stringtranslate.com

Система определения пола ZW

Определение пола ZW у птиц (на примере кур)

Система определения пола ZW — это хромосомная система, определяющая пол потомства у птиц , некоторых рыб и ракообразных , таких как гигантская речная креветка , некоторых насекомых (включая бабочек и мотыльков ), шистосомного семейства плоских червей и некоторых рептилий, например большинство змей, ящериц-лацертид и варанов, включая варанов Комодо . Он также присутствует у некоторых растений, где, вероятно, несколько раз развивался независимо. [1] Буквы Z и W используются для отличия этой системы от системы определения пола XY . В системе ZW женщины имеют пару несходных ZW- хромосом , а мужчины — две сходные ZZ- хромосомы .

В отличие от системы определения пола XY и системы определения пола X0 , где пол определяет сперматозоид , в системе ZW пол потомства определяет яйцеклетка. Самцы относятся к гомогаметному полу (ZZ), а самки — к гетерогаметному полу (ZW). Z-хромосома крупнее и содержит больше генов, как и X-хромосома в системе XY.

Значение систем ZW и XY

Никакие гены не являются общими между ZW-хромосомами птиц и XY-хромосомами млекопитающих [2] , и при сравнении курицы и человека Z-хромосома оказывается похожей на аутосомную хромосому 9 у человека. Было высказано предположение, что системы определения пола ZW и XY не имеют общего происхождения, но что половые хромосомы произошли от аутосомных хромосом общего предка . Считается, что эти аутосомы развили локусы, определяющие пол, которые в конечном итоге развились в соответствующие половые хромосомы после подавления рекомбинации между хромосомами (X и Y или Z и W). [3]

Утконос , однопроходное млекопитающее, имеет систему из пяти пар XY-хромосом . Они образуют множественную цепь за счет гомологичных участков мужского мейоза и в конечном итоге разделяются на XXXXX-сперматозоид и YYYYY-сперматозоид. Птичья Z-образная пара появляется на противоположных концах цепи. Участки, гомологичные Z-хромосоме птиц, разбросаны по X3 и X5. [4] : рис. 5  Хотя система определения пола не обязательно связана с системой определения пола птиц и определенно не с системой определения пола териевых млекопитающих , сходство, по крайней мере, позволило сделать вывод, что у млекопитающих половые хромосомы развивались дважды. [5] Предыдущее сообщение о том, что утконос имеет Х-хромосомы, подобные Х-хромосомам териевых млекопитающих, теперь считается ошибкой. [6]

Птица и змея ZW не связаны между собой, поскольку произошли от разных аутосом. [7] Однако птичьи хромосомы утконоса могут указывать на то, что предки змей имели птичью систему ZW. [6]

По видам

У птиц

Хотя обширных исследований других организмов с системой определения пола ZW не проводилось, в 2007 году исследователи объявили, что половые хромосомы кур и зебровых амадин не демонстрируют какого-либо типа дозовой компенсации по всей хромосоме , а вместо этого, похоже, компенсируют дозу. на основе ген за геном. [8] [9] Считается , что определенные участки Z-хромосомы курицы, такие как область MHM , демонстрируют региональную дозовую компенсацию, хотя исследователи утверждают, что эта область на самом деле не представляет собой локальную дозовую компенсацию. [10] [11] Дальнейшие исследования расширили список птиц, у которых не наблюдается какой-либо компенсации дозировки по всей хромосоме, до ворон и бескилевых, что означает, что все хромосомы птиц лишены компенсации дозировки по всей хромосоме. [12] [13] В половых хромосомах птиц наблюдалась как транскрипционная, так и трансляционная ген-специфическая дозовая компенсация. [14] Кроме того, было предложено участие микроРНК, ориентированных на пол, для компенсации присутствия двух Z-хромосом у самцов птиц. [15]

Неизвестно, может ли быть наличие W-хромосомы индуцировать женские черты или же вместо этого дупликация Z-хромосомы индуцирует мужские черты; в отличие от млекопитающих, ни одна птица с двойной W-хромосомой (ZWW) или одинарной Z-хромосомой (Z0) не была удовлетворительно зарегистрирована. Однако известно, что удаление или повреждение яичников самок птиц может привести к развитию мужского оперения, что позволяет предположить, что женские гормоны подавляют проявление мужских признаков у птиц. [16] Вполне возможно, что любое из этих состояний может вызвать гибель эмбриона или что обе хромосомы могут быть ответственны за выбор пола. [17] [ нужен лучший источник ] Одним из возможных генов, которые могут определять пол у птиц, является ген DMRT1 . Исследования показали, что для определения мужского пола необходимы две копии гена. [14] [18]

Система определения пола ZW позволяет создавать цыплят по половому признаку , у которых цвет при вылуплении различается в зависимости от пола, что упрощает процесс определения пола цыплят.

