Informácie

Vyskytuje sa kríženie chromozómov nad mužom a ženou alebo naopak?

Vyskytuje sa kríženie chromozómov nad mužom a ženou alebo naopak?


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.

Moje chápanie je homológny pár chromozómov, čo znamená mužský a ženský chromozóm vo vnútri DNA. Ak je to teda homologické, ako to robí muž so ženou? Prevráti sa a zmení smer, čo sa nemohlo stať, keďže mužský chromozóm 1 (povedzme) je na nerozoznanie od ženského? A čo chromozóm XY u mužov, povedzme? Viem, že niektoré sú pseudoautozomálne, ale väčšinou ide o normálne nukleotidy pohlavných chromozómov. Tak čo s nimi?


Otázka mi nie je jasná, ale dúfam, že to trochu pomôže.

Moje chápanie je homológny chromozómový pár, čo znamená mužský a ženský chromozóm

Neexistuje mužský a ženský chromozóm. Chromozómy nemajú sex. U ľudí, s výnimkou chromozómovYvšetky chromozómy možno nájsť u jedincov akéhokoľvek pohlavia.

Existujú však otcovsky dedičné chromozómy a materské dedičné chromozómy. Ako ste povedali, materinálne zdedený chromozóm je pri porovnaní ich sekvencie na nerozoznanie od otcovsky dedičného chromozómu (môžu sa líšiť z hľadiska epigenetických zmien).

chromozóm vo vnútri DNA.

Chromozóm sa nenachádza vo vnútri DNA. DNA je názov veľmi dlhej molekuly, z ktorej sa (hlavne) skladá chromozóm. DNA môže byť organizovaná v rôznych formách, z ktorých jedna je v chromozómoch (iná by bola napríklad plazmid). Aj keď by to stále znie smiešne, je správnejšie hovoriť o DNA vo vnútri chromozómu ako o chromozóme vo vnútri DNA.

Ak je to teda homologické, ako to robí muž so ženou?

Je to veľmi nejasné ... čo robiť? Prečo by chromozóm zdedený po otcovi (za predpokladu, že toto máte na mysli pod mužským chromozómom) robil niečo s chromozómom zdedeným po matke, a nie naopak? Aj keď z nasledujúceho vyplýva, že by ste chceli hovoriť o rekombinácii, nerozumiem, kam smerujete.

prevráti sa a zmení smer, čo sa nemohlo stať, keďže mužský chromozóm 1 (povedzme) je na nerozoznanie od ženského?

Nechápem, o akom "flipu" uvažuješ. Pravdepodobne by ste sa mali pozrieť na článok na wikipedii, kde nájdete prechod.

Stručne povedané, synapsia sa tvorí počas profázy I meiózy a keď dôjde k segregácii, synapsia sa vyrieši s pravdepodobnosťou $ frac {1} {2} $, ktorá spôsobí rekombinačnú udalosť. Synapsia sa vyskytuje, pretože umožňujú párovanie párov homológnych chromozómov dohromady, čo zabezpečí ich oddelenie počas anafázy 1. Pravdepodobne by ste si mali nejaký čas preštudovať význam tohto odseku.

A čo chromozóm XY u mužov, povedzme?

Prepáčte, aj to je trochu nejasné.

Viem, že niektoré sú pseudoautozomálne, ale väčšinou ide o normálne nukleotidy pohlavných chromozómov. Tak čo s nimi?

Zdá sa, že nerozumiete tomu, čo je sexuálny chromozóm a čo znamená pseudoautozomálny.

Stručne povedané, u ľudí existuje iba jeden pár pohlavných chromozómov (XXaleboXYv závislosti od pohlavia). Ďalších 22 párov chromozómov sú autozómy. U ľudí neexistuje nič také ako pseudo-autosomálny chromozóm, ale existuje pseudo-autozomálna oblasť.Y-chromozóm.

