Система определения пола ZW
Часть серии о |
Секс |
---|
Биологические термины |
Половое размножение |
Сексуальность |
Сексуальная система |
Система определения пола ZW — это хромосомная система, определяющая пол потомства у птиц , некоторых рыб и ракообразных, таких как гигантская речная креветка , некоторых насекомых (включая бабочек и мотыльков ), шистосомного семейства плоских червей и некоторых рептилий, например большинство змей, ящериц-лацертид и варанов, включая варанов Комодо . Он также присутствует у некоторых растений, где, вероятно, несколько раз развивался независимо. [1] Буквы Z и W используются для отличия этой системы от системы определения пола XY . В системе ZW женщины имеют пару несходных ZW -хромосом , а мужчины — две сходные ZZ- хромосомы .
В отличие от системы определения пола XY и системы определения пола X0 , где пол определяет сперматозоид , в системе ZW яйцеклетка пол потомства определяет . Самцы относятся к гомогаметному полу (ZZ), а самки — к гетерогаметному полу (ZW). Z-хромосома крупнее и содержит больше генов, подобно Х-хромосоме в системе XY.
Значение систем ZW и XY
[ редактировать ]Между ZW-хромосомами птиц и XY-хромосомами млекопитающих нет общих генов. [2] и при сравнении курицы и человека Z-хромосома оказывается похожей на аутосомную хромосому 9 у человека. Было высказано предположение, что системы определения пола ZW и XY не имеют общего происхождения, но что половые хромосомы произошли от аутосомных хромосом общего предка . Считается, что эти аутосомы развили локусы, определяющие пол, которые в конечном итоге развились в соответствующие половые хромосомы после подавления рекомбинации между хромосомами (X и Y или Z и W). [3]
Утконос млекопитающее , , однопроходное имеет систему из пяти пар XY-хромосом. Они образуют множественную цепь за счет гомологичных участков мужского мейоза и в конечном итоге разделяются на XXXXX-сперматозоид и YYYYY-сперматозоид. Птичья Z-образная пара появляется на противоположных концах цепи. Участки, гомологичные Z-хромосоме птиц, разбросаны по X3 и X5. [4] : инжир. 5 Хотя система определения пола не обязательно связана с системой определения пола птиц и определенно не с системой определения пола териевых млекопитающих , сходство, по крайней мере, позволило сделать вывод, что у млекопитающих половые хромосомы развивались дважды. [5] Предыдущее сообщение о том, что у утконоса есть Х-хромосомы, подобные Х-хромосомам териевых млекопитающих, теперь считается ошибкой. [6]
Птица и змея ZW не связаны между собой, поскольку произошли от разных аутосом. [7] Однако птичьи хромосомы утконоса могут указывать на то, что предки змей имели птичью систему ZW. [6]
По видам
[ редактировать ]У птиц
[ редактировать ]Хотя обширных исследований других организмов с системой определения пола ZW не проводилось, в 2007 году исследователи объявили, что половые хромосомы кур и зебровых амадин не демонстрируют какого-либо типа дозовой компенсации по всей хромосоме , а вместо этого, похоже, компенсируют дозу. на основе ген за геном. [8] [9] Считается, что определенные участки Z-хромосомы курицы, такие как область MHM , демонстрируют региональную дозовую компенсацию, хотя исследователи утверждают, что эта область на самом деле не представляет собой локальную дозовую компенсацию. [10] [11] Дальнейшие исследования расширили список птиц, у которых не наблюдается какой-либо компенсации дозы по всей хромосоме, до ворон и бескилевых, что означает, что все хромосомы птиц не имеют компенсации дозы по всей хромосоме. [12] [13] В половых хромосомах птиц наблюдалась как транскрипционная, так и трансляционная компенсация дозы, специфичная для генов. [14] Кроме того, было предложено участие микроРНК, ориентированных на пол, для компенсации присутствия двух Z-хромосом у самцов птиц. [15]
Неизвестно, может ли быть так, что наличие W-хромосомы индуцирует женские черты, или вместо этого дупликация Z-хромосомы индуцирует мужские черты; в отличие от млекопитающих, ни одна птица с двойной W-хромосомой (ZWW) или одиночной Z-хромосомой (Z0) не была удовлетворительно зарегистрирована. Однако известно, что удаление или повреждение яичников самок птиц может привести к развитию оперения самцов, что позволяет предположить, что женские гормоны подавляют проявление мужских признаков у птиц. [16] Кажется возможным, что любое из этих состояний может вызвать гибель эмбриона или что обе хромосомы могут отвечать за выбор пола. [17] [ нужен лучший источник ] Одним из возможных генов, которые могут определять пол птиц, является ген DMRT1 . Исследования показали, что для определения мужского пола необходимы две копии гена. [14] [18]
Система определения пола ZW позволяет создавать цыплят по половому признаку, у которых цвет при вылуплении различается в зависимости от пола, что упрощает процесс определения пола цыплят.
