Jump to content

Определение пола по окружающей среде

Пол зеленой ложки Bonellia viridis , морского кольчатого червя , зависит от того, где личинки выходят на берег (показана самка).

Определение пола в условиях окружающей среды - это установление пола с помощью негенетического сигнала, такого как доступность питательных веществ, наблюдаемого в течение дискретного периода после оплодотворения. [ 1 ] Факторы окружающей среды, которые часто влияют на определение пола во время развития или полового созревания, включают интенсивность света и фотопериод, температуру, доступность питательных веществ и феромоны, выделяемые окружающими растениями или животными. Это контрастирует с генотипическим определением пола , которое устанавливает пол при оплодотворении с помощью генетических факторов, таких как половые хромосомы . При истинном определении пола в окружающей среде, как только пол определен, он фиксируется и не может быть снова переключен. Определение пола в условиях окружающей среды отличается от некоторых форм последовательного гермафродитизма , при котором пол определяется гибко после оплодотворения на протяжении всей жизни организма. [ 2 ]

Адаптивная значимость

[ редактировать ]

Определение пола в условиях окружающей среды похоже на некоторые формы. [ нечеткий ] полового отбора, поскольку зачастую на мужчин и женщин оказывается разное и противоположное селективное давление из-за затрат на воспроизводство. Половой отбор распространен на протяжении всего древа жизни (наиболее известен у птиц); часто приводит к половому диморфизму или различиям в размерах и внешнем виде между полами одного и того же вида. [ 3 ] При определении пола в окружающей среде селективное давление в течение эволюционного времени привело к выбору гибкости в определении пола для оптимизации приспособленности в гетерогенной среде из-за разной стоимости секса у самцов и самок. [ 4 ] Определенные условия окружающей среды по-разному влияют на каждый пол, поэтому было бы полезно стать одним полом, а не другим. [ 5 ] Особенно это актуально для сидячих организмов, которые не могут перейти в другую среду обитания. У растений, например, женская половая функция часто более затратна с энергетической точки зрения, поскольку после оплодотворения они должны использовать значительный запас энергии для производства плодов , семян или спорофитов, тогда как мужские должны производить только сперму (и структуры, содержащие сперматозоиды; антеридиум у бессемянных растений и пыльца семенных растений).

Механизмы

[ редактировать ]

Не имея кодирования генетической информации для отдельных полов, такой как половые хромосомы , люди, которые демонстрируют детерминацию пола в окружающей среде, содержат генетическую информацию, кодирующую оба пола на аутосомах . [ 6 ] В целом, под воздействием определенных факторов окружающей среды эпигенетические изменения приводят к тому, что развивающиеся особи становятся мужчинами или женщинами. Сигналы окружающей среды, которые часто запускают развитие самцов или самок, включают температуру, питательные вещества (или пищу в случае животных) и доступность воды, фотопериод, конкурентный стресс и феромоны особей одного вида. [ 7 ] [ 8 ] Конкретные механизмы и сигналы различаются у разных видов.

Таксономический диапазон

[ редактировать ]

Ракообразные

[ редактировать ]

Gammarus амфипод Ракообразное- Duebeni производит самцов в начале брачного периода, а самок - позже, в ответ на длину светового дня, фотопериода . Поскольку с увеличением размера приспособленность самцов улучшается больше, чем приспособленность самок, определение пола в окружающей среде является адаптивным в этой системе, позволяя самцам пережить более длительный вегетационный период, чем самки. [ 9 ]

Жаберное ракообразное Daphnia magna партеногенетически производит потомство мужского пола в ответ на сочетание трех факторов окружающей среды, а именно: уменьшенного фотопериода осенью, нехватки пищи и повышенной плотности популяции. [ 10 ]

Аннелиды

[ редактировать ]

Bonellia viridis , морской червь, определяет пол в зависимости от местоположения; пол зависит от того, где приземлятся личинки. [ 11 ]

Позвоночные животные

[ редактировать ]
Пол аллигаторов определяется температурой гнезда.