Väčšina zYchromozóm sa nikdy nekombinuje (zatiaľ čoXchromozómová rekombinácia iba u žien), pretože nikdy nie je prítomná s inýmYchromozóm v tej istej bunke. Navrchu je iba krátka sekvenciaYchromozóm, ktorý sa rekombinuje sXchromozóm, táto oblasť sa nazýva pseudo-autosomálna oblasť. Tento región pravdepodobne stále existuje, aby umožňoval oddelenieXaYchromozómy počas anafázy I.


Uvedomte si tiež, že sa zdá, že sa veľmi zameriavate na ľudí (bez toho, aby ste to povedali a možno aj bez toho, aby ste si to uvedomovali). Rozmanitosť určovania pohlavia je obrovská. Možno by ste sa chceli pozrieť na Majú muži všetkých pohlavných druhov chromozómy Y?


Existuje rozdiel medzi procesmi meiózy a mitózy. Meióza zvyčajne vedie k 23 chromozómom v novej bunke, zatiaľ čo mitózy zvyčajne vedú k 46 chromozómom v novej bunke. Pretože každý normálny človek musí mať 46 chromozómov, musíte získať 23 od svojho otca a 23 od svojej matky. Meióza vytvára bunky, ktoré sú nevyhnutné pre reprodukciu ľudí. Mitóza vytvára bunky, ktoré pomáhajú jedincovi rásť.

Takmer každá bunka vo vašom tele má svojich vlastných 46 chromozómov. Červené krvinky sú napríklad bunky, ktoré nemajú chromozómy. Bunka, ktorá má 23 chromozómov, sa nazýva haploidná bunka, a keď má dvakrát toľko, nazýva sa to diploidná bunka.

Chromozómy nie sú špecifické pre pohlavie. Pohlavné chromozómy udeľujú pohlavie iba v závislosti od toho, či získate jednu kópiu každého z X a Y, alebo dve kópie X chromozómu. Takže môžete mať muža, ktorý odovzdá 23 génov svojej dcére a potom dcéra odovzdá niektoré z týchto chromozómov, po genetickej rekombinácii, svojmu synovi alebo dcére. To je jedno. Rozdelenie je viac-menej náhodné.

Počas genetickej rekombinácie sa homológne chromozómy krížia pomocou reťazcov DNA, ktoré sú rezané biomolekulovými procesmi. Obraz tohto procesu sa nazýva križovatka Holliday. Takže sa prevrátia a zmenia smer, ale sú to len vlákna (aka reťazce) DNA.


Zmeny v počte a usporiadaní génov

Jediný chromozóm môže viesť k strate malého kúska na terminálnom konci, čo sa nazýva terminálny nedostatok alebo nedostatok. Niekedy sa môže chromozóm zlomiť v akýchkoľvek dvoch bodoch, čím sa uvoľní interkalárny segment, ktorý môže mať tvar prstenca alebo tyčinky, ak sú jeho zlomené konce spojené.

Ak je v zlomenom segmente prítomná centroméra, prežije ako malý, ale nedostatočný chromozóm. Ak so zlomeným segmentom nie je žiadna centroméra, hovorí sa, že ide o vymazanie a čoskoro sa stratí počas jadrového delenia.

Chromozóm, ktorý vykazuje deléciu, sa stáva deficientným chromozómom. V prípade difúznej centroméry si deletovaný segment chromozómu zachováva svoju prežitie a je pridaný ako extrachromozóm do pôvodnej sady.

Pri tomto type štrukturálnych zmien je ovplyvnený celkový obsah génov v organizme. Ak sú ABCDEFG gény v chromozóme, potom ABCDE je nedostatok a ABFG je delécia. Podľa Robertsa (1975) sú všetky nedostatky skutočne intersticiálne alebo vymazané kvôli univerzálnej prítomnosti telomér.

Cytologický účinok delécie:

U heterozygota s deléciou párovanie chromozómov prebieha normálne, ale v oblasti delécie, kde chýba množstvo génov, sú normálne chromozómy vytlačené von vo forme slučky, čo sa všeobecne označuje ako tvorba spony. Nedostatok znižuje množstvo prekrížení.

