Kod ljudi i drugih životinja pol je obično određen jednim genom. Međutim, postoje tvrdnje da je kod nekih vrsta, kao što je platana, potreban čitav „parlament“ gena koji deluju zajedno da bi se utvrdilo da li će se potomstvo razviti kao muško ili žensko.
U novoj analizi objavljenoj u Trends in Genetics, pažljivo smo pogledali ove tvrdnje. Otkrili smo da opisuju abnormalne situacije, kao što su hibridi između dve vrste sa različitim sistemima koji određuju pol, ili kada je jedan polni sistem u procesu zamene drugog.
Zaključujemo da je pol normalno određen jednim genom. Evoluciona teorija sugeriše da je ovo najstabilnije stanje stvari, jer obezbeđuje odnos muških i ženskih životinja 1:1.
Kod sisara, ženke imaju dva X hromozoma, dok mužjaci imaju X i Y. Y hromozom nosi gen koji se zove SRI, koji deluje kao „glavni prekidač“: XY embrion, koji nosi SRI, razvija se u biološkog mužjaka i XX embrion, bez SRI, razvija se u biološku ženku.
Ovo čini nasleđivanje seksa jednostavnim. Ženke prave jajašca, koja nose jedan X hromozom, dok mužjaci prave spermu, polovina nosi X, a polovina Y.
Nasumično spajanje jajnih ćelija i spermatozoida daje pola XX ženki i pola XY mužjaka, za odnos polova 1:1.
Među životinjama sa kičmom (kičmenjacima) postoji veliki broj sistema koji određuju pol. Međutim, obično se svode na delovanje jednog gena.
Mnoge ribe, žabe i neke kornjače imaju sisteme poput našeg, u kojima dominira muški gen na I hromozomu usmerava razvoj testisa. Neki kičmenjaci imaju suprotno – ženski dominantni gen na Ks hromozomu.
Drugi kičmenjaci koriste razliku u dozama jednog gena. Kod ptica, mužjaci imaju dve kopije Z hromozoma sa genom koji određuje pol DMRT1. Žene imaju jedan Z i V hromozom koji nema DMRT1. Pol zavisi od doze DMRT1: dve kopije kod ZZ muškaraca, naspram jedne kod ZV ženki.
Iznenađujuće, mnogi različiti geni deluju kao glavni prekidač kod različitih vrsta. Ali svi oni deluju tako što pokreću isti put diferencijacije muškaraca ili žena.
Ovi sistemi sa jednim genom isporučuju jednak broj muškaraca i žena, što teorija kaže da je optimalna ravnoteža za stabilan sistem. Ako taj odnos favorizuje jedan pol, pojedinci koji proizvode više drugog pola ostaviće više potomaka i njihovi geni će se širiti dok se ne postigne odnos 1:1.
Neke akvarijumske ribe imaju složenije sisteme. Čini se da genetska ukrštanja kod platifi pokazuju dva ili više gena koji određuju razvoj muškaraca ili žena; čini se da brancin ima najmanje tri polna gena.
Čini se da neke žabe i gušteri određuju pol koristeći dva ili više polnih gena.
Zatim postoje vrste sa dva ili više parova polnih hromozoma. Platipus ima pet X i pet I hromozoma. Da li na svakom I postoji gen za pol? Kako će jadna beba platipusa znati kako da se razvije ako dobije tri I i dva X od svog oca?
A šta je sa vrstama, poput afričke kandžaste krastače, koje imaju dve kopije celog genoma, pa bi trebalo da imaju dva para polnih hromozoma i polnih gena?
Dakle, postoji mnogo izuzetnih vrsta koje izgleda da imaju više polnih hromozoma i polnih gena uprkos očekivanju da samo jedan polni gen može proizvesti stabilan sistem.
Kod vrsta kod kojih ne možemo pronaći ni jedan glavni gen za prebacivanje, uobičajeno je govoriti o „poligenom seksu“. Ali koliko su ovi primeri čvrsti?
U našem nedavnom radu ispitujemo klasične primere i nedavne tvrdnje za poligensko određivanje pola. Zaključujemo da nekoliko sistema koji se kvalifikuju predstavljaju abnormalne i prolazne situacije.
Višestruki polni hromozomi ne moraju značiti više polnih gena. Kod platipusa, svih pet I hromozoma se zajedno kreću u spermu, a jedan gen na najmanjem I usmerava razvoj muškaraca. Afrička kandžasta žaba rešila je problem svog udvostručenog genoma tako što je evoluirala novi gen koji određuje ženu na novostvorenom V hromozomu.
U nekoliko sistema detektuju se dva polna gena, ali oni kontrolišu različite korake istog puta koji su regulisani jednim glavnim genom.
U nekim od klasičnih ribljih sistema, kao što je plata ribica, sve različite varijante potiču iz istog hromozoma, što sugeriše da pol kontrolišu različite varijante istog gena. Japanska žaba ima različite polne hromozome na različitim ostrvima, ali su sve varijante istog hromozoma.
Drugi primeri sugerišu sisteme u tranziciji. Brancin pokazuje različite frekvencije varijanti u svom opsegu. Postoje znaci da novi sistem postepeno zamenjuje stari kod evropske žabe.
Zebra je posebno zanimljiva. Sojevi koji se uzgajaju nezavisno u laboratorijama tokom 30 ili 40 godina imaju aberantne odnose polova i više gena.
Ali ispostavilo se da divlje zebrice imaju redovan ZV sistem polnih hromozoma. Laboratorijske zalihe su nezavisno izgubile svoj V hromozom tokom laboratorijskog uzgoja. Sve laboratorijske ribe su ZZ, a pol mladunaca je određen slabijim genima za razlikovanje pola koji su vrebali u pozadini.
Ispostavilo se da su mnogi „poligeni“ sistemi hibridi između dve vrste. Hibridi vrsta često imaju problema sa reprodukcijom, kao što su sterilitet ili iskrivljeni odnosi polova.
Njihov problem je nekompatibilnost različitih polnih hromozoma i polnih gena. Ako se XY mužjak pari sa ženkom ZV, potomci imaju sve vrste kombinacija polnih gena.
Nekompatibilnosti se mogu odigrati drugačije. Na primer, dve vrste riba ciklida koje žive jedna pored druge u jezeru Malavi u Africi imaju nepovezane XY i ZV sisteme. U njihovom XYZV potomstvu, V delimično prevazilazi uticaj mužjaka koji određuje I, tako da XYZV ribe imaju interspolne osobine. Ali, u drugoj kombinaciji vrsta, gen V trijumfuje i ribe XYZV su plodne ženke.
Hibridi vrsta mogu otkriti mnoge gene sa velikim i manjim efektima na određivanje pola. Na primer, ukrštanje dve vrste soma otkrilo je sedam muških i 17 ženskih gena na različitim hromozomima.
Dakle, sigurno postoje vrste kod kojih dva ili više gena deluju zajedno ili u suprotnosti. Međutim, dugoročno gledano, postoji jaka selekcija da jedan ili drugi dobiju prednost. Ovo će pretvoriti neefikasan poligeni sistem u sistem sa jednim genom, koji daje plodne mužjake i ženke u odnosu 1:1.
