Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Смена пола - это биологический процесс, посредством которого путь, направленный к уже определенной половой судьбе, переворачивается в сторону противоположного пола, создавая несоответствие между первичной половой судьбой и выраженным половым фенотипом. [1] [2] Процесс смены пола происходит во время эмбрионального развития или до дифференцировки гонад. У видов GSD смена пола означает, что половой фенотип не согласуется с генетическим / хромосомным полом. У видов TSD смена пола означает, что температура / условия, которые обычно вызывают дифференциацию в сторону одного полового фенотипа, производят противоположный половой фенотип. [1]

Изменение пола может происходить естественным путем, путем мутаций или может быть вызвано искусственно. Изменение пола может быть вызвано генетически или гормонально в лабораторных условиях. Это также может происходить искусственно в результате воздействия эндокринных разрушителей, таких как загрязнители , включая гербициды , которые могут действовать как промоторы или ингибиторы эстрогена, например, изменяя экспрессию ароматазы . [3] [4] [5] [6]

У позвоночных [ править ]

У гонохорных рыб [ править ]

У гонохорических рыб пол может быть определен генетически, экологически или сочетанием того и другого. У рыб первичная половая судьба может изменяться под воздействием гормонов и множества факторов окружающей среды, таких как плотность популяции, pH воды или температура. Эти условия могут повлиять на развитие и дифференциацию гонад, что может привести к смене пола. [7] [8] У рыб медака, у которых было зарегистрировано изменение пола, обнаружен общий ген, связанный с нормальным развитием самцов, - ген dmy . В диких популяциях, генетически женская судьба может быть фенотипически вспять к мужчинам , если они несут ДМГ ген или мутантный ДМГ ген и генетические самцы могут быть обращён для женщин , если они не имеют ДМГген. [9]

Вызванный разворот в аквакультуре [ править ]

В аквакультуре контроль пола важен из-за роли пола в росте и воспроизводстве. У рыб скорость роста может быть разной для разных полов. Эти различия могут повлиять на их экономическую ценность. Производство популяции однополых рыб может улучшить качество продукции и, следовательно, обеспечить более высокую финансовую прибыль. [10]

Индуцированная гормонами смена пола - наиболее частый метод, используемый в аквакультуре. Он заключается в воздействии половых стероидов на рыб, не дифференцированных по половому признаку . [11] [12] Существуют и другие методы индуцирования смены пола у рыб, такие как хромосомные / генетические манипуляции, гибридизация или лечение, влияющее на определение пола или дифференциацию гонад (например, температура, плотность популяции, pH, социальные факторы). [10]

У амфибий [ править ]

Пол у амфибий определяется генетически . [13] [14] Изменение пола, вызванное температурой, было зарегистрировано у некоторых видов бесхвостых и хвостатых амфибий. Только температура может влиять на дифференциацию пола в течение периода окна, называемого термочувствительным периодом (TSP), который варьируется у разных видов. [15] [16] [17] Головастики или личинки, подвергающиеся определенным более высоким или низким температурам, в зависимости от температурных пороговых значений вида, могут дифференцировать гонады, которые не соответствуют их первичной половой судьбе. [18]

Изменение пола у амфибий также может быть вызвано воздействием половых стероидов и загрязняющих веществ. Эндокринные разрушители могут влиять на дифференцировку гонад и, следовательно, вызывать изменение пола. Воздействие этилнилэстрадиола (EE 2 ) и бисфенола A (BPA) вызывает феминизирующие эффекты. [19] Эффекты маскулинизации могут быть вызваны воздействием препарата тренболон, применяемого у крупного рогатого скота. [20]

Исследования [21] в диких популяциях североамериканской зеленой лягушки показали, что смена пола обычна. Эта работа показывает, что пол генетических самок меняется на фенотипических самцов, а пол генетических самцов меняется на фенотипические самки, что свидетельствует о том, что смена пола может быть двунаправленной у амфибий. В то время как химическое загрязнение, нарушающее эндокринную систему, известно из лабораторных экспериментов [22], что вызывает изменение пола у земноводных, изменение пола у зеленых лягушек происходит независимо от заражения, что позволяет предположить, что смена пола является естественным процессом у земноводных

У рептилий [ править ]

Пол у рептилий может быть определен генетически (GSD), экологическим (ESD) или их взаимодействием. [23] Пол обращение было документально подробно в диких популяциях бородатая агама Pogona vitticeps , и в восточной три подкладке сцинк Bassiana duperreyi . У этих видов их генетически детерминированный пол перекрывается влиянием температуры. [24] [23] [25]

Изменение пола у рептилий может быть вызвано гормональными манипуляциями, лечением, влияющим на определение пола (например, температурой), или ингибированием гена ароматазы (CYP19A1), который вызывает смену пола с женского на мужской фенотип. [25]

У птиц [ править ]

