπεύθυνοι για την ανάπτυξη του αρσενικού. Το προεπιλεγμένο φύλο, ελλείψει χρωμοσώματος Υ, είναι το θηλυκό. Τα θηλαστικά XX είναι θηλυκά και τα XY είναι αρσενικά. Ο προσδιορισμός του φύλου XY συναντάται και σε άλλους οργανισμούς, όπως η κοινή μύγα των φρούτων και ορισμένα φυτά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, συμπεριλαμβανομένης της φρουτόμυγας, είναι ο αριθμός των χρωμοσωμάτων Χ που καθορίζει το φύλο και όχι η παρουσία χρωμοσώματος Υ.
Τα πουλιά έχουν ένα σύστημα που λειτουργεί αντίστροφα: Ονομάζεται σύστημα προσδιορισμού φύλου ZW. Το χρωμόσωμα W έχει παράγοντες για την ανάπτυξη των θηλυκών. Από προεπιλογή (αν το χρωμόσωμα λείπει), ο οργανισμός θα είναι αρσενικός., Σε αυτή την περίπτωση, τα άτομα ZZ είναι αρσενικά και τα ZW είναι θηλυκά. Η πλειονότητα των πεταλούδων και των σκώρων έχουν επίσης σύστημα προσδιορισμού φύλου ZW. Τόσο στα συστήματα προσδιορισμού φύλου XY όσο και στα συστήματα προσδιορισμού φύλου ZW το χρωμόσωμα φύλου που φέρει τους κρίσιμους παράγοντες είναι συχνά σημαντικά μικρότερο, μεταφέροντας ελάχιστα περισσότερα από τα γονίδια που είναι απαραίτητα για την ενεργοποίηση της ανάπτυξης ενός συγκεκριμένου φύλου.
Πολλά έντομα χρησιμοποιούν ένα σύστημα προσδιορισμού του φύλου που βασίζεται στον αριθμό των χρωμοσωμάτων φύλου. Αυτό ονομάζεται προσδιορισμός φύλου XX/XO - το Ο υποδηλώνει την απουσία του φυλετικού χρωμοσώματος. Όλα τα άλλα χρωμοσώματα στους οργανισμούς αυτούς είναι διπλοειδή, αλλά οι οργανισμοί μπορεί να κληρονομήσουν ένα ή δύο χρωμοσώματα Χ. Στους γρύλους, για παράδειγμα, τα έντομα με ένα μόνο χρωμόσωμα Χ αναπτύσσονται ως αρσενικά, ενώ εκείνα με δύο αναπτύσσονται ως θηλυκά. Στον νηματώδη C. elegans τα περισσότερα σκουλήκια είναι αυτογονιμοποιούμενοι ερμαφρόδιτοι ΧΧ, αλλά περιστασιακά ανωμαλίες στην κληρονομικότητα των χρωμοσωμάτων δημιουργούν τακτικά άτομα με ένα μόνο χρωμόσωμα Χ - αυτά τα άτομα ΧΟ είναι γόνιμα αρσενικά (και οι μισοί απόγονοί τους είναι αρσενικοί).
Άλλα έντομα, όπως οι μέλισσες και τα μυρμήγκια, χρησιμοποιούν ένα σύστημα προσδιορισμού φύλου απλοειδούς-διπλοειδούς. Στην περίπτωση αυτή τα διπλοειδή άτομα είναι γενικά θηλυκά και τα απλοειδή άτομα (που αναπτύσσονται από μη γονιμοποιημένα αυγά) είναι αρσενικά. Αυτό το σύστημα προσδιορισμού φύλου έχει ως αποτέλεσμα μια εξαιρετικά μεροληπτική αναλογία φύλου, καθώς το φύλο των απογόνων καθορίζεται από τη γονιμοποίηση και όχι από την επιλογή των χρωμοσωμάτων κατά τη μειόζη.
Ανωμαλίες
Μερικές φορές ένας οργανισμός αναπτύσσει την εμφάνιση τόσο αρσενικών όσο και θηλυκών. Τότε πρόκειται για ίντερσεξ και είναι σπάνιο φαινόμενο. Παρόλο που οι οργανισμοί αυτοί μπορεί να αποκαλούνται ερμαφρόδιτοι, αυτό δεν είναι σωστό, διότι στα ίντερσεξ άτομα είτε η αρσενική είτε η θηλυκή όψη είναι στείρα.
Όπως οι άνθρωποι και άλλα θηλαστικά, η κοινή μύγα των φρούτων έχει σύστημα προσδιορισμού του φύλου XY.