Genotypové a fenotypové efekty nedostatkov:

Nedostatok je smrteľný v dôsledku straty génov. Jedinci s homozygotným nedostatkom neprežijú, pretože chýba celý súbor génov. Keď sa segment stratí iba z jedného člena homológneho páru, čím sa vytvorí deficitný heterozygot, jedinec prežije, ale vykazuje abnormálny alebo nezvyčajný fenotypový efekt.

Strata veľmi malého segmentu chromozómu deléciou sa pri dedičnosti správa ako mendelovská jednotka. Preto sú veľmi malé nedostatky niekedy mylne považované za génové mutácie.

Inými slovami, malé delécie nemusia brániť vývoju organizmu, ale vytvárajú určitý mutantný charakter u jednotlivca. Bridges v roku 1917 objavil a vypracoval klasický prípad nedostatku.

Mutantný znak v Drosophile nazývaný zárez vytvára vrúbkovaný okraj krídel. Je to spôsobené malou deléciou v určitej časti X-chromozómu. U samíc sa zdedil ako dominantne viazaný na pohlavie a u samcov smrteľne.

V F.1 potomstvo, ženy so vrúbkovanými krídlami, mali všetky biele oči, pričom normálnym očakávaním boli červenooké formy, pretože červená farba je dominantným znakom. Pri absencii dominantnej alely v dôsledku delécie recesívny gén nachádza expresiu fenotypicky. Tento druh neočakávaného prejavu recesívneho charakteru, ktorý je spôsobený absenciou dominantnej alely, sa nazýva psendodominancia.

(Delécia môže byť koncová, v ktorej chýbajúce segmenty sú na konci chromozómu, a môžu byť interkalárne, kde chýbajúce časti sú v strede chromozómu.)

(ii) Duplikácia:

Prítomnosť časti chromozómu nad rámec normálneho komplementu je známa ako duplikácia alebo sa niekedy segment alebo časť chromozómu opakuje v tom istom chromozóme. Tieto dodatočné duplikované segmenty sa nazývajú duplikácie.

Príležitostne sa zistí, že jadro je aberantné, pretože má ďalší materiál nad rámec toho, ktorý sa nachádza v normálnom chromozomálnom komplemente. Extra materiál môže byť buď vo forme celých chromozómov alebo extra sád chromozómov (ak má zlomený kus centroméru, je zahrnutý ako extra chromozóm), alebo môže byť len časťou chromozómu.

Posledný sa označuje ako duplikácia, ktorá sa líši od prvých dvoch. To znamená pridanie jedného alebo viacerých génov, v dôsledku čoho organizmus nesie rovnaký segment chromozómu, ktorý sa opakuje vo svojom haploidnom chromozómovom komplemente.

(Pri delécii a nedostatku je ukázaná strata jedného alebo viacerých génov. Pri duplikácii je pridaný jeden alebo viac génov, v dôsledku čoho organizmus nesie rovnaký gén opakovaný vo svojom haploidnom chromozómovom komplemente).

Druhy duplikácií:

a) Extrachromozomálna duplikácia:

Ak je v vylomenom diele prítomná centroméra, správa sa ako nezávislý dodatočný alebo extra chromozóm.

Duplikovaný segment leží po boku rovnakých génov v chromozóme. Duplikované gény ležia v rovnakom poradí ako v normálnom chromozóme, napr. Ak je poradie génov v normálnom chromozóme ABCDEFGH.IJKL, tandemová duplikácia bude ABCDECDEFGH.IJKL (bodka predstavuje centroméru).

c) Reverzné tandemové zdvojenie:

V tomto prípade je poradie génov v duplikovanom segmente chromozómu práve opačné k pôvodnej sekvencii. Napríklad vo vyššie uvedenom prípade by to bolo ABCDEEDCFGH.IJKL.

d) Zdvojené rozmnožovanie:

V niektorých prípadoch duplikovaný segment neleží v susedstve alebo v blízkosti normálneho segmentu. V závislosti od toho, či je duplikovaná časť, na rovnakej strane centroméry (homo-brachiálna) alebo na druhej strane ako pôvodná (heterobrachiálna). V tomto prípade by sme mali ABCDEFGCDEH.IJKL.

