معلومة

هل الذكور من جميع الأنواع الجنسية لديهم كروموسومات Y؟

هل الذكور من جميع الأنواع الجنسية لديهم كروموسومات Y؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أعلم على سبيل المثال أن بعض الخلايا جنسية ، لذا ، هذا جعلني أتساءل ، هل الذكور من جميع الأنواع التي لها أجناس مختلفة لديها كروموسومات Y؟


إجابة قصيرة جدا

لا ، ليس كل الذكور من جميع الأنواع الجنسية لديهمصالكروموسومات. قد ترغب في إلقاء نظرة على صفحة ويكيبيديا حول أنظمة تحديد الجنس.

اجابة طويلة

التنوع بين الأنواع التي تتكاثر جنسياً

ليست كل الأنواع التي تتكاثر جنسيًا لها أجناس. الخميرة ، على سبيل المثال ، لها أنواع تزاوج ولكن ليس لها جنس.

التنوع بين الأنواع التي لها جنسين

يتم تحديد الجنس من خلال العوامل الوراثية والبيئية. في بعض الأنواع ، تكون العوامل الوراثية أكثر أهمية من العوامل البيئية في الأنواع الأخرى والعكس صحيح. يقال إن الأنواع التي يتم تحديد جنسها في الغالب بواسطة الجينات لديها GSD (تحديد الجنس الجيني). على سبيل المثال ، البشر هم GSD ، مثل الأنثىXXوالذكورس ص. تسمى الأنواع التي يتم تحديد الجنس فيها في الغالب من خلال البيئة ESD (تحديد الجنس البيئي). على سبيل المثال ، التماسيح هي ESD حيث يتم تحديد الجنس حسب درجة الحرارة. من المهم أن نفهم مع ذلك أن هناك سلسلة متصلة كاملة بين هذين النقيضين.

التنوع بين الأنواع التي هي GSD

من بين الأنواع التي هي GSD ، بعضها لديه كروموسومات جنسية والبعض الآخر ليس لديه. البعض لديه موضع واحد (locus = موضع على كروموسوم) يحدد الجنس ، والبعض لديه العديد من المواضع (loci = جمع الموضع). البشر ، على سبيل المثال ، لديهم كروموسومات جنسية (Xوص) ولها مكان واحد فقط يحدد الجنس. يسمى هذا الموضع SRY ويرمز لبروتين يسمى TDF.

يمكنك الآن تقسيم GSD بالكروموسومات الجنسية إلى فئتين أخريين (الأمر أكثر تعقيدًا في الواقع):س صوZW.س صهي تلك الأنواع التي يكون الذكر فيها غير متجانسة (س ص) ، بينما الأنثى متجانسة (XX). فيZWالأنظمة ، الذكر متماثل (ZZ) والأنثى غير متجانسة (ZW). تمتلك الطيور وبعض النباتات أنظمة ZW على سبيل المثال ، بينما تمتلك الثدييات (باستثناء الثدييات "القاعدية") وذبابة الفاكهةس صالنظام.

انظر أيضا المنشور ما الذي يحدد الجنس في الطيور؟

معلومات اضافية

تعويض الجرعة

في الأنواع التي تحتوي على كروموسومات جنسية ، هناك اختلاف في عدد نسخ الجينات بين الجنسين. في الثدييات eutherian ، على سبيل المثال ، تمتلك الإناث نسختين من جميع الجينات الموجودة على كروموسومات X ، بينما تمتلك الذكور نسخة واحدة فقط من معظم هذه الجينات (بالإضافة إلى عدد قليل من جينات كروموسوم Y). تسمى مجموعة الطرق للتعامل مع هذه المشكلة تعويض الجرعة وهناك أيضًا تعويضات جرعة متنوعة مثيرة للإعجاب.

تعليقات على هذا التنوع في النظم الجنسية

يعد التنوع في نظام تحديد الجنس وتعويض الجرعة والأشياء الأخرى المتعلقة بالجنس أمرًا مثيرًا للإعجاب. إنه أكثر إثارة للإعجاب عندما ننظر إلى عدد الأصول المستقلة الموجودة. فيما يلي بعض الأمثلة الأخرى.

مولي الأمازون (سمكة) هو نوع له تكاثر جنسي ولكن لا يوجد ذكور. يجب على الإناث البحث عن الحيوانات المنوية في الأنواع الشقيقة من أجل تنشيط نمو البويضات ولكن لا يتم استخدام جينات الأب من الأنواع الشقيقة. (انظر هذا المقال)

هناك أيضًا خنثى بما في ذلك خنثى متسلسل (أول ذكر ، ثم إناث أو العكس) في النباتات والحيوانات. هناك أيضًا أنواع تتكون فيها مجموعات من خنثى وإناث وأخرى حيث توجد خنثى وذكور (غير شائعة جدًا).

في بعض الأنواع ، يتم تحديد الجنس من خلال العوامل الاجتماعية. في كلوونفيش ، يتم تحديد الجنس من خلال مقارنة حجمه مع حجم الصيادين الآخرين الذين يعيشون في نفس شقائق النعمان.

في نوع النمل (أو نوعين في الواقع) ، يمكن للذكور والإناث التكاثر عن طريق التوالد العذري (نوع من الاستنساخ ولكن مع الانقسام الاختزالي والتقاطع) لكنهم يلتقون ويتكاثرون معًا وذريتهم عمال عقيمون. لذا فإن الذكور والإناث يشبهون نوعين شقيقين يتكاثران جنسيًا لإنشاء جيش لحمايتهم وإطعامهم. انظر المزيد من المعلومات في هذه الورقة


إليكم شخصية لطيفة من Bachtrog et al. 2014 يقدم فكرة عن تنوع نظام تحديد الجنس (بفضل @ rg225 للإشارة إلى هذا الرقم).

اقتراح كتاب

إن كتاب تطور تحديد الجنس هو كتاب رائع قد يثير اهتمامك.


لا ، هناك العديد من أنظمة تحديد الجنس. تستخدم الثدييات وذبابة الفاكهة نظام تحديد الجنس XX / XY - باستثناء خلد الماء ، الذي يحتوي على 10 كروموسومات جنسية.

تستخدم الطيور وبعض الزواحف نظام تحديد الجنس ZW. إنه مشابه ولكن مع وجود اثنين من نفس الكروموسوم (ZZ) ، والإناث هي الجنس غير المتجانسة (ZW). هناك العديد من الاختلافات الأخرى ، مثل X0 (XX للإناث ، X للذكور ، بدون Y).

هناك أيضًا حيوانات مع تحديد جنسها حسب درجة الحرارة ويستخدم البعض الآخر جنسهم العكسي.


في نواة كل خلية ، يتم حزم جزيء الحمض النووي في هياكل تشبه الخيوط تسمى الكروموسومات.

تحتوي معظم الخلايا البشرية على 23 زوجًا من الكروموسومات. مجموعة واحدة من الكروموسومات تأتي من الأم ، بينما تأتي الأخرى من الأب. يسمى الزوج الثالث والعشرون الكروموسومات الجنسية ، بينما يطلق على باقي الأزواج الـ 22 جسيمات جسمية.

عادةً ما يكون لدى الأفراد الذكور من الناحية البيولوجية كروموسوم X واحد وكروموسوم Y واحد (XY) بينما يكون لدى الإناث من الناحية البيولوجية اثنين من الكروموسومات X. ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة.

تحدد الكروموسومات الجنسية جنس النسل. يمكن للأب أن يساهم في كروموسوم X أو Y ، بينما تساهم الأم دائمًا في X.

يبلغ حجم كروموسوم Y ثلث حجم كروموسوم X ويحتوي على حوالي 55 جينًا بينما يحتوي كروموسوم X على حوالي 900 جين.

في علم الأنساب ، غالبًا ما يتم تتبع سلالة الذكور باستخدام كروموسوم Y لأنه ينتقل من الأب فقط.

جميع الأفراد الذين يحملون كروموسوم Y مرتبطون من خلال أ سلف واحد XY من (على الأرجح) عاش قبل حوالي 300000 عام.

يحتوي الكروموسوم Y على "جين محدد للذكور ،" جين SRY، مما يتسبب في تكوين الخصيتين في الجنين ويؤدي إلى تطور الأعضاء التناسلية الخارجية والداخلية الذكرية. إذا كانت هناك طفرة في جين SRY ، فسيطور الجنين الأعضاء التناسلية الأنثوية على الرغم من وجود كروموسومات XY.