У змей

W-хромосомы змей демонстрируют разные уровни распада по сравнению с их Z-хромосомами. Это позволяет отслеживать сокращение W-хромосом (аналогично сокращению Y-хромосом) путем сравнения видов. Картирование конкретных генов показывает, что система змей отличается от системы птиц. Пока неизвестно, какой ген у змей определяет пол. Одна вещь, которая бросалась в глаза, заключалась в том, что у питонов наблюдаются небольшие признаки «W-сжатия». [7]

Теперь известно, что семейства удавов и питонов, вероятно, имеют систему определения пола XY . [19] Интерес к изучению этого явления возник у членов семьи женского пола, способных к партеногенезу или производству потомства без спаривания. В 2010 году в дикой природе была обнаружена самка удава , которая произвела таким образом 22 потомства женского пола. К тому времени предполагалось, что такой паттерн создается хромосомами WW. [20] Python bivittatus и Boa Imperator аналогично производят потомство только женского пола; их геномы имеют одиночный нуклеотидный полиморфизм, специфичный для мужчин, который можно идентифицировать с помощью расщепления ферментами рестрикции . Однако их хромосомное происхождение различается: XY Python похож на ZW других змей, а XY Боа соответствует микрохромосомам других змей. [21] Модель, состоящая только из самок, отличается от партеногенов ZW Colubroidean , которые всегда производят потомство мужского пола (ZZ). [22]

В мотыльках и бабочках

У чешуекрылых (мотыльков и бабочек) самки могут иметь Z, ZZW или ZZWW. [23]

В шистосомах

Семейство Schistosomatidae , обычно называемое кровяными сосальщиками, представляет собой мелких паразитических плоских червей, обитающих в кровеносных сосудах мочевого пузыря, печени, кишечника и других органах птиц и млекопитающих. Это единственное гетероморфное по половому признаку семейство среди класса трематод , и для завершения своего жизненного цикла они зависят от сохранения биохимической пары в копуле. [24] Гетерогаметные половые хромосомы у самок девяти видов шистосом были впервые описаны генетиком Маргарет Мензель и паразитологом Робертом Б. Шортом из Университета штата Флорида в 1960 году. [25] [26] Разница в половых хромосомах была отмечена во время пахитенная стадия профазы мейоза, когда хромосомы утолщаются и выравниваются со своим гомологичным партнером.

У черепах

Черепахи Trionychidae обладают системой определения пола ZZ-ZW, которая возникла где-то между началом юрского периода и ранним меловым периодом. [27]