У змей
[ редактировать ]W-хромосомы змей демонстрируют разные уровни распада по сравнению с их Z-хромосомами. Это позволяет отслеживать сокращение W-хромосом (аналогично сокращению Y-хромосом) путем сравнения видов. Картирование конкретных генов показывает, что система змей отличается от системы птиц. Пока неизвестно, какой ген у змей определяет пол. Одна вещь, которая бросалась в глаза, это то, что у питонов наблюдаются небольшие признаки «W-сжатия». [7]
удавов и питонов Теперь известно, что семейства , вероятно, имеют систему определения пола XY . [19] Интерес к изучению этого возник у членов семьи женского пола, способных к партеногенезу или производству потомства без спаривания. В 2010 году в дикой природе была обнаружена самка удава , которая произвела таким образом 22 потомства женского пола. К тому времени предполагалось, что такой паттерн создается хромосомами WW. [20] Python bivittatus и Boa Imperator также производят потомство только женского пола; специфичный для мужчин, их геномы имеют одиночный нуклеотидный полиморфизм, который можно идентифицировать с помощью расщепления ферментами рестрикции . Однако их хромосомное происхождение различается: XY Python похож на ZW других змей, а XY Боа соответствует микрохромосомам других змей. [21] Модель, состоящая только из самок, отличается от партеногенов ZW Colubroidean , которые всегда производят потомство мужского пола (ZZ). [22]
В мотыльках и бабочках
[ редактировать ]У чешуекрылых (мотыльков и бабочек) самки могут иметь Z, ZZW или ZZWW. [23]
В шистосомах
[ редактировать ]Семейство Schistosomatidae , обычно называемое кровяными сосальщиками, представляет собой мелких паразитических плоских червей, обитающих в кровеносных сосудах мочевого пузыря, печени, кишечника и других органах птиц и млекопитающих. Это единственное гетероморфное по половому признаку семейство среди класса трематод , и для завершения своего жизненного цикла они зависят от сохранения биохимической пары в копуле. [24] Гетерогаметные половые хромосомы у самок девяти видов шистосом были впервые описаны генетиком Маргарет Мензель и паразитологом Робертом Б. Шортом из Университета штата Флорида в 1960 году. [25] [26] Различие половых хромосом отмечалось на стадии пахитены профазы мейоза.