الاختلاف في عدد الكروموسومات الجنسية في الخلية أمر شائع جدًا. يمتلك بعض الرجال أكثر من اثنين من الكروموسومات الجنسية في جميع خلاياهم (يُطلق على الاختلاف XXY اسم متلازمة كلاينفلتر) ، ويفقد الكثير من الرجال كروموسوم Y من خلاياهم مع تقدمهم في العمر. قد يؤدي التدخين إلى تفاقم هذه الخسارة.

بعض الجينات التي كان يعتقد أنها فقدت من كروموسوم Y قد انتقلت بالفعل إلى كروموسومات أخرى.

يتكون الكثير من كروموسوم Y من تكرار مقاطع الحمض النووي. هناك حاجة إلى تقنيات متخصصة تسلسل وتحديد ترتيب هذه المقاطع المتشابهة للغاية.

يُعتقد أن العديد من الحالات الصحية مرتبطة بالتغيرات في الجينات المعبر عنها في كروموسوم Y. هذا هو حاليا مجال نشط للبحث.

في نواة كل خلية ، يتم حزم جزيء الحمض النووي في هياكل تشبه الخيوط تسمى الكروموسومات.

تحتوي معظم الخلايا البشرية على 23 زوجًا من الكروموسومات. مجموعة واحدة من الكروموسومات تأتي من الأم ، بينما تأتي الأخرى من الأب. يسمى الزوج الثالث والعشرون الكروموسومات الجنسية ، بينما يطلق على باقي الأزواج الـ 22 جسيمات جسمية.

عادةً ما يكون لدى الأفراد الذكور من الناحية البيولوجية كروموسوم X واحد وكروموسوم Y واحد (XY) بينما يكون لدى الإناث من الناحية البيولوجية اثنين من الكروموسومات X. ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة.

تحدد الكروموسومات الجنسية جنس النسل. يمكن للأب أن يساهم في كروموسوم X أو Y ، بينما تساهم الأم دائمًا في X.

يبلغ حجم كروموسوم Y ثلث حجم كروموسوم X ويحتوي على حوالي 55 جينًا بينما يحتوي كروموسوم X على حوالي 900 جين.

في علم الأنساب ، غالبًا ما يتم تتبع سلالة الذكور باستخدام كروموسوم Y لأنه ينتقل من الأب فقط.

جميع الأفراد الذين يحملون كروموسوم Y مرتبطون من خلال أ سلف واحد XY من (على الأرجح) عاش قبل حوالي 300000 عام.

يحتوي الكروموسوم Y على "جين محدد للذكور ،" جين SRY، مما يتسبب في تكوين الخصيتين في الجنين ويؤدي إلى تطور الأعضاء التناسلية الخارجية والداخلية الذكرية. إذا كانت هناك طفرة في جين SRY ، فسيطور الجنين الأعضاء التناسلية الأنثوية على الرغم من وجود كروموسومات XY.

الاختلاف في عدد الكروموسومات الجنسية في الخلية أمر شائع جدًا. يمتلك بعض الرجال أكثر من اثنين من الكروموسومات الجنسية في جميع خلاياهم (يُطلق على الاختلاف XXY اسم متلازمة كلاينفلتر) ، ويفقد الكثير من الرجال كروموسوم Y من خلاياهم مع تقدمهم في العمر. قد يؤدي التدخين إلى تفاقم هذه الخسارة.

بعض الجينات التي كان يعتقد أنها فقدت من كروموسوم Y قد انتقلت بالفعل إلى كروموسومات أخرى.

يتكون الكثير من كروموسوم Y من تكرار مقاطع الحمض النووي. هناك حاجة إلى تقنيات متخصصة تسلسل وتحديد ترتيب هذه المقاطع المتشابهة للغاية.

يُعتقد أن العديد من الحالات الصحية مرتبطة بالتغيرات في الجينات المعبر عنها في كروموسوم Y. هذا هو حاليا مجال نشط للبحث.


خلفية

تحظى الثدييات الأحادية القدر باهتمام متزايد في الأبحاث الجينومية ، حيث تتنوع الاهتمامات من تطور النمط النووي ورسم خرائط الجينات إلى التسلسل المقارن. لا ينبغي أن يكون هذا مفاجئًا ، حيث تحتل monotremes (الثدييات Subclass Prototheria) فرعًا فريدًا في قاعدة شجرة النشوء والتطور في الثدييات ، وتعمل كمجموعة خارجية تطورية للأنواع الجرابية و eutherian (التي تضم معًا الطبقة الفرعية Theria). يُقدَّر زمن تباعد Prototheria و Theria في أوائل العصر الجوراسي (166 مليون سنة مضت (MYA)) ، بينما تباعد الجرابيات والاثريون في أواخر العصر الجوراسي (148 MYA) [1]. تم التعرف على خمسة أنواع monotreme موجودة خلد الماء (Ornithorhynchus anatinus) ، إيكيدنا قصير المنقار (Tachyglossus aculeatus) وثلاثة إيكيدنا طويلة المنقار (زاجلوسوس برونيجي, زاجلوسوس أتينبوروى, زاجلوسوس بارتوني). زاجلوسوس بارتوني ينقسم إلى ثلاثة أنواع فرعية Z. ب. سمينكي, Z. ب. دياموند، و Z. ب. كلونيوق [2].

يعد التوصيف الكامل للنمط النووي ضروريًا للبحث الجيني في أي نوع. إنه مهم بشكل خاص للمونوترمات بسبب تكملة كروموسوم الجنس الاستثنائي. تم التعرف مبكرًا على إدراج مجموعة من الكروموسومات الصغيرة واعتقد أنها سمة من سمات الزواحف [3] ، ولكن تم دحض هذا الاقتراح لاحقًا [4]. كانت المفاجأة اكتشاف عدة كروموسومات غير متزاوجة [5]. تم التوصل إلى تحديد ووصف نهائي لكروموسومات خلد الماء غير المزاوجة إلا مؤخرًا من خلال دراساتنا لطلاء الكروموسومات [6 ، 7]. تم تعيين 21 زوجًا جسميًا بواسطة دهانات الكروموسوم. حددت عشر طلاءات عشرة كروموسومات انقسامية غير متزاوجة بالإضافة إلى الأعضاء العشرة من السلسلة الانتصافية والمناطق المتجانسة بينها. حددت خمسة ألوان كروموسومات X موجودة في نسخة واحدة في الذكور ولكن نسختين في الإناث ، وحددت خمسة ألوان كروموسومات Y التي كانت موجودة فقط في الذكور. لذلك ، تم استنتاج أن الكروموسومات العشرة غير المزاوجة للذكور تتكون من خمسة كروموسومات جنسية X وخمسة كروموسومات Y. تشكل الكروموسومات الجنسية العشرة سلسلة متعددة التكافؤ عند الانقسام الاختزالي متماسكة معًا بواسطة chiasmata داخل مناطق الاقتران المتماثلة. الفصل البديل لهذه الكروموسومات في X1X2X3X4X5 و ص1ص2ص3ص4ص5 تم اقتراح الحيوانات المنوية ويجب أن تكون فعالة للغاية كما يتضح من التحليل الانتصافي للحيوانات المنوية والحيوانات المنوية باستخدام مجسات الطلاء [6]. بشكل ملحوظ ، X5 يُظهر بعض التشابه مع الدجاج Z ، كما يتضح من تضمينه لـ DMRT-1, DMRT-2 و DMRT-3 تقويم العظام [6 ، 8]. يعتبر Chicken Z متماثلًا إلى حد كبير مع أجزاء من الكروموسومات البشرية 5 و 9 ، مع تمثيل بعض الجينات في 8 و 18 [9]. منطقة تحتوي على ATRX, RBMX والجينات المرافقة XIST، موجود على Xq في البشر والحيوانات الأخرى ، يرسم خرائط للكروموسوم 6 في خلد الماء [10] ، كما يفعل SOX3، الجين الذي منه يحدد الجنس SRY تطور الجين (M Wallis ، الاتصال الشخصي) ، وهذا يتفق مع عدم وجود متماثل خلد الماء من Y المرتبط SRY. تم مؤخرًا تعيين الجينات الأخرى المشاركة في مسار تحديد الجنس eutherian إلى جينات خلد الماء ، لذلك لا يتم تأهيلها كجينات تحديد جنس أولي مرشح [11]. لا يوجد متماثل خلد الماء للإنسان الذي يحمله X. XIST في خلد الماء [12] والجرابيات [13]. بالإضافة إلى ذلك ، يُظهر إصدار Platypus Ensembl 44 وعمل الخرائط المنفصل (F Veyrunes ، الاتصال الشخصي) غياب أخصائيين تقويم العظام المرتبطين بـ X من خلد الماء X- الكروموسومات ، تتعارض مع المواقع الأصلية باستخدام الفلورسنت المشع فى الموقع التهجين (FISH) مع مجسات (كدنا) غير متجانسة [14-18]. إنه يتبع هذا SRY وقد تطور نظام تحديد الجنس XY بين 166 و 148 MYA بعد تباعد monotremes وقبل تباعد الجرابيات ، والذي يتم استكشافه بشكل أكبر (F Veyrunes ، التواصل الشخصي).

