Jest rzeczą powszechnie znaną, że za naszą płeć odpowiedzialny jest
chromosom Y, lub jego brak. Na pozór jest to fakt oczywisty i, w
gruncie rzeczy, niezbyt interesujący. Problem pojawia się dopiero
wtedy, gdy uświadomimy sobie, że za cechy odpowiedzialne są geny
lub ich grupy, a chromosom jest tylko pewnym wygodnym
sposobem ich upakowania.

A więc, szczęśliwi posiadacze "igreka" i dumne właścicielki dwóch
"iksów", poszukajmy genu odpowiedzialnego za różnicowanie się
płci.

Ponieważ rozdzielnopłciowość występuje już u stosunkowo prostych
organizmów, na nich właśnie skupiła się uwaga badaczy. Proste
organizmy modelowe miały dostarczyć danych do badań nad
determinacją płci u ssaków, a wśród nich i człowieka. Mechanizmy
molekularne prowadzące do różnicowania się płci zostały najlepiej
poznane u nicienia Caenorhabditis elegans i u ulubionej przez
genetyków Drosophila melanogaster.

U tej sympatycznej muszki , podobnie jak u człowieka, samice mają
dwa chromosomy X, a samce kombinację XY. Co ciekawe, o płci
zwierzęcia nie decyduje bezpośrednio obecność lub brak
chromosomu Y czy X, a stosunek liczby chromosomów X do liczby
haploidalnych kompletów autosomów. U normalnego samca
stosunek X/A wynosi 1/2 - jeden chromosom X na dwa (u
diploidalnej Drosophila) komplety autosomów.

U normalnej samicy ten stosunek wynosi odpowiednio 1.

Niezwykle ciekawy efekt osiągano krzyżując osobniki o różnej
ploidalności. Udało się osiągnąć szerokie spektrum wartości stosunku
X/A.

Pozwoliło to na odkrycie wartości progowej X/A=0,67, poniżej której
różnicują się samce, zaś powyżej której - samice. Osobniki
wykazujące współczynnik równy 0,67 (dwa chromosomy X i trzy
komplety autosomów) były tzw. interseksami i posiadały zarówno
komórki męskie, jak i żeńskie.

Do tej pory nie wiadomo jeszcze, w jaki sposób organizm, a
dokładniej jego pojedyncze komórki, mierzy ilość chromosomów.
Przypuszcza się, że na chromosomach X znajdują się geny kodujące
białka o charakterze czynników transkrypcyjnych (sis-a i sis-b),
które po przekroczeniu wartości progowej (związanym z ilością

chromosomów X) powodują feminizację. Wciąż nie znany jest
natomiast gen zlokalizowany na autosomach, a wpływający na
różnicowanie płci.

Wspomniane już produkty genów sis-a i sis-b aktywują nadrzędny
gen regulatorowy Sxl inicjując kaskadę genów biorących udział w
różnicowaniu się płci u Drosophila.

Płeć zależy od genu a nie od chromosomu

ZALEśNOŚĆ PŁCI OD GENÓW

Każdy z nas wie, że naszą płeć określa obecność lub nieobecność

chromosomu

Y. Oczywiście nie jest to nic zaskakującego, ani nazbyt

ciekawego. Jednak gdy się głębiej nad tym zastanowić, nie jest to takie

jasne. Okazuje się bowiem, że każdą cechę warunkują konkretne geny lub

większe ich grupy, natomiast sam chromosom jest większą jednostką, w

której znajdują się geny.

Występowanie dwóch płci u różnych osobników jest znana nawet u bardzo

pierwotnych organizmów, dlatego dla ułatwienia tej sprawy naukowcy

zaczęli od badania właśnie takich organizmów. O wiele łatwiejsze było

przeprowadzenie badań na prostych modelach, jakimi były

bezkręgowce

niż na

ssakach

, a co dopiero mówić tu o ludziach. Dlatego determinację

płci najgłębiej poznano u

nicieni

Caenorhabditis elegans

oraz muszki

owocowej

Drosophila melanogaster

.

R E K L A M A

czytaj dalej

Ta mała muszka posiada, tak jak ludzie, zestawy parzystych

chromosomów X i Y jako określenia płci - samice dwa iksy a samce -

jednego iksa i jednego igreka. Wśród innych

zwierząt

nie zawsze

chromosomy Y i X decydują o płci. O wiele ważniejszy okazuje się

stosunek ilości chromosomów X do ilości haploidalnych zestawów

autosomów. U standardowego samca X/A jest równy ½ - oznacza to, że

na 1 chromosom X przypadają dwa zestawy autosomów (tak jest także u

diplonta - Drosophili). Natomiast każda samica posiada równą ilość

chromosomów X oraz zestawów autosomów (czyli stosunek jest równy 1).

Bardzo

ważne

były

doświadczenia

z

krzyżowaniem

osobników

posiadających różną

ploidalność

. Dzięki tym badaniom (podczas których

osiągnięto duży zakres stosunków X/A) wyznaczono granicę w wartości

tego stosunku warunkującą powstawanie określonej płci. I tak - aby

powstał samiec stosunek ten musi wynosić mniej niż 0,67. Natomiast

samica powstanie jeśli stosunek będzie większy od tej wartości. Gdy

stosunek wynosi dokładnie 0,67 - czyli osobnik posiada dokładnie 2

chromosomy X oraz 3 zestawy autosomalne, to powstają interseksy - czyli

osobniki posiadające komórki męskie oraz żeńskie jednocześnie.