(e) Premiestnenie alebo transponovaná duplikácia:

V tomto prípade je duplicitný segment pripojený k nehomológnemu chromozómu. Duplikovaná oblasť môže byť transponovaná na nehomológny chromozóm intersticiálne (alebo interkalárne) alebo terminálne (terminálne). V tomto prípade by to bol MNOPCDEQ.RSTUV.

V Drosophila Bridges zistil, že niektorí jedinci, ktorí sú rozhodne homozygotní pre recesívne gény, vykazujú dominantné znaky. Pri analýze sa to zistilo v dôsledku extra chromozomálneho materiálu nesúceho dominantný gén.

Ak je extra chromozomálny materiál vybavený centromérou, môže existovať ako samostatný chromozóm, ale ak nie je, je pripojený k jednému z normálnych chromozómov. Duplikácie sú menej škodlivé ako dôsledky vymazaní.

Malý segment chromozómu môže byť niekedy duplikovaný v dôsledku nerovnakého kríženia a takáto duplikácia sa označuje ako opakovanie. V prípade mutantnej tyčinky Drosophila sú úzke a zúžené oči spôsobené malým duplikátom génu. Duplikácia pomohla v evolúcii. Vzhľadom na nárast počtu génov je možné, že sa v jednom géne objavia rôzne mutácie bez toho, aby to ovplyvnilo normálne funkcie organizmu.

Zmeny v usporiadaní génových lokusov:

I) Translokácia:

Termín translokácia použili Bridges a Morgan v roku 1923 na označenie nezvyčajného správania chromozómov, počas ktorého sa segment jedného z nich pripojí k inému chromozómu. Toto je dôležité a najkomplexnejšie zo všetkých chromozomálnych aberácií. Počas tohto procesu sa odstránený segment presunie zo svojej normálnej polohy v jednom chromozóme do novej situácie v inom chromozóme.

Pri translokácii sa segmenty rovnakých alebo nerovnakých dĺžok vymieňajú medzi dvoma členmi homológneho páru alebo medzi nehomológnymi chromozómami. Táto výmena medzi chromozómami sa nazýva vzájomná alebo recipročná translokácia.

Pri jednoduchej translokácii sa iba kúsok chromozómu pripojí k inému chromozómu bez výmeny. Existuje však podozrenie, že jednoduchá translokácia je tiež recipročná, ale jeden zo segmentov je veľmi malý.

Okrem jednoduchých a recipročných translokácií je viditeľný ešte jeden typ translokácie, ktorý zahŕňa zlomenie v troch bodoch, ale spojenie v dvoch bodoch známych ako Shift translokácia. Okrem toho pri alelosomálnej translokácii dochádza k výmene segmentov medzi nehomologickými chromozómami.

Translokácie nezahŕňajú žiadnu stratu alebo pridanie chromozomálnych častí, ale jednoducho preskupenie ich častí alebo génov v chromozómoch, nie kvalitu alebo kvantitu génov.

Z tohto dôvodu sa niekedy označujú ako chromozomálne prestavby. Znižujú kríženie tým, že bránia párovaniu chromozómov. Jednotlivci nesúci preskupenia sú fenotypovo normálne, pokiaľ vzťahy génu alebo génov k susedným génom neovplyvňujú fenotypovú expresiu, t. j. “polohový efekt.”

Bol tiež pozorovaný ďalší vzácny typ “ laterálnej translokácie ”, v ktorom sa trans-lokalizovaný segment pripája k bokom prijímajúceho chromozómu.

Translokácia bola na začiatku označovaná ako „##2020 nelegitímne“#8221, čo znamená, že tieto dva procesy sa navzájom podobajú. Hlavnou podobnosťou oboch je, že (i) dochádza k rozbitiu chromozómov, po ktorom nasleduje spojenie a výmena segmentov.