У черепах
[ редактировать ]Черепахи Trionychidae обладают системой определения пола ZZ-ZW, которая возникла где-то между началом юрского периода и ранним меловым периодом. [27]
В растениях
[ редактировать ]Известно , что среди примерно 5% видов растений, имеющих отдельные мужские и женские особи ( раздельнополые ), некоторые имеют ZW-систему определения пола. К ним относятся фисташки , несколько видов клубники, таких как Fragaria Virginiana и Fragaria chiloensis , а также несколько видов ивы, включая Salix viminalis и Salix purpurea . [1] [28]
См. также
[ редактировать ]- Половая дифференциация (человек)
- Вторичный половой признак
- Y-хромосомный Адам
- Определение пола в Силене
- Система определения пола
- Половая дифференциация
- Гаплодиплоидная система определения пола
- Система определения пола XY
- Система определения пола XO
- Система определения пола ZO
- Определение пола в зависимости от температуры
- Х-хромосома
- Y-хромосома
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Чжоу, Ран; Макайя-Санс, Дэвид; Карлсон, Крейг Х.; еще тринадцать и (14 февраля 2020 г.). «Половая хромосома ивы демонстрирует конвергентную эволюцию сложных палиндромных повторов» . Геномная биология . 21 (1): 38. дои : 10.1186/s13059-020-1952-4 . ПМК 7023750 . ПМИД 32059685 .
- ^ Стиглек Р., Эзаз Т., Грейвс Дж. А. (2007). «Новый взгляд на эволюцию половых хромосом птиц». Цитогенет. Геном Рез . 117 (1–4): 103–9. дои : 10.1159/000103170 . ПМИД 17675850 . S2CID 12932564 .
- ^ Эллегрен, Ганс (1 марта 2011 г.). «Эволюция половых хромосом: недавний прогресс и влияние мужской и женской гетерогаметии». Обзоры природы Генетика . 12 (3): 157–166. дои : 10.1038/nrg2948 . ISSN 1471-0056 . ПМИД 21301475 . S2CID 21098648 .
- ^ Дикин, Дж. Э.; Грейвс, Дж.А.; Ренс, В. (2012). «Эволюция сумчатых и однопроходных хромосом» . Цитогенетические и геномные исследования . 137 (2–4): 113–29. дои : 10.1159/000339433 . hdl : 1885/64794 . ПМИД 22777195 .
- ^ Кортес, Диего; Марин, Рэй; Толедо-Флорес, Дебора; Фруаво, Лор; Лихти, Анжелика; Уотерс, Пол Д.; Грюцнер, Франк; Кассманн, Хенрик (24 апреля 2014 г.). «Происхождение и функциональная эволюция Y-хромосом у млекопитающих». Природа . 508 (7497): 488–493. Бибкод : 2014Natur.508..488C . дои : 10.1038/nature13151 . ПМИД 24759410 . S2CID 4462870 .
- ^ Jump up to: а б Вейрунес Ф., Уотерс П.Д., Митке П. и др. (2008). «Птичьи половые хромосомы утконоса предполагают недавнее происхождение половых хромосом млекопитающих» . Геномные исследования . 18 (6): 965–973. дои : 10.1101/гр.7101908 . ПМК 2413164 . ПМИД 18463302 .
- ^ Jump up to: а б Мацубара, К; Таруи, Х; Ториба, М; Ямада, К; Нисида-Умехара, C; Агата, К; Мацуда, Ю (28 ноября 2006 г.). «Доказательства различного происхождения половых хромосом у змей, птиц и млекопитающих и поэтапная дифференциация половых хромосом змей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (48): 18190–5. дои : 10.1073/pnas.0605274103 . ПМЦ 1838728 . ПМИД 17110446 .
- ^ Эллегрен, Ганс; Халтин-Розенберг, Лина; Брунстрем, Бьёрн; Денкер, Леннарт; Култима, Ким; Шольц, Биргер (20 сентября 2007 г.). «Столкнулись с неравенством: у кур нет общей дозовой компенсации сцепленных с полом генов» . БМК Биология . 5 (1): 40. дои : 10.1186/1741-7007-5-40 . ISSN 1741-7007 . ПМК 2099419 . ПМИД 17883843 .
