Lyties nustatymas: kas tai? Genetika, aplinka ir hermafroditizmas

Lyties nustatymas - tai vystymosi procesas, kurio metu susiformuoja individo biologinė lytis. Lytis yra tarp gyvų būtybių paplitęs dauginimosi būdas, dažnai reikalaujantis dviejų tos pačios rūšies individų ir skirtingų reprodukcinių vaidmenų (pvz., gametų dydžio ar skaičiaus skirtumų). Lyties nustatymas gali vykti skirtingais mechanizmais ir būti paveiktas tiek paveldimų veiksnių, tiek aplinkos.

Genetinis lyties nustatymas

Genetiniu požiūriu, pagal genus ir chromosomas, organizmas paveldi iš savo tėvų. Tai reiškia, kad tam tikri chromosominiai arba genominiai žymenys lemia, kaip vystysis reprodukcinės struktūros ir hormonų sistema.

XX/XY sistema: dažna žinduoliams (įskaitant žmones): XX → paprastai moteriška lytis, XY → paprastai vyriška lytis.
ZW/ZZ sistema: kai kuriose paukščių rūšyse ir kai kuriuose vabzdžiuose: ZW → dažniausiai moteriška, ZZ → vyriška.
Haplodiploidija: kai kuriems vabzdžiams (bičių, skruzdėlių) būdinga – neapvaisinti kiaušinėliai tampa haploidiniais vyrais, o apvaisinti – diploidinėmis moterimis.
Genetiniai mutacijų ir genų veikimo pokyčiai: kartais viena ar kelios mutacijos gali sukelti neatitikimus tarp chromosomų ir gonadų vystymosi (pvz., organizmas turi XY chromosomas, bet vystosi kaip moteris dėl SRY geno nebuvimo ar neveikimo).

Aplinkos veiksnių įtaka

Aplinkos požiūriu - dėl kokio nors išorinio veiksnio, kuris skatina vystymąsi. Kai kuriose rūšyse lytis nėra užprogramuota vien genetiškai ir gali priklausyti nuo aplinkos sąlygų:

Temperatūros priklausoma lyties nustatymas: kai kuriems vėžliams, krokodilams ir kai kuriems varliagyviams lytis priklauso nuo inkubacijos temperatūros per ankstyvus embriono vystymosi etapus.
Socialiniai arba cheminiai dirgikliai: kai kuriems žuvų ir bestuburių rūšims socialinė aplinka (pvz., dominavimo santykiai) gali skatinti lyties keitimą arba lemti, kuris individas taps vyru ar moterimi.
Maisto prieinamumas ir hormonai: mityba ir aplinkos hormonų tarša (endokrininiai trikdžiai) taip pat gali paveikti lyties vystymąsi kai kuriose rūšyse.

Hermafroditizmas ir lyties kaita

Kai abi lyties savybės būdingos tam pačiam individui, toks individas yra hermafroditas. Hermafroditų yra kai kuriuose gyvūnuose, pavyzdžiui, sraigėse, ir daugumoje žydinčių augalų. Svarbūs terminai:

Simultaniniai hermafroditai: individai, turintys funkcines vyriškas ir moteriškas reprodukcines sistemas vienu metu (pvz., daugelis žiedinių kirmėlių, kai kurios sraigės, dauguma žiedinių augalų).
Seqencialus (laikinas) hermafroditizmas: individai keičia lyti gyvenimo eigoje. Pvz., protandrija – pradeda kaip patinai, vėliau tampa patelėmis (kai kuriuose jūriniuose vėžiagyviuose, žuvyse); protoginija – priešingai (pvz., kai kurios rifų žuvys).
Socialinė lyties kaita: tam tikros žuvų rūšys (pvz., klounai) gali pakeisti lytį priklausomai nuo socialinės grupės struktūros.

Žmogaus kontekstas ir tarpinių būklių aptarimas

Žmonėms lyties nustatymas dažniausiai grindžiamas chromosominėmis sistemomis (XY/XX), tačiau gali pasitaikyti ir lyties vystymosi sutrikimų (angl. DSD – disorders/differences of sex development). Tai apima situacijas, kai chromosomos, gonados (kiaušidės/branduolės), hormonų signalai arba lytinė anatomija nėra klasikinėje „vyriškos“ arba „moteriškos“ formoje. Tokios būklės gali būti genetinės, endokrininės ar kilusios dėl kitų vystymosi priežasčių.

Taip pat svarbu atskirti biologinę lytį nuo socialinio ir asmeninio lyties suvokimo (lytiškumo, gender) – tai skirtingos, bet tarpusavyje susijusios sąvokos.

Evoliucinė reikšmė ir santrauka

Skirtingi lyties nustatymo mechanizmai atsirado ir išlaikėsis evoliucijos metu dėl įvairių pranašumų: lankstumo prisitaikyti prie aplinkos, demografinio reguliavimo, genetinės įvairovės skatinimo. Kai kuriose rūšyse griežtas genetinis mechanizmas užtikrina stabilų lyties pasiskirstymą, kitose – aplinkos ar socialiniai mechanizmai suteikia galimybę prisitaikyti prie specifinių sąlygų.

Apibendrinant: lyties nustatymas yra sudėtingas procesas, kurį lemia genai, chromosomos, hormonai ir dažnai – aplinka. Kai kurios rūšys yra hermafroditinės arba sugebančios keisti lytį, o žmonėms egzistuoja įvairios tarpinių būklių formos, kurios atspindi lyties biologinę įvairovę.

