性別決定

性別決定

性別決定,從生物育種學看,指有性繁殖生物中,產生性別分化,並形成種群內雌雄個體差異的機理。細胞分化與發育上,由於性染色體上性別決定基因的活動,胚胎髮生了雄性和雌性的性別差異。從遺傳學上看,則是在有性生殖生物中決定雌、雄性別分化的機制。

基本信息

簡介

性別決定(sexdetermination)是指細胞內遺傳物質對性別的作用而言。受精卵的染色體組成是性別決定的物質基礎。

決定方式

不同的生物,性別決定的方式也不同。性別的決定方式有:環境決定型(溫度決定,如蛙、很多爬行類動物);年齡決定型(如鱔);染色體數目決定型(如蜜蜂和螞蟻);有染色體形態決定型(本質上是基因決定型,比如人類和果蠅等XY型、矢鵝和蛾類等ZW型)等等。

性別決定類型

多數生物體細胞中有一對同源染色體的形狀相互間往往不同,這對染色體跟性別決定直接有關,稱為性染色體;性染色體以外的染色體統稱常染色體。

1.1XY型性別決定

凡是雄性個體有2個異型性染色體,雌性個體有2個相同的性染色體的類型,稱為XY型。這類生物中,雌性是同配性別,即體細胞中含有2個相同的性染色體,記作XX;雄性的體細胞中則含有2個異型性染色體,其中一個和雌性的X染色體一樣,也記作X,另一個異型的染色體記作Y,因此體細胞中含有XY兩條性染色體。XY型性別決定,在動物中占絕大多數。全部哺乳動物、大部分爬行類、兩棲類以及雌雄異株的植物都屬於XY型性別決定。植物中有女婁菜、菠菜、大麻等。
在哺乳動物的性別決定中,X染色體和Y染色體所起作用是不等的。Y染色體的短臂上有一個“睪丸決定”基因,有決定“男性”的強烈作用;而X染色體幾乎不起作用。合子中只要有Y就發育成雄性;僅有X染色體(XO)則發育成雌性。雌雄異株的女婁菜體內,Y染色體攜帶決定雄性的基因,具有決定雄株的作用。決定雌株的基因大部分在X上,也有一些在常染色體上。但對於果蠅來說,Y染色體上沒有決定性別的基因,在性別決定中失去了作用。X是雌性的決定者。例如染色體異常形成的性染色體組成為XO的果蠅將發育為雄性,而性染色體為XXY的果蠅則發育為雌性。

1.2ZW型性別決定

凡雌性個體具有2個異型性染色體,雄性個體具有2個相同的性染色體的類型,稱為ZW型。這類生物中,雄性是同配性別。即雌性的性染色體組成為ZW,雄性的性染色體組成為ZZ。鳥類、鱗翅目昆蟲、某些兩棲類及爬行類動物的性別決定屬這一類型。例如家雞、家蠶等。

1.3XO型性別決定

蝗蟲、蟋蟀等直翅目昆蟲和蟑螂等少數動物的性別決定屬於XO型。雌性為同配性別,體細胞中含有2條X染色體;雄性為異配性別,但僅含有1條X染色體。如雌性蝗蟲有24條染色體(22+XX);雄性蝗蟲有23條染色體(22+X)。減數分裂時,雌蟲只產生一種X卵子;雄蟲可產生有X和無X染色體的2種精子,其性別比例為1∶1。

1.4ZO型性別決定

鱗翅目昆蟲中的少數個體,雄性為ZZ,雌性為ZO的類型,稱為ZO型性別決定。此類型中,雌性產生2型配子,雄性產生單一類型配子,性別比例為1∶1。

2染色體的單雙倍數決定性別

蜜蜂的性別由細胞中的染色體倍數決定。雄蜂由未受精的卵發育而成,為單倍體。雌蜂由受精卵發育而來,是二倍體。營養差異決定了雌蜂是發育成可育的蜂王還是不育的工蜂。若整個幼蟲期以蜂王漿為食,幼蟲發育成體大的蜂王。若幼蟲期僅食2~3天蜂王漿,則發育成體小的工蜂。單倍體雄蜂進行的減數分裂十分特殊,減數分裂第一次,出現單極紡錘體,染色體全部移向一極,兩個子細胞中,一個正常,含16個染色體(單價體),另一個是無核的細胞質芽體。正常的子細胞經減數第二次分裂產生兩個單倍體(n=16)的精細胞,發育成精子。膜翅目昆蟲中的蜜蜂、胡蜂、螞蟻等都屬於此種類型

3環境條件決定性別

有些動物的性別,靠其生活史發育的早期階段的溫度、光照或營養狀況等環境條件來決定的。比如:海生蠕蟲後螠,是一種環節動物,成熟雌蟲將卵產在海水中,剛發育的幼蟲沒有性分化,之後自由生活的幼蟲將落入海底,發育成雌蟲,但是如果有機會落到雌蟲的口吻上,很快下滑經內壁進入子宮發育成雄蟲。如果把已經落在雌蟲口吻上的幼蟲移去,讓其繼續自由生活,就發育成中間性,畸形程度視呆在雌蟲口吻上時間的長短;許多線蟲是靠營養條件的好壞來決定性別的,它們一般在性別未分化的幼齡期侵入寄主體內,低感染率時營養條件好,發育成的成體基本上都是雌性,而高感染率時,營養條件差,發育成的成體通常都是雄的;大多數龜類無性染色體,其性別取決於孵化時的溫度。如烏龜卵在20~27℃條件下孵出的個體為雄性,在30~35℃時孵出的個體為雌性。鱷類在30℃以下孵化則幾乎全為雌性,高於32℃時雄性則占多數;我國特產的活化石揚子鱷,巢穴建於潮濕陰暗的弱光處可孵化出較多雌鱷,巢穴建於陽光曝曬處,則可產生較多的雄性。