- ^ Ито, Юичиро; Меламед, Эстер; Ян, Ся; Кампф, Кэти; Ван, Сюзанна; Йехья, Надир; Ван Нас, Атила; Реплогл, Кирстин; Бэнд, Марк Р. (1 января 2007 г.). «Компенсация дозы менее эффективна у птиц, чем у млекопитающих» . Журнал биологии . 6 (1): 2. doi : 10.1186/jbiol53 . ISSN 1475-4924 . ПМЦ 2373894 . ПМИД 17352797 .
- ^ Мэнк, Дж. Э.; Эллегрен, Х. (1 марта 2009 г.). «Вся компенсация дозы является локальной: ген за геном регулирует экспрессию экспрессии в зависимости от пола на Z-хромосоме курицы» . Наследственность . 102 (3): 312–320. дои : 10.1038/hdy.2008.116 . ISSN 1365-2540 . ПМИД 18985062 .
- ^ Мэнк, Джудит Э .; Хоскен, Дэвид Дж.; Веделл, Нина (1 августа 2011 г.). «Некоторые неудобные истины о компенсации дозы половых хромосом и потенциальной роли сексуального конфликта». Эволюция . 65 (8): 2133–2144. дои : 10.1111/j.1558-5646.2011.01316.x . ISSN 1558-5646 . ПМИД 21790564 . S2CID 43470911 .
- ^ Вольф, Йохен Б.В.; Брык, Ярослав (1 февраля 2011 г.). «Общее отсутствие глобальной компенсации дозировки в системах ZZ/ZW? Расширение перспектив с помощью RNA-seq» . БМК Геномика . 12 (1): 91. дои : 10.1186/1471-2164-12-91 . ISSN 1471-2164 . ПМК 3040151 . ПМИД 21284834 .
- ^ Адольфссон, София; Эллегрен, Ганс (1 апреля 2013 г.). «Отсутствие дозовой компенсации сопровождает остановленную стадию эволюции половых хромосом у страусов» . Молекулярная биология и эволюция . 30 (4): 806–810. дои : 10.1093/molbev/mst009 . ISSN 0737-4038 . ПМЦ 3603317 . ПМИД 23329687 .
- ^ Jump up to: а б Уэббинг, Северин; Концер, Энн; Сюй, Луохао; Бэкстрем, Никлас; Брунстрем, Бьёрн; Бергквист, Йонас; Эллегрен, Ганс (24 июня 2015 г.). «Количественная масс-спектрометрия выявляет частичную трансляционную регуляцию дозовой компенсации у кур» . Молекулярная биология и эволюция . 32 (10): 2716–25. дои : 10.1093/molbev/msv147 . ISSN 0737-4038 . ПМЦ 4576709 . ПМИД 26108680 .
- ^ Варнефорс, Мария; Мессингер, Катарина; Халберт, Жан; Студер, Таня; Вандеберг, Джон Л.; Линдгрен, Иса; Фаллахшахруди, Амир; Дженсен, Пер; Кассманн, Хенрик (27 октября 2017 г.). «Экспрессия микроРНК в зависимости от пола у млекопитающих и птиц раскрывает основные регуляторные механизмы и роль в дозовой компенсации» . Геномные исследования . 27 (12): 1961–1973. дои : 10.1101/гр.225391.117 . ПМК 5741053 . ПМИД 29079676 .
- ^ Грейвс, Дж. А. М. (2003). «Секс и смерть птиц: модель дозовой компенсации, прогнозирующая летальность анеуплоидов половых хромосом» . Цитогенетические и геномные исследования . 101 (3–4): 278–282. дои : 10.1159/000074349 . ISSN 1424-859X . ПМИД 14684995 . S2CID 24824551 . Архивировано из оригинала 26 октября 2020 года . Проверено 21 октября 2020 г.
- ^ Смит Калифорния, Резлер К.Н., Хадсон QJ, Синклер А.Х. (2007). «Определение пола птиц: что, когда и где?». Цитогенет. Геном Рез . 117 (1–4): 165–73. дои : 10.1159/000103177 . ПМИД 17675857 . S2CID 16436279 .