Пол большинства амниотных позвоночных , таких как млекопитающие и птицы, определяется генетически. [ 12 ] Однако у некоторых рептилий определение пола зависит от температуры , причем пол постоянно определяется температурными условиями, возникающими в средней трети эмбрионального развития. [ 13 ] [ 14 ] Пол крокодилов и сфенодонтов определяется исключительно температурой. Напротив, чешуйчатые ( ящерицы и змеи ) и черепахи демонстрируют как генотипическое определение пола, так и определение пола в зависимости от температуры, хотя температурная зависимость гораздо чаще встречается у черепах, чем у чешуйчатых. [ 15 ]

Папоротники

[ редактировать ]
Развивающийся гаметофит папоротника. Находясь на этой незрелой, бесполой стадии, гаметофит папоротника может подвергаться определению пола в зависимости от окружающей среды.

Большинство видов папоротников (за некоторыми исключениями, а именно Salvineales ) гомоспоровые и лишены половых хромосом . Из-за отсутствия генетической информации, кодирующей отдельные полы, каждая спора папоротника способна стать мужским, женским или гермафродитным гаметофитом в зависимости от окружающей среды. [ 16 ] [ 17 ] У многих видов папоротников, включая Ceratopteris richardii , определение пола в окружающей среде связано с системами размножения . [ 18 ] Гаметофиты папоротников демонстрируют большое разнообразие систем размножения, которые можно разделить на ауткроссинг и инбридинг . Чтобы способствовать ауткроссингу, женские гаметофиты выделяют химический феромон, известный как антеридиоген, который контролирует пол близлежащих развивающихся гаметофитов. [ 19 ] Антеридиоген, секретируемый самками, способствует развитию близлежащих бесполых гаметофитов в мужские. Это адаптивный подход, поскольку индуцирование мужественности увеличивает вероятность ауткроссинга , поскольку самцы предоставляют сперму самкам, а не самки становятся гермафродитами (или бисексуалами) и самооплодотворяющимися. Однако, если оплодотворения не происходит, женский гаметофит все равно может стать гермафродитным и самооплодотворяться, если условия способствуют росту, что в конечном итоге приводит к инбридинговой депрессии .

Кроме того, как и у крокодилов, пол гаметофита гомоспоровых папоротников определяется абиотической средой в соответствии с моделью преимущества в размере . В стрессовых условиях (скученность или дефицит питательных веществ) гаметофиты мельчают и развиваются в мужские особи. В более благоприятных условиях произрастания гаметофиты крупнее и развиваются в женские особи. [ 20 ] [ 21 ]

Определение пола папоротников в условиях окружающей среды на основе наличия питательных веществ, света, конкуренции и феромона антеридиогена.
Гаметофиты мха (зеленая фотосинтетическая ткань) и спорофиты (вертикальные коричневые структуры). Наличие множества спорофитов указывает на то, что мох, вероятно, либо однодомный и самооплодотворяющийся, либо двудомный с плодовитыми самцами и самками. Это может быть редкостью, поскольку самки часто побеждают самцов во мхах.

Гаметофиты мхов могут быть бесполыми, женскими, мужскими или гермафродитными , как у папоротников. В отличие от гомоспоровых папоротников, гаметофиты мха могут быть как однодомными, так и двудомными (аналогично однодомным и двудомным у сосудистых растений), при этом большинство изученных двудомных видов демонстрируют генетическое определение пола с помощью системы определения пола половых хромосом УФ. Некоторые виды одноцветных мхов, такие как Splachnum ampullaceum, демонстрируют определение пола в окружающей среде на раннем этапе развития, при слабом освещении, низком pH и низкой доступности питательных веществ, что способствует развитию мужских особей. [ 22 ] В присутствии ауксина , широко распространенного растительного гормона, или гиббереллинов , соединений, подобных антеридиогену в папоротниках, как женские, так и мужские особи вкладывают больше средств в половые структуры ( антеридии и архегонии ). [ 23 ] Определение пола у мха в условиях окружающей среды принципиально отличается от пространственной сегрегации полов, возникновения экологически опосредованных соотношений полов в участках мха, наблюдаемых у сексуально статичных видов мха. Пространственная сегрегация полов у мхов вызвана разной выживаемостью между полами в результате конкурентного преимущества самок мха. [ 24 ] [ 25 ] Это приводит к тому, что в популяциях, где доминируют женщины, поддерживается бесполое размножение и минимальное половое размножение. Напротив, детерминация пола в окружающей среде представляет собой динамическое развитие самок или самцов в различных условиях окружающей среды.