В растениях

Известно , что среди примерно 5% видов растений, имеющих отдельные мужские и женские особи ( двудомные ), некоторые имеют ZW-систему определения пола. К ним относятся фисташки , несколько видов клубники, таких как Fragaria Virginiana и Fragaria chiloensis , а также несколько видов ивы, включая Salix viminalis и Salix purpurea . [1] [28]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Аб Чжоу, Ран; Макайя-Санс, Дэвид; Карлсон, Крейг Х.; еще тринадцать и (14 февраля 2020 г.). «Половая хромосома ивы демонстрирует конвергентную эволюцию сложных палиндромных повторов». Геномная биология . 21 (1): 38. дои : 10.1186/s13059-020-1952-4 . ПМК  7023750 . ПМИД  32059685.
  2. ^ Стиглек Р., Эзаз Т., Грейвс Дж. А. (2007). «Новый взгляд на эволюцию половых хромосом птиц». Цитогенет. Геном Рез . 117 (1–4): 103–9. дои : 10.1159/000103170. PMID  17675850. S2CID  12932564.
  3. ↑ Эллегрен, Ганс (1 марта 2011 г.). «Эволюция половых хромосом: недавний прогресс и влияние мужской и женской гетерогаметии». Обзоры природы Генетика . 12 (3): 157–166. дои : 10.1038/nrg2948. ISSN  1471-0056. PMID  21301475. S2CID  21098648.
  4. ^ Дикин, Дж. Э.; Грейвс, Дж.А.; Ренс, В. (2012). «Эволюция сумчатых и однопроходных хромосом». Цитогенетические и геномные исследования . 137 (2–4): 113–29. дои : 10.1159/000339433 . hdl : 1885/64794 . ПМИД  22777195.
  5. ^ Кортес, Диего; Марин, Рэй; Толедо-Флорес, Дебора; Фруаво, Лор; Лихти, Анжелика; Уотерс, Пол Д.; Грюцнер, Франк; Кассманн, Хенрик (24 апреля 2014 г.). «Происхождение и функциональная эволюция Y-хромосом у млекопитающих». Природа . 508 (7497): 488–493. Бибкод : 2014Natur.508..488C. дои : 10.1038/nature13151. PMID  24759410. S2CID  4462870.
  6. ^ аб Вейрунес Ф., Уотерс П.Д., Митке П. и др. (2008). «Птичьи половые хромосомы утконоса предполагают недавнее происхождение половых хромосом млекопитающих». Геномные исследования . 18 (6): 965–973. дои : 10.1101/гр.7101908. ПМК 2413164 . ПМИД  18463302. 
  7. ^ аб Мацубара, К; Таруи, Х; Ториба, М; Ямада, К; Нисида-Умехара, C; Агата, К; Мацуда, Ю (28 ноября 2006 г.). «Доказательства различного происхождения половых хромосом у змей, птиц и млекопитающих и поэтапная дифференциация половых хромосом змей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (48): 18190–5. дои : 10.1073/pnas.0605274103 . ПМЦ 1838728 . ПМИД  17110446. 
  8. ^ Эллегрен, Ганс; Халтин-Розенберг, Лина; Брунстрем, Бьёрн; Денкер, Леннарт; Култима, Ким; Шольц, Биргер (20 сентября 2007 г.). «Столкнувшись с неравенством: у кур нет общей дозовой компенсации генов, сцепленных с полом». БМК Биология . 5 (1): 40. дои : 10.1186/1741-7007-5-40 . ISSN  1741-7007. ПМК 2099419 . ПМИД  17883843. 
  9. ^ Ито, Юичиро; Меламед, Эстер; Ян, Ся; Кампф, Кэти; Ван, Сюзанна; Йехья, Надир; Ван Нас, Атила; Реплогл, Кирстин; Бэнд, Марк Р. (1 января 2007 г.). «Дозировочная компенсация менее эффективна у птиц, чем у млекопитающих». Журнал биологии . 6 (1): 2. doi : 10.1186/jbiol53 . ISSN  1475-4924. ПМЦ 2373894 . ПМИД  17352797. 
  10. ^ Мэнк, Дж. Э.; Эллегрен, Х. (1 марта 2009 г.). «Вся дозовая компенсация является локальной: погенная регуляция экспрессии экспрессии в зависимости от пола на Z-хромосоме курицы». Наследственность . 102 (3): 312–320. дои : 10.1038/hdy.2008.116 . ISSN  1365-2540. ПМИД  18985062.
  11. ^ Мэнк, Джудит Э .; Хоскен, Дэвид Дж.; Веделл, Нина (1 августа 2011 г.). «Некоторые неудобные истины о компенсации дозы половых хромосом и потенциальной роли сексуального конфликта». Эволюция . 65 (8): 2133–2144. дои : 10.1111/j.1558-5646.2011.01316.x. ISSN  1558-5646. PMID  21790564. S2CID  43470911.
  12. ^ Вольф, Йохен Б.В.; Брык, Ярослав (1 февраля 2011 г.). «Общее отсутствие глобальной компенсации дозировки в системах ZZ/ZW? Расширение перспектив с помощью RNA-seq». БМК Геномика . 12 (1): 91. дои : 10.1186/1471-2164-12-91 . ISSN  1471-2164. ПМК 3040151 . ПМИД  21284834. 
  13. ^ Адольфссон, София; Эллегрен, Ганс (1 апреля 2013 г.). «Отсутствие дозовой компенсации сопровождает остановленную стадию эволюции половых хромосом у страусов». Молекулярная биология и эволюция . 30 (4): 806–810. doi : 10.1093/molbev/mst009. ISSN  0737-4038. ПМЦ 3603317 . ПМИД  23329687. 