У птиц смена пола документирована в естественных и экспериментальных условиях. Манипуляции с половыми стероидами могут вызывать у птиц изменение пола. Ингибиторы ароматазы, вводимые в куриные яйца до стадии дифференцировки гонад, вызывают развитие семенников у зародышей ZW. [26]

У млекопитающих [ править ]

Смена пола у млекопитающих была документально подтверждена у домашних видов, таких как крупный рогатый скот , буйволы , лошади , собаки , кошки , свиньи , козы и т. Д. Смена пола у этих видов обычно связана с генетическими изменениями, и возникающий в результате фенотип часто связан с пороками развития гонад. [27] Естественная смена пола без разрушительного воздействия на фертильность была зарегистрирована у нескольких грызунов, включая Myopus schisticolor , Dicrostonyx torquatus , Akodon , Mus minutoides , Microtus cabrerae .У этих видов у некоторых особей, генетически определенных самцами, развивается типичная структура яичников. [28] У этих видов грызунов смена пола в основном происходит после мутационных событий. [27]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Вебер C, Капель B (ноябрь 2018 г.). «Смена пола» . Текущая биология . 28 (21): R1234 – R1236. DOI : 10.1016 / j.cub.2018.09.043 . PMID  30399341 .
  2. ^ Чарнов Е.Л., Бык J (апрель 1977 г.). «Когда секс определяется окружающей средой?» . Природа . 266 (5605): 828–30. Bibcode : 1977Natur.266..828C . DOI : 10.1038 / 266828a0 . PMID 865602 . S2CID 4166753 .  
  3. ^ Гилберт SF (2010-04-15). Биология развития . ISBN 978-0-87893-384-6.
  4. Перейти ↑ Nakamura M (август 2010). «Механизм определения пола у позвоночных - являются ли половые стероиды ключевым фактором?». Журнал экспериментальной зоологии, часть А . 313 (7): 381–98. DOI : 10.1002 / jez.616 . PMID 20623803 . 
  5. ^ Chew KY, Renfree MB (2016). «Вызвание смены пола у сумчатых млекопитающих». Половое развитие . 10 (5–6): 301–312. DOI : 10.1159 / 000450927 . PMID 27794571 . S2CID 749166 .  
  6. Перейти ↑ Chan ST (август 1970). «Естественная смена пола у позвоночных» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 259 (828): 59–71. Bibcode : 1970RSPTB.259 ... 59С . DOI : 10,1098 / rstb.1970.0046 . PMID 4399069 . 
  7. Перейти ↑ Yamaguchi T, Kitano T (март 2012 г.). «Высокая температура индуцирует экспрессию мРНК cyp26b1 и задерживает мейотическую инициацию половых клеток за счет повышения уровня кортизола во время дифференциации гонадного пола у японской камбалы». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 419 (2): 287–92. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2012.02.012 . PMID 22342721 . 
  8. ^ Baroiller ДФ, D'Котта H (2016). «Обратимый пол гонохорической рыбы: выводы и последствия» . Половое развитие . 10 (5–6): 242–266. DOI : 10.1159 / 000452362 . PMID 27907925 . 
  9. ^ Matsuda M, Shinomiya A, Kinoshita M, Suzuki A, Kobayashi T, Paul-Prasanth B и др. (Март 2007 г.). «Ген DMY индуцирует развитие самцов у генетически женских (XX) рыб медака» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (10): 3865–70. Bibcode : 2007PNAS..104.3865M . DOI : 10.1073 / pnas.0611707104 . PMC 1820675 . PMID 17360444 .  
  10. ↑ a b Budd AM, Banh QQ, Domingos JA, Jerry DR (2015-05-28). «Половой контроль у рыб: подходы, проблемы и возможности для аквакультуры» . Журнал морской науки и техники . 3 (2): 329–355. DOI : 10,3390 / jmse3020329 .
  11. ^ Ямамото Т (1953). «Искусственно индуцированная смена пола у генотипических самцов медаки (Oryzias latipes)». Журнал экспериментальной зоологии . 123 (3): 571–594. DOI : 10.1002 / jez.1401230309 .
  12. ^ Pandian TJ, Шила SG (1995). «Гормональная индукция смены пола у рыб». Аквакультура . 138 (1–4): 1–22. DOI : 10.1016 / 0044-8486 (95) 01075-0 . ISSN 0044-8486 . 
  13. ^ Schmid М, Штайнлайна С (2001). Половые хромосомы, сцепленные с полом гены и определение пола у позвоночных класса Amphibia . Experientia Supplementum . Birkhäuser Basel. С. 143–176. DOI : 10.1007 / 978-3-0348-7781-7_8 . ISBN 978-3-0348-7783-1. PMID  11301597 .