покрытосеменные растения

[ редактировать ]
Цветущий катасетум виридифлавум

Многие покрытосеменные растения демонстрируют последовательный гермафродитизм , что означает, что они могут постоянно менять пол на протяжении всей своей жизни в зависимости от текущих условий и наличия ресурсов для оптимизации приспособленности в каждый сезон цветения. [ 26 ] Но последовательный гермафродитизм и определение пола в окружающей среде не исключают друг друга. Например, Catasetum viridiflavum , эпифит (растение, которое растет на другом растении) семейства Орхидные, демонстрирует последовательный гермафродитизм, при котором более молодые и меньшие особи имеют мужские соцветия , а более старые и более крупные особи имеют женские соцветия, но на выражение пола также сильно влияют интенсивность света. Особи при ярком освещении чаще бывают женского пола, а особи при слабом освещении чаще мужчины, независимо от размера. [ 27 ] [ 28 ] При более ярком освещении особи производят больше этилена — распространенного растительного гормона, который способствует образованию женских цветков.

  1. ^ ДЖАНЗЕН, Ф.Дж.; ФИЛЛИПС, ПК (ноябрь 2006 г.). «Изучение эволюции определения пола в окружающей среде, особенно у рептилий» . Журнал эволюционной биологии . 19 (6): 1775–1784. дои : 10.1111/j.1420-9101.2006.01138.x . ISSN   1010-061X . ПМИД   17040374 . S2CID   15485510 .
  2. ^ Уорнер, Роберт Р. (январь 1975 г.). «Адаптационное значение последовательного гермафродитизма у животных» . Американский натуралист . 109 (965): 61–82. дои : 10.1086/282974 . ISSN   0003-0147 . S2CID   84279130 .
  3. ^ Паркер, Джорджия (1979), «Половой отбор и сексуальный конфликт» , «Половой отбор и репродуктивная конкуренция у насекомых» , Elsevier, стр. 123–166, doi : 10.1016/b978-0-12-108750-0.50010-0 , ISBN  978-0-12-108750-0 , получено 17 ноября 2020 г.
  4. ^ ДеСото, Люсия; Кинтанилья, Луис Г.; Мендес, Маркос (ноябрь 2008 г.). «Определение пола папоротников в окружающей среде: влияние доступности питательных веществ и индивидуальной плотности у Woodwardia radicans» . Журнал экологии . 96 (6): 1319–1327. дои : 10.1111/j.1365-2745.2008.01425.x . ISSN   0022-0477 .
  5. ^ Маккейб, Дж.; Данн, AM (1997). «Адаптационное значение определения пола в окружающей среде у амфипод» . Журнал эволюционной биологии . 10 (4): 515. дои : 10.1007/s000360050039 . ISSN   1010-061X .
  6. ^ Булл, Джей-Джей; Фогт, RC; Балмер, МГ (март 1982 г.). «Наследственность соотношения полов у черепах с определением пола в окружающей среде» . Эволюция . 36 (2): 333–341. дои : 10.2307/2408052 . ISSN   0014-3820 . JSTOR   2408052 . ПМИД   28563174 .
  7. ^ Адамс, Джонатан; Гринвуд, Пол; Нейлор, Кэролайн (март 1987 г.). «Эволюционные аспекты определения пола в окружающей среде» . Международный журнал размножения и развития беспозвоночных . 11 (2): 123–135. дои : 10.1080/01688170.1987.10510273 . ISSN   0168-8170 .
  8. ^ Данн, Элисон М.; Хогг, Джон К.; Келли, Эндрю; Хэтчер, Мелани Дж. (январь 2005 г.). «Два признака определения пола у Gammarus Duebeni: адаптивные изменения в определении пола в окружающей среде?». Лимнология и океанография . 50 (1): 346–353. Бибкод : 2005LimOc..50..346D . дои : 10.4319/lo.2005.50.1.0346 . ISSN   0024-3590 .
