Să vorbim despre determinarea sexului sexual la mamifere
# A sta acasa ! Îți împărtășim toate numerele
Mai multe articole în afara volumelor Publicate online
Să vorbim despre sex: determinarea sexului la mamifere
Din punct de vedere evolutiv, reproducerea este scopul fundamental al vieții; în acest sens, evoluția a fost cu adevărat creativă. Există două grupuri mari de organisme, cele de reproducere sexuală și asexuale. În cadrul primei, majoritatea speciilor sunt împărțite în două sexe; cu toate acestea, există specii care au mai mult de două.
Pentru a determina sexul unui organism există o mare varietate de mecanisme și strategii. Printre acestea se numără determinarea sexului în funcție de temperatura la care se dezvoltă embrionul, de echilibrul dintre bărbați și femele care există în vecinătate, de mărimea unui individ în raport cu partenerul său, de prezența uneia sau a diferitelor gene, prin cantitatea anumitor gene față de altele și așa mai departe. În această recenzie ne vom concentra asupra a ceea ce se știe despre reproducere și determinarea sexuală la mamifere.
| La om, primordiile gonadale (țesuturile care dau naștere testiculelor sau ovarelor) sunt structurale identice la bărbați și femele până în jurul celei de-a șaptea săptămâni de sarcină. |
Dezvoltarea tractului reproductiv la mamifere
Diferența fundamentală între bărbați și femele este că primele au testicule și cele din urmă ovare. Cu toate acestea, această diferență nu există din momentul fertilizării, ci este generată în etape mai avansate de dezvoltare (Figura 1). La om, primordiile gonadale (țesuturile care dau naștere testiculelor sau ovarelor) sunt structurale identice la bărbați și femele până în jurul celei de-a șaptea săptămâni de sarcină (ceea ce la șoarece este echivalent cu 11,5 zile de gestație). Zile mai târziu (la șoareci, la 12,5 zile de gestație), testiculele încep să se distingă prin formarea așa-numitelor corzi testiculare, care formează ulterior așa-numitele tuburi seminifere. La femele, gonadele rămân fără modificări morfologice mai mult timp: transformarea lor în ovar nu se observă decât după câteva zile, când celulele germinale intră în procesul de diviziune celulară cunoscută sub numele de meioză, așa cum vom vedea mai târziu.
Gonadele sunt formate din trei tipuri diferite de celule:
1) Celulele „suport”, cunoscute la mascul ca celule Sertoli și la femele ca celule granuloase.
2) Celule producătoare de steroizi, numite celule Leydig la mascul și celule theca la femele.
3) Celulele germinale, care la mascul dau naștere spermei, iar la femele ovocite.
Pe lângă gonade, apar și alte diferențe de sex în canalele sexuale prin care gametii ies din gonade. În cazul bărbaților, acestea sunt canalul eferent, epididimul și canalul deferent, care provin din canalul Wolffian. La femele, canalul Müllerian provine oviductul (sau trompele uterine) și uterul.
Canalul lui Wolff și cel al lui Müller se dezvoltă atât la embrioni masculi, cât și la femei; totuși, în funcție de tipul de gonadă care se formează, una dintre cele două conducte dispare. La bărbați, hormonul anti-Müllerian produs de celulele Sertoli din testicule determină degenerarea canalelor Müllerian. Pe de altă parte, testosteronul produs de celulele Leydig promovează dezvoltarea și masculinizarea canalelor Wolffian. La femele, canalele Wolff degenerează din cauza absenței testosteronului, în timp ce canalele Müllerian rămân, deoarece nu există producție de hormon anti-Müllerian (Figura 1).
Bazele genetice ale determinării sexului
Cu puțin peste o sută de ani în urmă s-a observat că femelele și masculii unor insecte aveau un număr diferit de cromozomi. Femelele au avut 24, care în timpul meiozei s-au împerecheat în 12 perechi, iar masculii au avut 23, care s-au împerecheat în 11 perechi, lăsând un cromozom solitar. Acest cromozom solitar a fost numit cromozom accesoriu sau cromozomul X. În 1901 s-a propus ca acest cromozom X să fie cel care a determinat sexul; pentru prima dată, au fost propuse baze genetice pentru determinarea sexului.