لتوفير أدلة جديدة لتنظيم ووظيفة وتطور الكروموسومات الجنسية المتعددة لخلد الماء ، قمنا بتعريف الكروموسومات الجنسية لنبات الإيكيدنا ذات المنقار القصير ذات الصلة البعيدة ، T. aculeatus، وأنشأ ترتيب كروموسوم الجنس في سلسلة إيكيدنا متعددة التكافؤ. مقارنتنا على مستوى الجينوم باستخدام الرسم الكروموسومي بين إيكيدنا وخلد الماء (يسمى تاكT. aculeatus) و أوانO. anatinus) في هذا التقرير) ، بشكل مدهش ، أن أحد أعضاء أوان يتم استبدال السلسلة بجسم ذاتي في تاك، و X متماثل لـ أوان X5 تحتل موقعًا مركزيًا في تاك سلسلة بدلاً من الموضع في النهاية كما يظهر في أوان. للتحقيق في مشاركة أسلاف الطيور Z في تطور نظام كروموسوم الجنس الأحادي ولرسم خريطة الجينات لأعضاء الكروموسومات الجنسية ، قمنا أيضًا بترجمة متماثلات خلد الماء للجينات على جسمية الدجاج و Z. نستنتج أن أحادي الأسلاف يحمل نظام الكروموسوم الجنسي تشابهًا كبيرًا مع الكروموسومات الجنسية للطيور.


الجنس والجينات وكروموسوم Y ومستقبل الرجال

احتفظ كروموسوم Y البشري بنسبة 3 ٪ فقط من جينات أسلافه. فلماذا هو ظل لما كانت عليه في السابق؟ الائتمان: رافائيل أندرسون غونزاليس ميندوزا / فليكر ، CC BY-NC-SA

كروموسوم Y ، تلك السلسلة الصغيرة من الجينات التي تحدد جنس البشر ، ليس بالصلابة التي قد تتصورها. في الواقع ، إذا نظرنا إلى الكروموسوم Y خلال مسار تطورنا ، فقد رأينا أنه يتقلص بمعدل ينذر بالخطر.

فهل ستختفي تمامًا يومًا ما؟ وماذا يحدث للجنس البشري إذا حدث ذلك؟ إنه موضوع نوقش منذ فترة طويلة وقمنا بتغطيته من قبل - لكن ورقة بحثية نُشرت في طبيعة سجية هذا العام يشير إلى استقر تدهور الكروموسوم.

البشر ، مثل الثدييات الأخرى ، لديهم ما يسمى "الجنس الكروموسومي". لدى النساء نسختان من كروموسوم متوسط ​​الحجم يسمى X (والذي يرمز إلى "غير معروف" لأنه كان في الأصل لغزًا). الذكور لديهم X واحد و Y صغير.

يحمل X حوالي 1600 جينة ذات وظائف متنوعة. لكن Y بالكاد تحتوي على أي جينات ربما 50 ، و 27 منها فقط في الجزء الخاص بالذكور من Y. العديد منها موجود في نسخ متعددة ، معظمها غير نشطة ، ملقاة في حلقات عملاقة من الحمض النووي. يتكون معظم Y من "DNA غير المرغوب فيه" المتكرر. وهكذا يظهر الإنسان Y جميع علامات تدهور الكروموسوم بالقرب من نهاية حياته.

لكن يجب أن يحتوي Y على جين يحدد الذكورة ، لأن XXY من الذكور ، والأشخاص XO الذين لديهم X واحد ولكن ليس Y هم من الإناث.

نعلم أنه في الأسبوع الثاني عشر من الحمل ، يطور الجنين البشري XY الخصيتين ، والتي تصنع هرمونات الذكورة وتؤدي إلى نمو الطفل كذكر. تم اكتشاف هوية هذا الجين المحدد للذكور على Y - جين SRY - في عام 1990 من قبل الباحث الأسترالي الشاب أندرو سينكلير (خريج دكتوراه من مختبري). الأطفال المصابون بطفرات في جين SRY لا يطورون الخصيتين ويتطورون كإناث.

الجنس في الفقاريات الأخرى

اترك البشر للحظة ، وسترى مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنظمة الجنسية.

بعض الزواحف والأسماك والضفادع هي XX أنثى: ذكر XY مثل البشر ، لكن لديهم جينات جنسية مختلفة. الفقاريات الأخرى ، مثل الطيور والثعابين ، هي عكس ذلك تمامًا ، مع ذكور ZZ وإناث ZW ، والجين الجنسي مختلف مرة أخرى.

تستخدم العديد من الزواحف وبعض الأسماك إشارات بيئية (عادة درجة الحرارة) بدلاً من المحفزات الجينية لتحديد الجنس.

لذا فنحن مخطئون إذا اعتقدنا أن تحديد جنس الأطفال هو أمر نموذجي للفقاريات.

الائتمان: جيني جريفز ، قدم المؤلف

الإنسان المهين Y

لكن بالعودة إلى عالم البشر: ما الذي حل بـ Y لجعلها أصغر بكثير من X وفقدت معظم جيناتها؟

كانت كروموسوماتنا الجنسية في يوم من الأيام مجرد زوج من الكروموسومات العادية ، والتي لا تزال موجودة في الطيور والزواحف. لقد وجدنا أنها لا تزال كروموسومات عادية حتى في الثدييات الأحادية (خلد الماء و echidnas) والتي كانت آخر مرة تشترك في سلف مشترك مع البشر منذ 166 مليون سنة.

هذا يعني أنه خلال الـ 166 مليون سنة الماضية فقد الإنسان Y معظم جيناته الفردية البالغ عددها 1600 ، بمعدل يقارب 10 لكل مليون سنة.

بهذا المعدل ، سيختفي كروموسوم Y في حوالي 4.5 مليون سنة. هذا الحساب الموجود في ظهر المغلف ، الذي تم إدخاله كخط متقطع في ورقة صغيرة في عام 2002 ، أنتج رد فعل هستيري وأحمال من الاستجابات. عندما أتحدث عن اختفاء Y ، يتقلص الرجال من الجمهور في مقاعدهم لحماية رجولتهم.

لكن لماذا المفاجأة؟ التدهور نموذجي لجميع أنظمة الكروموسومات الجنسية. اكتساب الجين الذي يحدد الجنس هو قبلة الموت للكروموسوم ، لأن الجينات الأخرى القريبة على Y تطور وظيفة خاصة بالذكور ، ويتم الاحتفاظ بهذه الجينات معًا عن طريق قمع التبادل مع X.

هذا يعني أنه لا يمكن لـ Y التخلص من الطفرات أو الحذف أو غزو الحمض النووي غير المرغوب فيه عن طريق تبديل القطع الجيدة مع X.

كروموسوم Y الفقير أيضًا في وضع غير مؤات لأنه موجود في الخصية كل جيل. هذا مكان خطير لأن الخلايا يجب أن تنقسم عدة مرات لتكوين الحيوانات المنوية ، لذلك تكون الطفرات أكثر تكرارًا.

هل استقر الإنسان Y؟

بالطبع ، من غير المحتمل أن يكون فقدان الجينات من Y خطيًا. يمكن أن يصبح أسرع عندما يصبح Y أكثر عدم استقرارًا ، أو يمكن أن يستقر حيث يتم تجريد Y من الجينات الأساسية.

تدافع مجموعة عالم الأحياء ديفيد بيج من بوسطن بشدة عن شرف الإنسان Y ، مشيرًا إلى أنه على الرغم من أن الشمبانزي قد فقد بعض الجينات منذ أن تقاسمنا سلفًا مشتركًا قبل 5 ملايين عام ، إلا أن البشر لم يفعلوا ذلك. في الواقع ، فقد البشر عددًا قليلاً جدًا من الجينات خلال 25 مليون سنة منذ أن ابتعدنا عن القرود.