  14. Перейти ↑ Hillis DM, Green DM (1990). «Эволюционные изменения гетерогаметного пола в филогенетической истории амфибий». Журнал эволюционной биологии . 3 (1–2): 49–64. DOI : 10,1046 / j.1420-9101.1990.3010049.x . ISSN 1010-061X . S2CID 83609311 .  
  15. ^ WITSCHI E (1929). «Исследования дифференциации пола и определения пола у земноводных. II. Смена пола у головастиков-самок Rana sylvatica после воздействия высокой температуры». Журнал экспериментальной зоологии . 52 (2): 267–291. DOI : 10.1002 / jez.1400520203 . ISSN 0022-104X . 
  16. ^ Flament S, Chardard D, Chesnel Ad, Dumond H (2011). Определение пола и половая дифференциация у амфибий . Гормоны и размножение позвоночных . Эльзевир. С. 1–19. DOI : 10.1016 / b978-0-12-374932-1.00014-7 . ISBN 978-0-12-374932-1.
  17. ^ Саката N, Тамори Y, Wakahara М (2005). «Экспрессия ароматазы P450 в чувствительной к температуре половой дифференциации гонад саламандры (Hynobius retardatus)» . Международный журнал биологии развития . 49 (4): 417–25. DOI : 10.1387 / ijdb.041916ns . PMID 15968587 . 
  18. ^ Flament S (2016). «Смена пола у амфибий» . Половое развитие . 10 (5–6): 267–278. DOI : 10.1159 / 000448797 . PMID 27648840 . 
  19. ^ Бхандари Р.К., Дим С.Л., Холлидей Д.К., Джандегиан С.М., Кассотис К.Д., Нагель С.К. и др. (Апрель 2015 г.). «Влияние эстрогенных загрязнителей окружающей среды бисфенолом A и 17α-этинилэстрадиолом на половое развитие и поведение взрослых у водных диких животных». Общая и сравнительная эндокринология . 214 : 195–219. DOI : 10.1016 / j.ygcen.2014.09.014 . PMID 25277515 . 
  20. ^ Olmstead AW, Kosian PA, Johnson R, Blackshear PE, Haselman J, Blanksma C и др. (Октябрь 2012 г.). «Тренболон вызывает смертность и изменение половой дифференциации у Xenopus tropicalis во время личиночного развития». Экологическая токсикология и химия . 31 (10): 2391–8. DOI : 10.1002 / etc.1965 . PMID 22847831 . 
  21. ^ Ламберта М. Р., Чан Т, Килиана А, Ezaz Т, Скелли ДК (2019-02-08). "Rana clamitans)" . PeerJ . 7 : e6449. DOI : 10,7717 / peerj.6449 . PMC 6369831 . PMID 30775188 .  
  22. ^ Hayes TB, Khoury V, Narayan A, Nazir M, Park A, Brown T и др. (Март 2010 г.). «Атразин вызывает полную феминизацию и химическую кастрацию у самцов африканских когтистых лягушек (Xenopus laevis)» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (10): 4612–7. Bibcode : 2010PNAS..107.4612H . DOI : 10.1073 / pnas.0909519107 . PMC 2842049 . PMID 20194757 .  
  23. ^ a b Холлели CE, О'Мелли Д., Сарре С.Д., Маршалл Грейвс Дж. А., Эзаз Т., Мацубара К. и др. (Июль 2015 г.). «Смена пола вызывает быстрый переход от генетического пола к зависимому от температуры». Природа . 523 (7558): 79–82. Bibcode : 2015Natur.523 ... 79H . DOI : 10,1038 / природа14574 . PMID 26135451 . S2CID 1741119 .  
  24. ^ Ezaz T, Quinn А.Е., Миура I, Сар SD, Georges A, Маршалл Graves JA (2005). «Ящерица-дракон Pogona vitticeps имеет микрополовые хромосомы ZZ / ZW». Хромосомные исследования . 13 (8): 763–76. DOI : 10.1007 / s10577-005-1010-9 . PMID 16331408 . S2CID 4934610 .  
  25. ^ a b Холлели CE, Сарре С.Д., О'Милли Д., Жорж А. (2016). «Смена пола у рептилий: репродуктивная странность или мощный фактор эволюционных изменений?». Половое развитие . 10 (5–6): 279–287. DOI : 10.1159 / 000450972 . PMID 27794577 . S2CID 27199048 .  
  26. Перейти ↑ Major AT, Smith CA (2016). «Смена пола у птиц». Половое развитие . 10 (5–6): 288–300. DOI : 10.1159 / 000448365 . PMID 27529790 . S2CID 5525642 .  
  27. ^ а б Парма П, Вейрунс Ф, Пайлукс Э (2016). «Изменение пола у плацентарных млекопитающих, отличных от человека». Половое развитие . 10 (5–6): 326–344. DOI : 10.1159 / 000448361 . hdl : 2434/429122 . PMID 27529721 . S2CID 21751654 .  
  28. ^ Rahmoun M, Perez J, Saunders PA, Boizet-Bonhoure B, Wilhelm D, Poulat F, Veyrunes F (2014). "Анатомические и молекулярные анализы яичников XY африканской карликовой мыши Mus minutoides". Половое развитие . 8 (6): 356–63. DOI : 10.1159 / 000368664 . PMID 25359508 . S2CID 19650896 .