Jednak nawet w tej chwili nie jest do końca wyjaśnione, jak organizm

oblicza liczbę chromosomów w każdej

komórce

. Prawdopodobnie

odpowiedzialne za to są geny występujące na chromosomie X. Kodują one

białka będące czynnikami transkrypcyjnymi - tzw. sis-a oraz sis-b. To one,

gdy wartość stosunku X/A przekroczy 0,67, warunkują, że osobnik

zostanie kobietą. Jednak nadal nie został znaleziony

gen

na autosomie,

który wpływa na powstawanie płci.

Białka powstające przez kodowanie czynników transkrypcyjnych powodują

aktywację nadrzędnego genu Sxl, który reguluje inicjację kaskady genów

występujących przy determinacji płci u muszki owocowej.

Zilustrowane zostały więc trzy kierunki regulacyjnej działalności genu Sxl -

są to: aktywowanie kaskady genów wpływających na różnicowanie się płci

w komórkach somatycznych, inna droga różnicowania się płci w

komórkach rozrodczych oraz aktywowanie tak zwanych mechanizmów

kompensacji.

Determinacja płci nie ma bezpośredniego związku z kompensacją. Jednak

kompensacja jest ważna, gdyż ma na celu wyrównanie liczby genów na

chromosomach X pomiędzy samicą (XX) a samcem (XY). Chromosomy X

oprócz genów odpowiedzialnych za płeć, występują także inne geny

(stanowiące u Drosophili blisko 20% wszystkich). Dlatego u Drosophila

melanogaster

transkrypcja

jest prawie dwa razy wydajniejsza niż u innych

gatunków.

Kompensacja odbywa się także u innych gatunków, także u ludzi.

Najpierw jeden z chromosomów X kondensuje się, dając tzw. ciałko Barra,

które jest nieaktywną formą chromosomu. W wyniku kondensacji geny

znajdujące się na chromosomie X u samca, jak i u samicy ulegają takiej

samej ekspresji, mimo różnicy w ilości tych chromosomów. Z kolei w

oocytach - komórkach płciowych u płci żeńskiej dochodzi do aktywowania

tej nieaktywnej formy chromosomu X.

Jeśli jakiś osobnik jest euploidalny - czyli posiada więcej chromosomów X,

to w wyniku kompensacji zostają skondensowane wszystkie chromosomy

X, poza jednym.

Mimo, że mechanizm kompensacyjny jest sterowany przez Sxl, to nie jest

on bezpośrednio związany z różnicowaniem się płci, a jedynie

niwelowaniem różnic pomiędzy chromosomami u obu płci. O wiele

ważniejszym zadaniem tego genu jest inicjowanie kaskady genów,

odpowiedzialnych za rozwijanie się organizmu pod kątem płci żeńskiej.

Samce Drosophila melanogaster także mają aktywny gen Sxl po

urodzeniu, jednak obróbka

mRNA

jest inna, w wyniku czego powstają u

nich krótkie, zupełnie nie funkcjonujące produkty.

Różnicowanie płci w komórkach somatycznych zależy od 4 genów

znajdujących się w hierarchii pod genem Sxl - są to tra, tra-2, ix oraz dsx.

Ich funkcje nie zostały jeszcze do końca poznane.

Regulowanie genów odpowiedzialnych za różnicowanie się płci w

komórkach

somatycznych

jest

głównie

widoczne

w

procesie

modyfikowania

transkrypcji.

Samice

posiadają

białka

genu

Sxl,

zawierające część, która wiąże się z mRNA. Dzięki temu możliwe jest

powstawanie aktywnego produktu genu tra. Samce - nie posiadające

właściwych produktów genu Sxl - produkują nieaktywne produkty genu tra

- gdyż gen ten zostaje skrócony o część zwaną ORF.

Kolejne geny - tra ora tra-2 kodują białka zawierające część oddziałującą z

RNA

. Białka te biorą z kolei udział w transkrypcji genu dsx. Ten ostatni

gen jest ważny - gdyż wytwarza on już aktywny i sprawny produkt

zarówno męski, jak i żenśki.

Niestety mimo przeprowadzenia tak wielu badań i doświadczeń, naukowcy

wciąż nie znają dokładnego mechanizmu, w wyniku którego zachodzi

różnicowanie się komórek rozrodczych. Na razie wiadomo, że gen Sxl jest

niezbędny w procesie powstawania oocytów. Z drugiej strony zauważono,

że komórki somatyczne danej płci mają duży wpływ na powstawanie

komórek rozrodczych tej samej płci. Przeprowadzo bowiem doświadczenie

w wyniku którego zauważono, że komórki rozrodcze zawierające

chromosomy XX, po przeniesieniu do komórek somatycznych męskich,

mogą się rozwijać w wyniku

spermatogenezy

.