4基因決定性別

某些植物既可以是雌雄同株,也可以是雌雄異株,這類植物的性別往往是靠某些基因決定的。如葫蘆科的噴瓜,決定性別的是三個復等位基因,即aB、a+、ab;其顯隱關係為aB>a+>ab。aB基因決定發育為雄株;a+基因決定雌雄同株;ab則決定發育為雌株。性別的類型有5種基因型所決定:aBa+和aBab為雄株;a+a+和a+ab為雌雄同株;aab為雌株;純合的abab不存在,因為雌性個體不可能提供ab配子。玉米也可因為2對基因的轉變,引起雌雄同株和雌雄異株的差異。(為防止詞條有廣告信息報錯,這裡將d變換為b)

5性反轉現象

在一定條件下,動物的雌雄個體相互轉化的現象稱為性反轉。魚類的性反轉是比較常見的,如黃鱔的性腺,從胚胎到性成熟是卵巢,只能產生卵子。產卵後的卵巢慢慢轉化為精巢,只產生精子。所以,每條黃鱔一生中都要經過雌雄兩個階段。成熟的雌劍尾魚會出其不意地變成雄魚,老的雌鰻魚有時轉變成雄魚。雞也有“牝雞司晨”現象,且可用激素使性未分化的雞胚轉變性別。

性別比例

根據性別決定的原理,不論是哪種性別決定方式,後代的性別比例都是1∶1。性別決定發生在受精的過程中,受精作用一經完成,性別也就決定了。
現以人的性別決定為例來說明XY型性別決定的情況。
人的性別決定方式為XY型,女性個體的一對性染色體是同型的,即XX;男性個體的一對性染色體是異型的,即XY。
從某種意義上說,性別也是按孟德爾方式遺傳的,1:1的性別比例是一種測交的結果,這意味著某一性別(例如哺乳動物的雌性)是純合體,而另一性(如雄性)是雜合體。
根據基因的分離規律,男性個體的精母細胞在經減數分裂形成精子時,可以同時產生含有X染色體的精子和含有Y染色體的精子,並且這兩種精子的數目相等;女性個體在卵原細胞經減數分裂形成卵細胞過程中,只產生一種含X染色體的卵細胞。
受精作用發生時,因為精子、卵細胞的融合是隨機進行的,因此形成兩種類型(就性染色體的組合而言)的受精卵,即:將來發育為女性個體,含XX性染色體的受精卵;和將來發育為男性個體,含XY性染色體的受精卵,且這兩種受精卵的比例為1:1,即女性個體與男性個體的數量比為1:1。
下面說明ZW型性別決定的情況。
ZW型性別決定方式和XY型性別決定方式正好相反。屬於ZW型性別決定的生物,雌性個體的體細胞中,含有兩個異型性染色體,用ZW表示,它產生兩種數量相等的卵細胞,即Z型卵細胞:W型卵細胞為1:1;雄性個體所含的性染色體為同型性染色體,用ZZ來表示,它只產生一種精子,即Z型精子。在受精過程中,兩種配子融合是隨機的,這樣就使其產生的後代中,雄性個體和雌性個體的數量比同樣也是1:1。

關於性別

雌雄性別是生物界最普遍、最引人注意的現象之一。大多數生物特別是高等動物雌雄間的差異非常明顯,這種差異表現在許多性狀上。在植物界,雌雄性別差異不像動物那樣明顯,雌株和雄株的差異多表現在花器上,有些低等生物雌雄性僅表現在生理差異上,而在外形上卻完全相同。因此,性別現象是一種很複雜的現象。
性別是雌雄性的性狀差別。這個性狀包括內在的和外在的兩個方面,也就是通常性的第一性徵和第二性徵。第一性徵先出現,主要表現為內在性狀特徵,比如精巢(睪丸),生殖器官等;第二性徵是在第一性徵的基礎之上衍生來的,後出現,主要表現為外在的性狀特徵,比如男性的鬍鬚,女性的乳房,公雞的漂亮羽毛,孔雀的屏狀尾巴。

物種差別

哺乳動物的性別主要取決於體內性染色體的組成,環境對性別的決定幾乎沒有影響。但在低等一些的動物體內,如兩棲類、爬行類等,性別的決定除與性染色體組成有關外,與環境的變化有一定的關係。如青蛙等低等脊椎動物,即使性染色體組成為XY,但在溫度較高的環境中也會發育成雌蛙,在溫度較低的環境中,即使性染色體組成為XX,也會發育成育成雄蛙。也就說低等的脊椎動物染色體對性別的決定不是很強烈的。

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