La mamifere, determinarea principală a sexului este strict cromozomială și, în majoritatea cazurilor, un individ cu doi cromozomi sexuali XX va fi de sex feminin, în timp ce cu un cromozom sexual X și unul Y (XY) va fi bărbat. În 1947, dr. Jost a sterilizat embrioni de iepure care se aflau încă în pântecele mamei, permițând dezvoltarea lor să continue până la naștere. El a observat că toți s-au născut cu caracteristici sexuale feminine, indiferent dacă cromozomii lor au fost XY sau XX, pentru care a propus că determinarea sexuală a individului este controlată de diferențierea și prezența testiculului. Cu toate acestea, în 1959 s-a stabilit că, la mamifere, cromozomul Y a fost inductorul dominant al caracteristicilor masculine (sau fenotip masculin), deoarece în prezența sa, indiferent de numărul de cromozomi X, dezvoltarea a fost masculină. Deoarece cromozomul Y este inductorul dominant al fenotipului masculin, s-a ajuns la concluzia că trebuie să existe un „factor determinant al testiculului”.
| În 1959 s-a stabilit că, la mamifere, cromozomul Y a fost inductorul dominant al caracteristicilor masculine, deoarece în prezența sa, indiferent de numărul de cromozomi X, dezvoltarea a fost masculină. |
Astfel a început o lungă căutare a acestui factor, care s-a încheiat în 1991 cu identificarea genei Sry, singura pe cromozomul Y care este necesară pentru a determina testiculul. Acest lucru a fost demonstrat prin introducerea unui fragment de ADN care conținea exclusiv gena Sry în embrioni de șoarece XX, determinând indivizii să se dezvolte ca bărbați (Koopman și colab., 1991).
Cascadă de gene implicate în determinarea sexului
Odată localizat determinantul testiculului, s-a crezut că ar fi ușor să se elucideze restul mecanismului de determinare a sexului. Cu toate acestea, la 16 ani de la descoperirea sa, nu este încă clar cum funcționează această genă. Sry este exprimat chiar înainte de diferențierea testiculului, iar expresia sa este tranzitorie, oprindu-se în aproximativ 24 de ore. Proteina Sry este capabilă să se lege de ADN, motiv pentru care se crede că acționează ca un factor transcripțional (adică reglează alte gene), declanșând astfel o cascadă de semnale care se încheie cu formarea testiculului. În afară de funcția sa de regulator al expresiei altor gene, s-a observat recent că Sry ar putea participa și la mecanismul de îmbinare a arselor messenger, molecule din care sunt sintetizate proteinele (Ohe și colab., 2002).
Mecanismul de îmbinare constă în eliminarea unor fragmente de ARN (așa cum este original copiat din ADN), astfel încât diferite proteine pot fi produse din același ARN prin formarea unor arne alternative de mesagerie. În musca fructului Drosophila melanogaster cascada determinării sexuale apare tocmai prin acest mecanism.
Cu excepția unui segment mic, proteinele Sry ale diferitelor mamifere nu sunt foarte asemănătoare între ele. De exemplu, la șoareci, la un capăt al moleculei există multe repetări ale aminoacizilor glutamină și histidină, care nu se găsesc în proteinele umane. În mod surprinzător, numărul de repetări diferă între diferite tulpini de șoarece; funcția sa nu este clară. În ceea ce privește organizarea testiculului, s-a văzut că expresia Sry induce proliferarea celulelor Sertoli și migrarea așa-numitelor celule mioid peritubulare către testicul, care formează o barieră între celulele stromale și celule. și Sertoli. În prezent, unul dintre obiectivele principale ale acestui domeniu de studiu este de a găsi genele care sunt direct reglementate de Sry și de a clarifica rolul lor în maturizarea harnelor de mesagerie.