فهل استقرت Y البشرية أخيرًا؟ ربما يؤدي فقدان أي من جينات الـ 27 Y المتبقية إلى الإضرار بقدرة حاملها على البقاء أو الخصوبة. أطلقت ورقة عام 2014 من مجموعة بيج تدعي أن Y هنا لتبقى قد أطلقت العنان لجولة أخرى من النقاش ، تم بثها مؤخرًا على الإذاعة الوطنية العامة الأمريكية (NPR).

الائتمان: _marmota / Flickr، CC BY-NC-SA

لكن البحث على نطاق أوسع يكشف أنه حتى الجينات الموجودة على الإنسان Y ذات الوظائف المهمة (مثل صنع الحيوانات المنوية) مفقودة من الفأر Y ، والعكس صحيح.

الأمر الأكثر إثارة هو أن الأنواع في مجموعتين من القوارض فقدت كروموسوم Y بالكامل. تم تحويل جينات Y إما إلى كروموسومات أخرى ، أو استبدالها - لا نعرف بأي شيء. لذلك يجب أن يكون من الممكن الاستغناء عن Y والبدء من جديد.

إذا اختفى الإنسان Y ، هل يختفي الرجال؟ إذا فعلوا ذلك ، فستكون هذه نهاية الجنس البشري. لا يمكننا أن نصبح كائنات مقتصرة على الإناث (مثل بعض السحالي ، مثل whiptail في نيو مكسيكو) لأن هناك ما لا يقل عن 30 جينًا "مطبوعًا" لا ينشط إلا إذا جاءوا من خلال الحيوانات المنوية. لذلك لا يمكننا التكاثر بدون الرجال.

فهل هذا يعني أن البشر سينقرضون خلال 4.5 مليون سنة؟ ليس بالضرورة. لقد طورت قوارض Y-less جينًا جديدًا محددًا للجنس ، فلماذا لا يكون البشر؟

ثلاثة أنواع من whiptail: whiptail الصغير المخطط ، (Cnemidophorus inornatus) ، وهيبتيل نيو مكسيكو (C. neomexicanus) و whiptail الغربي (C. tigris). الائتمان: أليستير جيه كولوم / ويكيميديا ​​كومنز ، CC BY

ربما حدث هذا بالفعل في بعض المجموعات السكانية المعزولة الصغيرة ، حيث من المرجح أن تترسخ الحوادث الوراثية. لم نكن لنعرف بدون فحص الكروموسومات من كل مجموعة بشرية على هذا الكوكب.

لكن مجموعة من البشر لديهم جينات جديدة تحدد الجنس لن تتكاثر بسهولة مع البشر الذين يحتفظون بنظام XY الحالي. أطفال ، على سبيل المثال ، امرأة XX ورجل لديه جين جنسي جديد ، من المحتمل أن يكونوا ثنائيي الجنس أو على الأقل عقيمين. يمكن لمثل هذا الحاجز التناسلي أن يدفع الأنواع الأولية بعيدًا ، كما حدث مع القوارض التي لا تحتوي على Y. لذلك إذا عدنا إلى الأرض بعد 4.5 مليون سنة ، فقد لا نجد أي بشر - أو عدة أنواع مختلفة من البشر.

على أي حال ، فإن 4.5 مليون سنة هي فترة طويلة. لقد كنا بشرًا منذ أقل من 100000 عام. ويمكنني التفكير في عدة طرق من المحتمل أن ننقرض فيها قبل وقت طويل من نفاد كروموسوم Y.

تم نشر هذه القصة بإذن من The Conversation (تحت المشاع الإبداعي - إسناد / بدون مشتقات).


التنكس الجيني

على الرغم من أن مدى الانحطاط الجيني يزداد مع الوقت الذي تتطور فيه المنطقة في ظل ارتباط جنسي كامل ، فقد حددت النمذجة النظرية عوامل مهمة أخرى (راجعها Bachtrog 2008). لذلك قد تختلف معدلات الانحطاط اختلافًا كبيرًا بين الكائنات الحية المختلفة. إلى جانب ندرة بيانات الانحطاط الكمي وتقديرات وقت الاختلاف ، يساهم هذا في الصورة المربكة على ما يبدو المذكورة أعلاه. تصف العديد من الدراسات عمق نسب التغطية في الجنسين ، والتي تكتشف فقط المناطق ذات التسلسلات المتدهورة. قلة تشير إلى نسبة الهيميزيجوس في الذكور ، وعدد أزواج الجينات XY التي تكون نسختها Y عبارة عن جين زائف ، والأنواع ذات المناطق أو الطبقات المرتبطة بالجنس المتدهورة جزئيًا لم يتم دراستها كثيرًا.

التنبؤات القابلة للاختبار متاحة مع ذلك. أولاً ، تتنبأ معظم النماذج بأن الانحطاط سيكون أسرع في المناطق المرتبطة بالجنس مع العديد من الجينات (على الرغم من أن نموذجًا حديثًا يتنبأ بتدهور المناطق التي بها عدد قليل من الجينات Lenormand et al. 2020). يجب أن تسمح تقديرات أعداد الجينات "السلفية" باختبار هذه الأفكار. قد يُتوقع أن تتدهور ببطء أنظمة الجين الفردي والكروموسومات الصغيرة التي تكتسب جينًا محددًا للجنس ، مثل الصبغيات الدقيقة للسحالي (ماتسوبارا وآخرون ، 2014) ، ويجب أن تصبح البيانات من هذه الأنواع غير النموذجية متاحة.

ثانيًا ، الانحطاط له مسار زمني غير خطي. يُتوقع أن تفقد الجينات وظائفها في البداية بسرعة بسبب طفرات التأثير الرئيسية ، تليها تغييرات أبطأ ، وفي النهاية حذف مجموعات من الجينات (الشكل 1). لذلك ، هناك حاجة إلى بيانات من المناطق المرتبطة بالجنس في جميع مراحل الانحطاط. قد تكون النباتات ، التي تضم العديد من الأنواع ذات المناطق الصغيرة أو المرتبطة بالجنس ، أقل ملاءمة من الحيوانات ، لأن الانتقاء في المرحلة الفردية ، بما في ذلك حبوب اللقاح للنباتات المزهرة ، قد يعارض الانحطاط (Bergero and Charlesworth 2011 Chibalina and Filatov 2011 Hough et 2014). ومع ذلك ، فقد تم توثيق انحطاط كبير في العديد من النباتات (انظر أعلاه) ، لذلك لا تزال هناك حاجة إلى البيانات من النباتات.

في جميع مراحل انحطاط المنطقة غير المؤلفة ، تعتمد المعدلات أيضًا على الخصائص المحددة للجينات الموجودة (على سبيل المثال ، Kramer et al. 2016 Rifkin et al. 2020 Bellott and Page 2021). والمثال اللافت للنظر هو Y neo of د، وهو أكثر انحطاطًا (مع 58٪ من الجينات غير الوظيفية) من الأكبر والأقدم في ميراندا (34٪ فقط من الجينات غير الوظيفية) ، ربما لأن الأخير تطور من كروموسوم "نقطي" ، تُظهر جيناته قيودًا انتقائية منخفضة (Zhou and Bachtrog 2015).

تشير البيانات المتاحة حاليًا إلى أن معظم طبقات الحيوانات مع YX أو WZ كس تظهر القيم التي تزيد عن 20٪ انحطاطًا كاملًا بشكل أساسي لمعظم جينات الأجداد. مع كس أقل من هذه القيمة ، فإن 50٪ أو أكثر من جينات الأسلاف الموجودة على X موجودة أيضًا بشكل عام كنسخ وظيفية محتملة على Y ، بما يتوافق مع التوقعات النظرية (Bachtrog 2008). ومع ذلك ، فإن كس لا يزال المستوى والوقت التطوري اللازمين للطبقات للوصول إلى مرحلة فقدان الجينات الرئيسي ، ولتطور دي نوفو لتعويض الجرعة ، غير واضحين. من المحتمل أن تحدث عمليات الحذف داخل المناطق المرتبطة بالجنس تمامًا ، والتي تساهم في تغاير الشكل ، فقط في المراحل المتأخرة من الانحطاط ، حيث تكون عمليات الحذف الكبيرة ضارة بشكل عام (Bull 1983 Manna et al. 2012 Bazrgar et al. 2013) ، ما لم تكن الجينات كلها تحت الانتقاء الضعيف ، أو أن المنطقة قد تدهورت بالفعل وأصبحت "صحراء جينية" (Nóbrega et al. 2004).