Nustatymas pagal aplinką

Daugelio rūšių gyvūnų lytį lemia aplinkos veiksniai, su kuriais susiduriama vystymosi metu. Daugelio roplių lyties nustatymas priklauso nuo temperatūros. Nuo temperatūros, kurią embrionai patiria vystymosi metu, priklauso organizmo lytis. Pavyzdžiui, kai kurių vėžlių patinai išsivysto esant žemesnei inkubacinei temperatūrai nei patelės; šis kritinių temperatūrų skirtumas gali būti vos 1-2 °C.

Daugelis žuvų per savo gyvenimą keičia lytį. Šis reiškinys vadinamas nuosekliuoju hermafroditizmu. Mažesnės žuvys yra patinai, o dominuojanti ir didžiausia grupės žuvis tampa patelė. Daugelio banginių žuvų atveju yra priešingai - dauguma žuvų gimdamos yra patelės, o pasiekusios tam tikrą dydį tampa patinais. Sekvenciniai hermafroditai per savo gyvenimą gali sukurti abiejų tipų gametų, tačiau bet kuriuo metu jie yra arba patelės, arba patinai.

Kai kurių paparčių numatytoji lytis yra hermafroditas, tačiau paparčiai, augantys dirvožemyje, kuriame anksčiau augo hermafroditai, dėl likusių hormonų tampa vyriškos lyties.

Iš pradžių klounai būna patinai; didžiausia grupės žuvis tampa patele.

Genetinis nustatymas

Dažniausiai lytis nustatoma pagal genus. Tokiu būdu organizmo lytį lemia gautas genomas. Lytiniam vystymuisi įtaką darantys aleliai gali būti arba nebūti toje pačioje chromosomoje. Jei taip, ta chromosoma vadinama lytine chromosoma, o joje esantys genai - "lytiniais". Lytis nustatoma arba pagal tai, kad yra lytinė chromosoma (jos gali ir nebūti), arba pagal jų skaičių. Kadangi genetinį lyties nustatymą lemia chromosomų atitikimas, paprastai palikuonių vyriškos ir moteriškos lyties būna tiek pat.

Įvairios genetinės sistemos

Žmonės ir kiti žinduoliai turi XY lyties nustatymo sistemą: Y chromosomoje yra veiksnių, atsakingų už vyro vystymąsi. Jei nėra Y chromosomos, numatytasis lyties požymis yra moteriškos lyties. XX žinduoliai yra moteriškos lyties, o XY - vyriškos lyties. XY lyties nustatymas būdingas ir kitiems organizmams, įskaitant paprastą vaisinę muselę ir kai kuriuos augalus. Kai kuriais atvejais, įskaitant vaisinę muselę, lytį lemia X chromosomų skaičius, o ne Y chromosomos buvimas.

Paukščių sistema veikia atvirkščiai: Ji vadinama ZW lyties nustatymo sistema. W chromosoma turi moteriškos lyties vystymąsi lemiančių veiksnių. Pagal nutylėjimą (jei chromosomos nėra) organizmas bus vyriškos lyties, šiuo atveju ZZ individai yra vyriškos lyties, o ZW - moteriškos lyties. Dauguma drugelių ir kandžių taip pat turi ZW lyties nustatymo sistemą. Tiek XY, tiek ZW lyties nustatymo sistemose lytinė chromosoma, kurioje yra kritinių veiksnių, dažnai yra gerokai mažesnė, joje yra tik kiek daugiau nei genai, būtini tam tikros lyties vystymuisi paskatinti.

Daugelis vabzdžių naudoja lyties nustatymo sistemą, pagrįstą lytinių chromosomų skaičiumi. Tai vadinama XX/XO lyties nustatymu - O reiškia lytinės chromosomos nebuvimą. Visos kitos šių organizmų chromosomos yra diploidinės, tačiau organizmai gali paveldėti vieną arba dvi X chromosomas. Pavyzdžiui, vikšrai, turintys vieną X chromosomą, vystosi kaip patinai, o turintys dvi - kaip patelės. Nematodų C. elegans dauguma kirmėlių yra savaime apsivaisinantys XX hermafroditai, tačiau kartais dėl chromosomų paveldėjimo anomalijų reguliariai atsiranda individų, turinčių tik vieną X chromosomą - šie XO individai yra vaisingi patinai (ir pusė jų palikuonių yra patinai).

Kiti vabzdžiai, įskaitant medunešes bites ir skruzdes, naudoja haploidinę-diploidinę lyties nustatymo sistemą. Šiuo atveju diploidiniai individai paprastai yra moteriškos lyties, o haploidiniai (išsivystę iš neapvaisintų kiaušinėlių) - vyriškos lyties. Ši lyties nustatymo sistema lemia labai iškreiptą lyčių santykį, nes palikuonių lytį lemia apvaisinimas, o ne chromosomų asortimentas mejozės metu.

Anomalijos

Kartais organizmas būna ir vyriškos, ir moteriškos lyties. Tuomet tai yra interseksas ir pasitaiko retai. Nors tokie organizmai gali būti vadinami hermafroditais, tai nėra teisinga, nes interseksualių individų arba vyriškasis, arba moteriškasis aspektas yra nevaisingas.

Kaip ir žmonės bei kiti žinduoliai, paprastosios vaisinės muselės turi XY lyties nustatymo sistemą.