- ^ Наурин, Сара; Ханссон, Бенгт; Бенш, Стаффан; Хассельквист, Деннис (1 января 2010 г.). «Почему компенсация дозы различается между таксонами XY и ZW?». Тенденции в генетике . 26 (1): 15–20. дои : 10.1016/j.tig.2009.11.006 . ISSN 0168-9525 . ПМИД 19963300 .
- ^ Эмерсон, Джей-Джей (август 2017 г.). «Эволюция: сдвиг парадигмы в генетике половых хромосом змей» . Современная биология . 27 (16): 800–803 рэнда. Бибкод : 2017CBio...27.R800E . дои : 10.1016/j.cub.2017.06.079 . ПМИД 28829965 .
- ^ «Удав рождает детей без отца» . Новости ЦБК . 3 ноября 2010 г. Архивировано из оригинала 17 февраля 2021 г. Проверено 3 ноября 2010 г.
- ^ Гэмбл, Тони; Касто, Тодд А.; Нильсен, Стюарт В.; Бэнкс, Джейсон Л.; Кард, Дарен К.; Шильд, Дрю Р.; Шуэтт, Гордон В.; Бут, Уоррен (24 июля 2017 г.). «Открытие половых хромосом XY у удава и питона» . Современная биология . 27 (14): 2148–2153.e4. Бибкод : 2017CBio...27E2148G . дои : 10.1016/j.cub.2017.06.010 . ISSN 1879-0445 . ПМИД 28690112 . Архивировано из оригинала 28 апреля 2019 года . Проверено 24 января 2019 г.
- ^ Бут, Уоррен; Шуэтт, Гордон В. (24 декабря 2015 г.). «Новая филогенетическая картина партеногенеза у змей» . Биологический журнал Линнеевского общества . 118 (2): 172–186. дои : 10.1111/bij.12744 . ISSN 0024-4066 .
- ^ Маджерус М.Э. (2003). Сексуальные войны: гены, бактерии и предвзятое соотношение полов . Издательство Принстонского университета. п. 59. ИСБН 978-0-691-00981-0 .
- ^ Аткинсон, Кристин Х.; Аткинсон, Берр Г. (31 января 1980 г.). «Биохимические основы непрерывного совокупления самок Schistosoma mansoni». Природа . 118 (2): 478–479. Бибкод : 1980Natur.283..478A . дои : 10.1038/283478a0 . ПМИД 7352026 . S2CID 4337699 .
- ^ Мензель, Маргарет Ю .; Коротко, Роберт Б. (1960). «Пахитенные хромосомы трех видов шистосом: половые и аутосомные биваленты у самцов и самок». Журнал наследственности . 51 (1): 3–12. doi : 10.1093/oxfordjournals.jhered.a106943 .
- ^ Шорт, Роберт Б.; Мензель, Маргарет Ю. (1960). «Хромосомы девяти видов шистосом». Журнал паразитологии . 46 (3): 273–287. дои : 10.2307/3275488 . JSTOR 3275488 . ПМИД 14446186 .
- ^ Ровацос, Михаил; Пращаг, Питер; Фриц, Уве; Кратохвшл, Лукаш (10 февраля 2017 г.). «Стабильные половые хромосомы мелового периода позволяют определить молекулярный пол у мягкопанцирных черепах (Testudines: Trionychidae)» . Научные отчеты . 7 (1): 42150. Бибкод : 2017НатСР...742150Р . дои : 10.1038/srep42150 . ISSN 2045-2322 . ПМК 5301483 . ПМИД 28186115 .
- ^ Чарльзуорт, Дебора (2015). «Половые хромосомы растений» . Ежегодный обзор биологии растений . 67 : 397–420. doi : 10.1146/annurev-arplant-043015-111911 . ПМИД 26653795 . Архивировано из оригинала 24 апреля 2021 года . Проверено 8 декабря 2020 г.
СМИ, связанные с системой определения пола ZW, на Викискладе?