جمعيات كروموسوم Y و W: المناهج والاكتشافات

تم تسلسل المئات من جينومات الفقاريات وتجميعها حتى الآن. ومع ذلك ، فقد تجاهلت معظم مشاريع التسلسل الكروموسومات الجنسية الفريدة للجنس غير المتجانسة - Y و W - والتي تُعرف باسم الكروموسومات المحدودة الجنس (SLCs). في الواقع ، يصعب تسلسل وتجميع كروموسومات Y الفردية والمتكررة في الأنواع ذات التغاير الذكوري (XY) ، وكروموسومات W في الأنواع ذات التغاير الأنثوي (ZW). ومع ذلك ، فإن الحصول على تسلسلها مهم لفهم تعقيدات وظيفة جينوم الفقاريات وتطورها. تم إحراز تقدم مؤخرًا نحو تكييف تقنيات تسلسل الجيل التالي (NGS) لفك تشفير تسلسل SLC. نراجع هنا المنهجية والنتائج المتاحة حاليًا فيما يتعلق بتسلسل وتجميع SLC. نحن نركز على الفقاريات ، لكننا نحضر بعض الأمثلة من الأصناف الأخرى.

الكلمات الدالة: كروموسوم W مجموعة الكروموسوم Y مجموعة الكروموسومات الجنسية غير المتجانسة تحديد الجنس.


منذ وقت طويل ، في Gamete Far ، Far Away.

بدأت الحياة على كوكبنا بكائنات وحيدة الخلية مثل البكتيريا التي تتكاثر لاجنسيًا. ليس هناك أم وأب. تقوم الخلية ببساطة بإعادة إنتاج مادتها الجينية وتنقسم إلى خليتين أو أكثر متطابقة وراثيًا مع الخلية الأم.

منذ حوالي ثلاثة أو أربعة بلايين سنة ، بدأت هذه الكائنات وحيدة الخلية بدون نواة مميزة (بدائيات النوى ، أو البكتيريا) في تبادل المعلومات الجينية بطريقة محدودة. ثم قبل حوالي ملياري عام ، قامت الكائنات الحية مثل الخميرة ، ذات النوى الخلوية المتميزة والتركيبات المتخصصة التي تسمى العضيات (حقيقيات النوى) ، بوضع جيناتها في أزواج بحيث يمكن تقسيمها إلى أمشجين متطابقتين هيكليًا (وحدات تكاثر خلية واحدة تسمى الأبواغ في حالة الخميرة) وإعادة تجميعها لإنشاء كائن حي جديد. يسمى هذا النوع الخاص من انقسام الخلايا بالانقسام الاختزالي.

منذ حوالي 600 مليون سنة ، بدأت الحيوانات في تطوير أمشاج متخصصة - وحدات وحيدة الخلية مختلفة هيكليًا للإناث (البيض) والذكور (الحيوانات المنوية). تقوم خلايا الحيوانات المنوية بتخصيب البويضة ، والتي تجمع بعد ذلك جينات كلا الوالدين. لكن مثل هذه الحيوانات ، بما في ذلك السلاحف الحديثة ، لم يكن لديها كروموسومات جنسية متخصصة تحدد جنس النسل. كان الذكور والإناث متطابقين وراثيًا ، وتم تحديد الجنس من خلال درجة الحرارة التي يتم فيها تحضين البويضة.

وأخيرًا ، منذ حوالي 300 مليون سنة ، بدأ أسلافنا في تطوير كروموسومات جنسية.

يوجد في البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، وهي هياكل موجودة داخل نواة كل خلية تحتوي على جزيئات معبأة بإحكام تُعرف باسم حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) ، وهي المادة التي تحمل الشفرة الجينية.

يحدد زوج واحد من 23 كروموسومًا ، والمعروف باسم الكروموسومات الجنسية ، عند الحمل ما إذا كانت البويضة المخصبة ستتطور إلى ذكر أم أنثى. اليوم ، لدى الإناث البشرية زوج واحد من الكروموسومات X متطابقة. يمتلك الذكور البشريون ، بدلاً من الزوج المتطابق ، كروموسوم X واحد وكروموسوم Y أصغر.

تحتوي البويضة البشرية على كروموسوم X فقط. يحتوي الحيوان المنوي البشري إما على كروموسوم X أو Y ، وبالتالي تحديد جنس النسل بعد الإخصاب. XX = أنثى. XY = ذكر.

أمضى الدكتور بيج وزملاؤه الجزء الأكبر من العقدين الماضيين في إعادة بناء الأصول التطورية للكروموسومات X و Y البشرية. لقد تتبعوا أصول هذه الكروموسومات الجنسية إلى الكروموسومات العادية المسماة autosomes في الأسلاف التطورية التي يتقاسمها البشر مع الطيور.

قال بيج: "لقد تم تشتيت انتباهنا وخداعنا طوال الخمسين عامًا الماضية بسبب وجود الكروموسومات الجنسية لدينا". "معظم الجينات التي تشارك فعليًا في صنع التشريحيات المختلفة للذكور والإناث ليست على الكروموسومات الجنسية. معظمهم في autosomes. هم بالضبط نفس الشيء عند الذكور والإناث. إنه فقط أن الجسيمات الذاتية تُقرأ بشكل مختلف عند الذكور والإناث بسبب الكروموسومات الجنسية ، تمامًا كما يُقرأ الجينوم بأكمله بشكل مختلف عند الذكور والإناث ".


مراجع

Charlesworth B. تحديد الجنس: كروموسومات Y البدائية في الأسماك. كور بيول. 200414 (18): R745–7.

Le Page Y و Diotel N و Vaillant C و Pellegrini E و Anglade I و Merot Y و Kah O. Aromatase وإضفاء الطابع الجنسي على الدماغ واللدونة: نموذج الأسماك. Eur J Neurosci. 201032 (12): 2105-15.

سنكلير إيه إتش ، بيرتا بي ، بالمر إم إس ، هوكينز جونيور ، غريفيثس بي إل ، سميث إم جي ، فوستر جي دبليو ، فريشوف إيه إم ، لوفيلبادج آر ، جودفيلو بي إن. يقوم جين من المنطقة المحددة للجنس البشري بتشفير البروتين مع التماثل إلى نموذج ربط الحمض النووي المحفوظ. طبيعة سجية. 1990346 (6281): 240-4.

Smith CA ، Roeszler KN ، Ohnesorg T ، Cummins DM ، Farlie PG ، Doran TJ ، Sinclair AH. مطلوب الجين DMRT1 المرتبط بالطيور Z لتحديد جنس الذكور في الدجاج. طبيعة سجية. 2009461 (7261): 267-71.

Mank JE ، Avise JC: التنوع التطوري وتحول تحديد الجنس في الأسماك عن بعد. Sex Dev 2009 ، 3 (2-3): 60-67

Kottler VA ، Schartl M. الكروموسومات الجنسية الملونة لأسماك teleost. الجينات (بازل). 20189 (5): 233.

مانك جي ، بروميسلو دل ، أفيس جي سي. تطور آليات بديلة لتحديد الجنس في الأسماك البعيدة. شركة بيول جي لين. 200687 (1): 83-93.

ماتسودا إم ، ناجاهاما واي ، شينوميا أ ، ساتو تي ، ماتسودا سي ، كوباياشي تي ، موري سي ، شيباتا إن ، أساكاوا إس ، شيميزو إن ، وآخرون. DMY هو جين مجال DM خاص بـ Y مطلوب لتطور الذكور في أسماك الميداكا. طبيعة سجية. 2002417 (6888): 559-63.

ماتسودا إم ، ناجاهاما واي ، كوباياشي تي ، ماتسودا سي ، هاماجوتشي إس ، ساكايزومي م. الأسماك Physiol Biochem. 200328 (1-4): 135-9.

Shibata Y و Paul-Prasanth B و Suzuki A و Usami T و Nakamoto M و Matsuda M و Nagahama Y. يرتبط التعبير عن العامل المشتق من الغدد التناسلية (GSDF) مكانيًا وزمانيًا مع التمايز الخصوي المبكر في الميداكا. أنماط Expr الجينية. 201010 (6): 283-9.