  9. ^ Маккейб, Дж.; Данн, AM (1997). «Адаптационное значение определения пола в окружающей среде у амфипод» . Журнал эволюционной биологии . 10 (4): 515–527. дои : 10.1046/j.1420-9101.1997.10040515.x .
  10. ^ Като, Ясухико; Кобаяши, Каору; Ватанабэ, Хадзиме; Игучи, Тайсен (2011). «Определение пола в окружающей среде у бранхиопод ракообразных Daphnia magna: глубокая консервация гена двойного пола в пути определения пола» . ПЛОС Генетика . 7 (3): 1–12. дои : 10.1371/journal.pgen.1001345 . ПМК   3063754 . ПМИД   21455482 .
  11. ^ Гилберт, Скотт (2006). Биология развития (8-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. п. 552 . ISBN  9780878932504 .
  12. ^ Джеймс Дж. Булл (1983). Эволюция механизмов определения пола . Менло-Парк, Калифорния : Бенджамин Каммингс . ISBN  978-0-201-11242-9 .
  13. ^ Фредрик Дж. Янзен; Гэри Л. Паукстис (1991). «Определение пола у рептилий в окружающей среде: экология, эволюция и дизайн эксперимента». Ежеквартальный обзор биологии . 66 (2): 149–179. дои : 10.1086/417143 . JSTOR   2830229 . ПМИД   1891591 . S2CID   35956765 .
  14. ^ Николь Валенсуэла; Валентин А. Лэнс, ред. (2004). Температурно-зависимое определение пола у позвоночных . Смитсоновский институт . ISBN  978-1-58834-203-4 .
  15. ^ Янзен, Фредрик Дж.; Кренц, Джеймс Г. (2004). «Филогенетика: что было первым, ТСД или ГСД?». В Николь Валенсуэле; Валентин А. Лэнс (ред.). Определение пола у позвоночных в зависимости от температуры (PDF) . Смитсоновский институт . стр. 121–130. ISBN  978-1-58834-203-4 . Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 г. Проверено 26 февраля 2011 г.
  16. ^ Гудно, Тейлор Т.; Хилл, Джеффри П.; Ахо, Кен (апрель 2016 г.). «Влияние изменения молярности и стехиометрии углерода, азота и фосфора на определение пола у папоротника Ceratopteris richardii» . Ботаника . 94 (4): 249–259. дои : 10.1139/cjb-2015-0187 . ISSN   1916-2790 .
  17. ^ ДеСото, Люсия; Кинтанилья, Луис Г.; Мендес, Маркос (ноябрь 2008 г.). «Определение пола папоротников в окружающей среде: влияние доступности питательных веществ и индивидуальной плотности у Woodwardia radicans» . Журнал экологии . 96 (6): 1319–1327. дои : 10.1111/j.1365-2745.2008.01425.x . ISSN   0022-0477 .
  18. ^ Гудно, Тейлор Т.; Хилл, Джеффри П. (20 мая 2018 г.). «Пластичность распределения женских репродуктивных ресурсов зависит от наличия или отсутствия предшествующего определения пола в окружающей среде у Ceratopteris richardii» . Экология и эволюция . 8 (12): 6133–6143. дои : 10.1002/ece3.4159 . ISSN   2045-7758 . ПМК   6024121 . ПМИД   29988448 .
  19. ^ Чиу, Вэнь-Лян; Фаррар, Дональд Р. (май 1997 г.). «Продукция антеридиогена и реакция у видов Polypodiaceae» . Американский журнал ботаники . 84 (5): 633–640. дои : 10.2307/2445900 . ISSN   0002-9122 . JSTOR   2445900 . ПМИД   21708616 .