  14. ^ аб Уэббинг, Северин; Концер, Энн; Сюй, Луохао; Бэкстрем, Никлас; Брунстрем, Бьёрн; Бергквист, Йонас; Эллегрен, Ганс (24 июня 2015 г.). «Количественная масс-спектрометрия выявляет частичную трансляционную регуляцию для компенсации дозы у курицы». Молекулярная биология и эволюция . 32 (10): 2716–25. doi : 10.1093/molbev/msv147. ISSN  0737-4038. ПМЦ 4576709 . ПМИД  26108680. 
  15. ^ Варнефорс, Мария; Мессингер, Катарина; Халберт, Жан; Студер, Таня; Вандеберг, Джон Л.; Линдгрен, Иса; Фаллахшахруди, Амир; Дженсен, Пер; Кассманн, Хенрик (27 октября 2017 г.). «Экспрессия микроРНК с учетом пола у млекопитающих и птиц раскрывает основные регуляторные механизмы и роль в дозовой компенсации». Геномные исследования . 27 (12): 1961–1973. дои : 10.1101/гр.225391.117. ПМК 5741053 . ПМИД  29079676. 
  16. ^ Грейвс, Дж. А. М. (2003). «Секс и смерть у птиц: модель дозовой компенсации, прогнозирующая летальность анеуплоидов половых хромосом». Цитогенетические и геномные исследования . 101 (3–4): 278–282. дои : 10.1159/000074349. ISSN  1424-859Х. PMID  14684995. S2CID  24824551. Архивировано из оригинала 26 октября 2020 г. Проверено 21 октября 2020 г.
  17. ^ Смит Калифорния, Резлер К.Н., Хадсон QJ, Синклер А.Х. (2007). «Определение пола птиц: что, когда и где?». Цитогенет. Геном Рез . 117 (1–4): 165–73. дои : 10.1159/000103177. PMID  17675857. S2CID  16436279.
  18. ^ Наурин, Сара; Ханссон, Бенгт; Бенш, Стаффан; Хассельквист, Деннис (1 января 2010 г.). «Почему компенсация дозы различается между таксонами XY и ZW?». Тенденции в генетике . 26 (1): 15–20. дои : 10.1016/j.tig.2009.11.006. ISSN  0168-9525. ПМИД  19963300.
  19. ^ Эмерсон, Джей-Джей (август 2017 г.). «Эволюция: сдвиг парадигмы в генетике половых хромосом змей». Современная биология . 27 (16): 800–803 рэнда. Бибкод : 2017CBio...27.R800E. дои : 10.1016/j.cub.2017.06.079 . ПМИД  28829965.
  20. ^ «Удав производит детей без отца» . Новости ЦБК . 3 ноября 2010 г. Архивировано из оригинала 17 февраля 2021 г. Проверено 3 ноября 2010 г.
  21. ^ Гэмбл, Тони; Касто, Тодд А.; Нильсен, Стюарт В.; Бэнкс, Джейсон Л.; Кард, Дарен К.; Шильд, Дрю Р.; Шуэтт, Гордон В.; Бут, Уоррен (24 июля 2017 г.). «Открытие половых хромосом XY у удава и питона». Современная биология . 27 (14): 2148–2153.e4. Бибкод : 2017CBio...27E2148G. дои : 10.1016/j.cub.2017.06.010 . ISSN  1879-0445. PMID  28690112. Архивировано из оригинала 28 апреля 2019 года . Проверено 24 января 2019 г.
  22. ^ Бут, Уоррен; Шуэтт, Гордон В. (24 декабря 2015 г.). «Новая филогенетическая картина партеногенеза у змей». Биологический журнал Линнеевского общества . 118 (2): 172–186. дои : 10.1111/bij.12744 . ISSN  0024-4066.
  23. ^ Маджерус М.Э. (2003). Секс-войны: гены, бактерии и предвзятое соотношение полов. Издательство Принстонского университета. п. 59. ИСБН 978-0-691-00981-0.
  24. ^ Аткинсон, Кристин Х.; Аткинсон, Берр Г. (31 января 1980 г.). «Биохимические основы непрерывного совокупления самок Schistosoma mansoni». Природа . 118 (2): 478–479. Бибкод : 1980Natur.283..478A. дои : 10.1038/283478a0. PMID  7352026. S2CID  4337699.
  25. ^ Мензель, Маргарет Ю .; Коротко, Роберт Б. (1960). «Пахитенные хромосомы трех видов шистосом: половые и аутосомные биваленты у мужчин и женщин». Журнал наследственности . 51 (1): 3–12. doi : 10.1093/oxfordjournals.jhered.a106943.
  26. ^ Шорт, Роберт Б.; Мензель, Маргарет Ю. (1960). «Хромосомы девяти видов шистосом». Журнал паразитологии . 46 (3): 273–287. дои : 10.2307/3275488. JSTOR  3275488. PMID  14446186.
  27. ^ Ровацос, Михаил; Пращаг, Питер; Фриц, Уве; Кратохвшл, Лукаш (10 февраля 2017 г.). «Стабильные меловые половые хромосомы позволяют определить молекулярный пол у мягкопанцирных черепах (Testudines: Trionychidae)». Научные отчеты . 7 (1): 42150. Бибкод : 2017NatSR...742150R. дои : 10.1038/srep42150 . ISSN  2045-2322. ПМК 5301483 . ПМИД  28186115. 
  28. ^ Чарльзуорт, Дебора (2015). «Половые хромосомы растений» . Ежегодный обзор биологии растений . 67 : 397–420. doi : 10.1146/annurev-arplant-043015-111911. PMID  26653795. Архивировано из оригинала 24 апреля 2021 года . Проверено 8 декабря 2020 г.

СМИ, связанные с системой определения пола ZW, на Викискладе?