Yano A و Guyomard R و Nicol B و Jouanno E و Quillet E و Klopp C و Cabau C و Bouchez O و Fostier A و Guiguen Y. تطور الجين المرتبط بالمناعة إلى الجين الرئيسي المحدد للجنس في تراوت قوس قزح ، Oncorhynchus mykiss. كور بيول. 201222 (15): 1423–148.

Hattori RS، Murai Y، Oura M، Masuda S، Majhi SK، Sakamoto T، Fernandino JI، Somoza GM، Yokota M، Strussmann CA. يأخذ ازدواج الهرمون المضاد لـ Mullerian المرتبط بـ Y دورًا حاسمًا في تحديد الجنس. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012109 (8): 2955-9.

Kamiya T و Kai W و Tasumi S و Oka A و Matsunaga T و Mizuno N و Fujita M و Suetake H و Suzuki S و Hosoya S وآخرون. يرتبط خطأ SNP العابر للأنواع في Amhr2 بتحديد الجنس في سمكة النمر المنتفخة ، Takifugu rubripes (فوجو). بلوس جينيت. 20128 (7): e1002798.

Chen SL و Zhang GJ و Shao CW و Huang QF و Liu G و Zhang P و Song WT و An N و Chalopin D و Volff JN وآخرون. يوفر تسلسل الجينوم الكامل للأسماك المفلطحة رؤى حول تطور كروموسوم الجنس ZW والتكيف مع نمط الحياة القاعية. نات جينيه. 201446 (3): 253.

Cui Z و Liu Y و Wang W و Wang Q و Zhang N و Lin F و Wang N و Shao C و Dong Z و Li Y وآخرون. يكشف تحرير الجينوم عن DMRT1 باعتباره جينًا أساسيًا يحدد جنس الذكور في نعل اللسان الصيني (Cynoglossus semilaevis). مندوب علوم .2017: 42213.

Graves JA ، Wakefield MJ ، Toder R. أصل وتطور المناطق الصبغية الكاذبة للكروموسومات الجنسية البشرية. همهمة مول جينيه. 19987 (13): 1991-6.

Bachtrog D. تطور كروموسوم Y: رؤى ناشئة في عمليات تنكس الكروموسوم Y. نات ريف جينيت. 201314 (2): 113-24.

Zeng Q و Fu Q و Li Y و Waldbieser G و Bosworth B و Liu S و Yang Y و Bao L و Yuan Z و Li N وآخرون. Development of a 690 K SNP array in catfish and its application for genetic mapping and validation of the reference genome sequence. Sci Rep. 20177:40347.

Liu Z, Liu S, Yao J, Bao L, Zhang J, Li Y, Jiang C, Sun L, Wang R, Zhang Y, et al. The channel catfish genome sequence provides insights into the evolution of scale formation in teleosts. نات كومون. 20167:11757.

Li Y, Liu S, Qin Z, Waldbieser G, Wang R, Sun L, Bao L, Danzmann RG, Dunham R, Liu Z. Construction of a high-density, high-resolution genetic map and its integration with BAC-based physical map in channel catfish. DNA Res. 201522(1):39–52.

Simmons M, Mickett K, Kucuktas H, Li P, Dunham R, Liu ZJ. Comparison of domestic and wild channel catfish (Ictalurus punctatus) populations provides no evidence for genetic impact. تربية الأحياء المائية. 2006252(2–4):133–46.

Liu S, Sun L, Li Y, Sun F, Jiang Y, Zhang Y, Zhang J, Feng J, Kaltenboeck L, Kucuktas H, et al. Development of the catfish 250K SNP array for genome-wide association studies. BMC Res Notes. 20147:135.

Tiersch TR, Simco BA, Davis KB, Chandler RW, Wachtel SS, Carmichael GJ. Stability of genome size among stocks of the channel catfish. تربية الأحياء المائية. 199087(1):15–22.

Sun FY, Liu SK, Gao XY, Jiang YL, Perera D, Wang XL, Li C, Sun LY, Zhang JR, Kaltenboeck L, et al. Male-biased genes in catfish as revealed by RNA-Seq analysis of the testis transcriptome. بلوس واحد. 20138(7):e68452.

Patino R, Davis KB, Schoore JE, Uguz C, Strussmann CA, Parker NC, Simco BA, Goudie CA. Sex differentiation of channel catfish gonads: normal development and effects of temperature. J Exp Zool. 1996276(3):209–18.

Ninwichian P, Peatman E, Perera D, Liu S, Kucuktas H, Dunham R, Liu Z. Identification of a sex-linked marker for channel catfish. Anim Genet. 201243(4):476–7.

Graves JAM, Peichel CL. Are homologies in vertebrate sex determination due to shared ancestry or to limited options? جينوم بيول. 201011(4):205.

Devlin RH, Nagahama Y. Sex determination and sex differentiation in fish: an overview of genetic, physiological, and environmental influences. تربية الأحياء المائية. 2002208(3–4):191–364.

Diaz N, Piferrer F. Lasting effects of early exposure to temperature on the gonadal transcriptome at the time of sex differentiation in the European sea bass, a fish with mixed genetic and environmental sex determination. BMC Genomics. 201516:679.

Cabodi S, Moro L, Baj G, Smeriglio M, Di Stefano P, Gippone S, Surico N, Silengo L, Turco E, Tarone G, et al. p130Cas interacts with estrogen receptor alpha and modulates non-genomic estrogen signaling in breast cancer cells. J Cell Sci. 2004117(Pt 8):1603–11.

Martinez P, Bouza C, Hermida M, Fernandez J, Toro MA, Vera M, Pardo B, Millan A, Fernandez C, Vilas R, et al. Identification of the major sex-determining region of turbot (Scophthalmus maximus). علم الوراثة. 2009183(4):1443–52.

Liao X, Xu G, Chen SL: Molecular method for sex identification of half-smooth tongue sole (Cynoglossus semilaevis) using a novel sex-linked microsatellite marker. Int J Mol Sci 2014, 15(7):12952-12958.

Foster JW, Brennan FE, Hampikian GK, Goodfellow PN, Sinclair AH, Lovell-Badge R, Selwood L, Renfree MB, Cooper DW, Graves JA. Evolution of sex determination and the Y chromosome: SRY-related sequences in marsupials. طبيعة سجية. 1992359(6395):531–3.

Crews D, Bergeron JM, McLachlan JA. The role of estrogen in turtle sex determination and the effect of PCBs. Environ Health Perspect. 1995103 Suppl 7:73–7.

Morais da Silva S, Hacker A, Harley V, Goodfellow P, Swain A, Lovell-Badge R. Sox9 expression during gonadal development implies a conserved role for the gene in testis differentiation in mammals and birds. نات جينيه. 199614(1):62–8.

Kondo M, Hornung U, Nanda I, Imai S, Sasaki T, Shimizu A, Asakawa S, Hori H, Schmid M, Shimizu N, et al. Genomic organization of the sex-determining and adjacent regions of the sex chromosomes of medaka. الدقة الجينوم. 200616(7):815–26.

Kikuchi K, Hamaguchi S. Novel sex-determining genes in fish and sex chromosome evolution. Dev Dyn. 2013242(4):339–53.

Shao C, Li Q, Chen S, Zhang P, Lian J, Hu Q, Sun B, Jin L, Liu S, Wang Z, et al. Epigenetic modification and inheritance in sexual reversal of fish. الدقة الجينوم. 201424(4):604–15.

Karmin M, Saag L, Vicente M, Wilson Sayres MA, Jarve M, Talas UG, Rootsi S, Ilumae AM, Magi R, Mitt M, et al. A recent bottleneck of Y chromosome diversity coincides with a global change in culture. الدقة الجينوم. 201525(4):459–66.

Small CM, Bassham S, Catchen J, Amores A, Fuiten AM, Brown RS, Jones AG, Cresko WA. The genome of the Gulf pipefish enables understanding of evolutionary innovations. جينوم بيول. 201617(1):258.

Davidson WS, Koop BF, Jones SJ, Iturra P, Vidal R, Maass A, Jonassen I, Lien S, Omholt SW. Sequencing the genome of the Atlantic salmon (Salmo salar). جينوم بيول. 201011(9):403.