  20. ^ КОРПЕЛАЙНЕН, ЕЛЕНА (апрель 1994 г.). «Рост, определение пола и размножение гаметофитов Dryopteris filix-mas (L.) Schott в различных условиях питания» . Ботанический журнал Линнеевского общества . 114 (4): 357–366. дои : 10.1111/j.1095-8339.1994.tb01840.x . ISSN   0024-4074 .
  21. ^ Перес-Эскобар, Оскар Алехандро; Хомицки, Гийом; Кондамин, Фабьен Л.; де Вос, Джурриан М.; Мартинс, Алин К.; Смидт, Эрик С.; Клитгорд, Бенте; Герлах, Гюнтер; Генрихс, Йохен (10 октября 2017 г.). «Множественные географические причины определения пола в окружающей среде способствовали разнообразию любимых орхидей Дарвина» . Научные отчеты . 7 (1): 12878. Бибкод : 2017НатСР...712878П . дои : 10.1038/s41598-017-12300-y . ISSN   2045-2322 . ПМК   5635016 . ПМИД   29018291 .
  22. ^ Кэмерон, Рэндалл Г.; Вятт, Роберт (1990). «Пространственные закономерности и соотношение полов у двудомных и однодомных мхов рода Splachnum» . Бриолог . 93 (2): 161. дои : 10.2307/3243620 . ISSN   0007-2745 . JSTOR   3243620 .
  23. ^ БХАТЛА, Южная Каролина; ЧОПРА, Р.Н. (1981). «Гормональная регуляция формирования гаметангиев у MossBryum argenteumHedw» . Журнал экспериментальной ботаники . 32 (6): 1243–1256. дои : 10.1093/jxb/32.6.1243 . ISSN   0022-0957 .
  24. ^ Боукер, Мэтью А.; Старк, Ллойд Р.; Маклетчи, Д. Николас; Мишлер, Брент Д. (апрель 2000 г.). «Выражение пола, асимметричное соотношение полов и распределение микросред обитания у двудомного пустынного мха Syntrichia caninervis (Pottiaceae)» . Американский журнал ботаники . 87 (4): 517–526. дои : 10.2307/2656595 . ISSN   0002-9122 . JSTOR   2656595 . PMID   10766723 .
  25. ^ Кобаяши, Казуя; Хасэгава, Эйсуке (апрель 2016 г.). «Соотношение полов, ориентированное на женщин, вдвое снижает стоимость секса» . Научные отчеты . 6 (1): 23982. Бибкод : 2016НатСР...623982К . дои : 10.1038/srep23982 . ISSN   2045-2322 . ПМК   4817508 . ПМИД   27035400 .
  26. ^ Поличанский, Д. (ноябрь 1982 г.). «Смена пола у растений и животных» . Ежегодный обзор экологии и систематики . 13 (1): 471–495. doi : 10.1146/annurev.es.13.110182.002351 . ISSN   0066-4162 .
  27. ^ Перес-Эскобар, Оскар Алехандро; Хомицки, Гийом; Кондамин, Фабьен Л.; де Вос, Джурриан М.; Мартинс, Алин К.; Смидт, Эрик С.; Клитгорд, Бенте; Герлах, Гюнтер; Генрихс, Йохен (10 октября 2017 г.). «Множественные географические причины определения пола в окружающей среде способствовали разнообразию любимых орхидей Дарвина» . Научные отчеты . 7 (1): 12878. Бибкод : 2017НатСР...712878П . дои : 10.1038/s41598-017-12300-y . ISSN   2045-2322 . ПМК   5635016 . ПМИД   29018291 .
  28. ^ Циммерман, Джесс К. (апрель 1991 г.). «Экологические корреляты лабильной половой экспрессии у орхидеи Catasetum Viridiflavum» . Экология . 72 (2): 597–608. дои : 10.2307/2937200 . ISSN   0012-9658 . JSTOR   2937200 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3e47c0ab3ec0edfcd367e26b43efb173__1710102240
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3e/73/3e47c0ab3ec0edfcd367e26b43efb173.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Environmental sex determination - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)