Skaletsky H, Kuroda-Kawaguchi T, Minx PJ, Cordum HS, Hillier L, Brown LG, Repping S, Pyntikova T, Ali J, Bieri T, et al. The male-specific region of the human Y chromosome is a mosaic of discrete sequence classes. طبيعة سجية. 2003423(6942):825–37.

Hughes JF, Skaletsky H, Pyntikova T, Graves TA, van Daalen SK, Minx PJ, Fulton RS, McGrath SD, Locke DP, Friedman C, et al. Chimpanzee and human Y chromosomes are remarkably divergent in structure and gene content. طبيعة سجية. 2010463(7280):536–9.

Hughes JF, Skaletsky H, Page DC. Sequencing of rhesus macaque Y chromosome clarifies origins and evolution of the DAZ (deleted in AZoospermia) genes. بيوسيس. 201234(12):1035–44.

Soh YQ, Alfoldi J, Pyntikova T, Brown LG, Graves T, Minx PJ, Fulton RS, Kremitzki C, Koutseva N, Mueller JL, et al. Sequencing the mouse Y chromosome reveals convergent gene acquisition and amplification on both sex chromosomes. زنزانة. 2014159(4):800–13.

Skinner BM, Sargent CA, Churcher C, Hunt T, Herrero J, Loveland JE, Dunn M, Louzada S, Fu B, Chow W, et al. The pig X and Y chromosomes: structure, sequence, and evolution. الدقة الجينوم. 201626(1):130–9.

Tomaszkiewicz M, Rangavittal S, Cechova M, Campos Sanchez R, Fescemyer HW, Harris R, Ye D, O'Brien PC, Chikhi R, Ryder OA, et al. A time- and cost-effective strategy to sequence mammalian Y chromosomes: an application to the de novo assembly of gorilla Y. Genome Res. 201626(4):530–40.

Nanda I, Kondo M, Hornung U, Asakawa S, Winkler C, Shimizu A, Shan ZH, Haaf T, Shimizu N, Shima A, et al. A duplicated copy of DMRT1 in the sex-determining region of the Y chromosome of the medaka, Oryzias latipes. Proc Natl Acad Sci U S A. 200299(18):11778–83.

Myosho T, Otake H, Masuyama H, Matsuda M, Kuroki Y, Fujiyama A, Naruse K, Hamaguchi S, Sakaizumi M. Tracing the emergence of a novel sex-determining gene in medaka, Oryzias luzonensis. علم الوراثة. 2012191(1):163.

Takehana Y, Matsuda M, Myosho T, Suster ML, Kawakami K, Shin IT, Kohara Y, Kuroki Y, Toyoda A, Fujiyama A, et al. Co-option of Sox3 as the male-determining factor on the Y chromosome in the fish Oryzias dancena. نات كومون. 20145:4157.

Graves JA. How to evolve new vertebrate sex determining genes. Dev Dyn. 2013242(4):354–9.

Edwards TM, Moore BC, Guillette LJ Jr. Reproductive dysgenesis in wildlife: a comparative view. Int J Androl. 200629(1):109–21.

Matthiessen P, Sumpter JP. Effects of estrogenic substances in the aquatic environment. Exs. 199886:319–35.

Crews D, Bergeron JM. Role of reductase and aromatase in sex determination in the red-eared slider (Trachemys scripta), a turtle with temperature-dependent sex determination. J Endocrinol. 1994143(2):279–89.

Wibbels T, Crews D. Putative aromatase inhibitor induces male sex determination in a female unisexual lizard and in a turtle with temperature-dependent sex determination. J Endocrinol. 1994141(2):295–9.

Chardard D, Dournon C. Sex reversal by aromatase inhibitor treatment in the newt Pleurodeles waltl. J Exp Zool. 1999283(1):43–50.

Olmstead AW, Kosian PA, Korte JJ, Holcombe GW, Woodis KK, Degitz SJ. Sex reversal of the amphibian, Xenopus tropicalis, following larval exposure to an aromatase inhibitor. Aquat Toxicol. 200991(2):143–50.

Pieau C, Dorizzi M. Oestrogens and temperature-dependent sex determination in reptiles: all is in the gonads. J Endocrinol. 2004181(3):367–77.

Barske LA, Capel B. Estrogen represses SOX9 during sex determination in the red-eared slider turtle Trachemys scripta. Dev Biol. 2010341(1):305–14.

Shupnik MA. Crosstalk between steroid receptors and the c-Src-receptor tyrosine kinase pathways: implications for cell proliferation. الأورام. 200423:7979.

Waldbieser GC, Wolters WR. SHORT COMMUNICATION: definition of the USDA103 strain of channel catfish (Ictalurus punctatus). Anim Genet. 200738(2):180–3.

Cheryl A, Goudie BDR, Simco BA, Davis KB. Feminization of channel catfish by oral administration of steroid sex hormones. Trans Am Fish Soc. 1983112(5):3.

Waldbieser GC, Bosworth BG. A standardized microsatellite marker panel for parentage and kinship analyses in channel catfish, Ictalurus punctatus. Anim Genet. 201344(4):476–9.

Dunham RA, Lambert DM, Argue BJ, Ligeon C, Yant DR, Liu ZJ. Comparison of manual stripping and pen spawning for production of channel catfish × blue catfish hybrids and aquarium spawning of channel catfish. N Am J Aquac. 200062(4):260–5.

Su BF, Perera DA, Zohar Y, Abraham E, Stubblefield J, Fobes M, Beam R, Argue B, Ligeon C, Padi J, et al. Relative effectiveness of carp pituitary extract, luteininzing hormone releasing hormone analog (LHRHa) injections and LHRHa implants for producing hybrid catfish fry. تربية الأحياء المائية. 2013372:133–6.

Koren S, Walenz BP, Berlin K, Miller JR, Bergman NH, Phillippy AM. Canu: scalable and accurate long-read assembly via adaptive k-mer weighting and repeat separation. الدقة الجينوم. 201727(5):722–36.

Li H. Minimap and miniasm: fast mapping and de novo assembly for noisy long sequences. المعلوماتية الحيوية. 201632(14):2103–10.

Vaser R, Sovic I, Nagarajan N, Sikic M. Fast and accurate de novo genome assembly from long uncorrected reads. الدقة الجينوم. 201727(5):737–46.

Chin CS, Alexander DH, Marks P, Klammer AA, Drake J, Heiner C, Clum A, Copeland A, Huddleston J, Eichler EE, et al. Nonhybrid, finished microbial genome assemblies from long-read SMRT sequencing data. طرق نات. 201310(6):563.

Tamazian G, Dobrynin P, Krasheninnikova K, Komissarov A, Koepfli KP, O'Brien SJ. Chromosomer: a reference-based genome arrangement tool for producing draft chromosome sequences. GigaScience. 20165(1):38.

Simao FA, Waterhouse RM, Ioannidis P, Kriventseva EV, Zdobnov EM. BUSCO: assessing genome assembly and annotation completeness with single-copy orthologs. المعلوماتية الحيوية. 201531(19):3210–2.

Broman KW, Wu H, Sen S, Churchill GA. R/qtl: QTL mapping in experimental crosses. المعلوماتية الحيوية. 200319(7):889–90.

Krzywinski M, Schein J, Birol I, Connors J, Gascoyne R, Horsman D, Jones SJ, Marra MA. Circos: an information aesthetic for comparative genomics. الدقة الجينوم. 200919(9):1639–45.

Stanke M, Steinkamp R, Waack S, Morgenstern B. AUGUSTUS: a web server for gene finding in eukaryotes. الدقة الأحماض النووية. 200432(Web Server issue):W309–12.

Parra G, Bradnam K, Korf I. CEGMA: a pipeline to accurately annotate core genes in eukaryotic genomes. المعلوماتية الحيوية. 200723(9):1061–7.

Wang Y, Li J, Paterson AH. MCScanX-transposed: detecting transposed gene duplications based on multiple colinearity scans. المعلوماتية الحيوية. 201329(11):1458–60.

Kurtz S, Phillippy A, Delcher AL, Smoot M, Shumway M, Antonescu C, Salzberg SL. Versatile and open software for comparing large genomes. جينوم بيول. 20045(2):R12.

Li W, Godzik A. Cd-hit: a fast program for clustering and comparing large sets of protein or nucleotide sequences. المعلوماتية الحيوية. 200622(13):1658–9.

Langmead B, Salzberg SL. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2. Nat Methods. 20129(4):357–9.

Li B, Dewey CN. RSEM: accurate transcript quantification from RNA-Seq data with or without a reference genome. المعلوماتية الحيوية BMC. 201112:323.

Robinson MD, McCarthy DJ, Smyth GK. edgeR: a bioconductor package for differential expression analysis of digital gene expression data. المعلوماتية الحيوية. 201026(1):139–40.

Robinson MD, Oshlack A. A scaling normalization method for differential expression analysis of RNA-seq data. جينوم بيول. 201011(3):R25.

Xu Z, Chen J, Li X, Ge J, Pan J, Xu X. Identification and characterization of microRNAs in channel catfish (Ictalurus punctatus) by using Solexa sequencing technology. بلوس واحد. 20138(1):e54174.

Miranda KC, Huynh T, Tay Y, Ang YS, Tam WL, Thomson AM, Lim B, Rigoutsos I. A pattern-based method for the identification of MicroRNA binding sites and their corresponding heteroduplexes. زنزانة. 2006126(6):1203–17.


Y Chromosome Is More Than a Sex Switch

The small, stumpy Y chromosome—possessed by male mammals but not females, and often shrugged off as doing little more than determining the sex of a developing fetus—may impact human biology in a big way. Two independent studies have concluded that the sex chromosome, which shrank millions of years ago, retains the handful of genes that it does not by chance, but because they are key to our survival. The findings may also explain differences in disease susceptibility between men and women.

“The old textbook description says that once maleness is determined by a few Y chromosome genes and you have gonads, all other sex differences stem from there,” says geneticist Andrew Clark of Cornell University, who was not involved in either study. “These papers open up the door to a much richer and more complex way to think about the Y chromosome.”

The sex chromosomes of mammals have evolved over millions of years, originating from two identical chromosomes. Now, males possess one X and one Y chromosome and females have two Xs. The presence or absence of the Y chromosome is what determines sex—the Y chromosome contains several genes key to testes formation. But while the X chromosome has remained large throughout evolution, with about 2000 genes, the Y chromosome lost most of its genetic material early in its evolution it now retains less than 100 of those original genes. That’s led some scientists to hypothesize that the chromosome is largely indispensable and could shrink away entirely.

To determine which Y chromosome genes are shared across species, Daniel Winston Bellott, a biologist at the Whitehead Institute for Biomedical Research in Cambridge, Massachusetts, and colleagues compared the Y chromosomes of eight mammals, including humans, chimpanzees, monkeys, mice, rats, bulls, and opossums. The overlap, they found, wasn’t just in those genes known to determine the sex of an embryo. Eighteen diverse genes stood out as being highly similar between the species. The genes had broad functions including controlling the expression of genes in many other areas of the genome. The fact that all the species have retained these genes, despite massive changes to the overall Y chromosome, hints that they’re vital to mammalian survival.

“The thing that really came home to us was that these ancestral Y chromosome genes—these real survivors of millions of years of evolution—are regulators of lots of different processes,” Bellott says.

Bellott and his colleagues looked closer at the properties of the ancestral Y chromosome genes and found that the majority of them were dosage-dependent—that is, they required two copies of the gene to function. (For many genes on the sex chromosomes, only one copy is needed in females, the copy on the second X chromosome is turned off and in males, the gene is missing altogether.) But with these genes, the female has one on each X chromosome and the male has a copy on both the X and Y chromosomes. Thus, despite the disappearance of nearby genes, these genes have persisted on the Y chromosome, the team reports online today in طبيعة سجية.

“The Y chromosome doesn’t just say you’re a male it doesn’t just say you’re a male and you’re fertile. It says that you’re a male, you’re fertile, and you’re going to survive,” Bellott explains. His group next plans to look in more detail at what the ancestral Y chromosome genes do, where they’re expressed in the body, and which are required for an organism’s survival.

In a second طبيعة سجية paper, also published online today, another group of researchers used a different genetic sequencing approach, and a different set of mammals, to ask similar questions about the evolution of the Y chromosome. Like Bellott’s paper, the second study concluded that one reason that the Y chromosome has remained stable over recent history is the dosage dependence of the remaining genes.

“Knowing now that the Y chromosome can have effects all over the genome, I think it becomes even more important to look at its implications on diseases,” Clark says. “The chromosome is clearly much more than a single trigger that determines maleness.” Because genes on the Y chromosome often vary slightly in sequence—and even function—from the corresponding genes on the X, males could have slightly different patterns of gene expression throughout the body compared with females, due to not only their hormone levels, but also their entire Y chromosome. These gene expression variances could explain the differences in disease risks, or disease symptoms, between males and females, Clark says.


Snake Sex Determination Dogma Overturned

Abby Olena
Jul 6, 2017

Boa imperator و Python bivittatus TONY GAMBLE For more than 50 years, scientists have taken for granted that all snakes share a ZW sex determination system, in which males have two Z chromosomes and females have one Z and one W. But a study, published today (July 6) in علم الأحياء الحالي, reveals that the Central American boa (Boa imperator) and the Burmese python (Python bivittatus) use an XY sex determination system, which evolved independently in the two species.

&ldquoThis work is a culmination of a lot of questions that we&rsquove had about pythons and boas for a long time,&rdquo says Jenny Marshall Graves, a geneticist at La Trobe Univeristy in Melbourne, Australia, who did not participate in the study.

Some of these questions came up for Warren Booth, a geneticist and ecologist at the University of Tulsa, as he studied parthenogenesis&mdashthe growth and.

Booth contacted Tony Gamble, a geneticist at Marquette University in Milwaukee, Wisconsin, who studies sex chromosomes, to begin a collaboration to investigate whether boas and pythons might actually have X and Y chromosomes. Spurred by Booth’s questions, “I went back and reread some of the early papers” on snake sex chromosomes, says Gamble. “What became clear is that they didn’t show that boas and pythons had a ZW sex chromosome system. They just said it without any evidence.”

Historically, scientists used light microscopy to photograph and match up homologous chromosomes. “If you find an unmatched pair—two chromosomes that are morphologically different—in males, you have an XY sex chromosome system. If you find an unmatched pair in females, you have a ZW system,” says Gamble. “But the problem is that a large number of species don’t have sex chromosomes that are morphologically distinct from each other.”

In order to address this problem, Booth, Gamble, and colleagues digested the genomes of male and female boas, pythons, and Western diamondback rattlesnakes (Crotalus atrox), which are known to use a ZW sex determination system, with restriction enzymes to create fragments just hundreds of base pairs long. They sequenced the fragments, and then used a computer program to identify sex-specific genetic markers.

In a ZW system, where females have both a Z and a W, sex-specific markers will be found in larger numbers in females because they are likely found on the W chromosome, which males don’t have. In an XY system, where males have both an X and a Y, these sex-specific genetic markers will be found in males because they are likely Y-specific. As expected, the authors identified more markers in sequencing data from rattlesnake females than males. But they also found an excess of sex-specific genetic markers in male boa and python sequences, which suggested that these snakes have XY sex determination.

See “Lizard Swaps Mode of Deciding Its Sex”

The researchers validated the presence of some of the sex-specific markers using PCR, and then mapped them to boa and python genome data to confirm which chromosomes were the sex chromosomes. The team also used the boa and python genomes “to show that, while they both have XY systems, they have actually evolved those XYs independently on different chromosomes,” says Gamble.

The identification of the boa and python sex chromosomes “might be quite a big breakthrough to our understanding of sex determination in snakes,” says Graves. “Old fashioned genetic linkage studies will show us where the sex-linked gene is, and we know enough genomics now to be able to figure out what genes are in that patch of chromosome and ask, are any of them good candidates for sex determination?”

The authors “found that the python species has different sex chromosomes than boas, but there are many lineages between them,” says Lukáš Kratochvíl, an evolutionary biologist at Charles University in Prague, Czech Republic, who did not participate in the work. Investigating the sex chromosomes of these in-between snake lineages could provide insight into the evolution and stability of sex chromosomes in other animals, he adds.

Gamble agrees that the next step is exploring other species’ sex chromosome systems, but, for him, a bigger question also arises from this work. “There’s way more going on in snakes than anyone ever thought,” he says. “It was there for anyone to see, and so many scientists—including myself—failed to really look critically at this older literature. One has to wonder how frequently we do this. What other long-held assumptions do I take for granted as factual that could actually not have any empirical evidence behind them?”


شاهد الفيديو: Alyaa Gad - Transgender and Intersex العبور الجنسي و ثنائية الجنس (شهر نوفمبر 2022).