Translokácia a kríženie sa však navzájom líšia v nasledujúcich ohľadoch alebo bodoch:

i) K prekríženiu dochádza ako k prirodzenému a normálnemu procesu, počas ktorého sa medzi homológnymi chromozómami vymieňajú segmenty sesterských chromatidov rovnakej veľkosti. Nesesterské chromatidy vykazujú zlomenie v zodpovedajúcich bodoch a vytvára sa nová kombinácia génov, ale nie je zavedený žiadny nový gén. Vo väčšine prípadov je možné predpovedať aj percento prekročenia.

(ii) Pri typickej translokácii dochádza k výmene nehomológnych chromozómov. Gény zvonku sú teda zavedené do väzbovej skupiny. Translokácie nie sú nikdy predpovedané a neriadia sa žiadnym stanoveným pravidlom. Nie je nutné, aby vymieňané segmenty mali rovnakú veľkosť.

Cytologický účinok translokácie:

Genetické techniky na detekciu a štúdium translokácií budú ľahšie pochopiteľné, keď budú známe cytologické javy produkované translokáciami. Predpokladajme, že dva chromozómy s príslušnými génmi ABCDE.FGHI a LMNOPQ.RST si vymenia segmenty a povedú k translokačnému chromozómu LMNDE.FGHI a ABCOPQ.RST.

Takto vytvorený jedinec dostane od jedného zo svojich rodičov normálnych a od druhého rodiča translokačné chromozómy. Takýto jedinec je translokačný heterozygot. Pretože párovanie chromozómov (synapsia) v meiotickej profáze I, zygoténe, je spôsobené špecifickou príťažlivosťou homológnych segmentov obsahujúcich alelické gény, dá sa očakávať, že translokačný heterozygot bude vytvárať krížové párovanie.

Výskyt prekríženia v každom zo štyroch ramien kríža bude mať za následok tvorbu chiasmat v každom ramene. Namiesto bivalentov, t. j. páru synapsovaných homológnych chromozómov, sa vytvorí kvadrivalent.

Skupina štyroch asociovaných chromozómov, pričom každý člen skupiny je čiastočne homológny s dvoma ďalšími chromozómami v skupine. Štvorvalent sa objaví na diakinéze a v metafáze I prvého meiotického delenia ako kruh alebo kruh štyroch chromozómov, ktoré môžu byť buď skrútené, ako je znázornené na obrázku, vľavo, alebo otvorené ako v stredovom výkrese toho istého obrázku.

Ak sa chiasmata nevytvorí v jednom ramene pachyténového alebo diploténového kríža, prstenec sa transformuje na otvorený reťazec štyroch chromozómov. Také prstence alebo reťazce chromozómov boli pozorované a interpretované Bellingom pri Meiosis v Dature a potom boli nájdené v kukurici, hrachu, pšenici, Tradescantii a iných rastlinách a u niektorých zvierat. Pravidelne sa vyskytujú v mnohých večerných prvosienkach, ktoré majú žlté kvety.

Existujú rôzne spôsoby, ktorými môžu byť chromozómy spojené v kruhu alebo reťazci distribuované do gamét vytvorených v dôsledku meiózy. Dva pôvodné chromozómy, ABCDE.FGHI a LMNOPQ.RST, môžu ísť na rovnakú gamétu a translokačný chromozóm ABCOPQ.RST a LMNDE.FGHI na inú gamétu.

Je potrebné poznamenať, že v každej z týchto gamét sa každý gén symbolizovaný písmenom vyskytuje iba raz, pretože gaméty sú tvorené normálnymi jedincami. Na druhej strane, ak chromozómy susediace v kruhu idú na rovnaký pól pri meiotickom delení, vytvoria sa štyri druhy gamét.

Spoločnou vlastnosťou týchto štyroch druhov gamét je, že nesú určité gény dvakrát a niektoré gény vôbec nemajú. Inými slovami, nesú duplikácie pre niektoré a nedostatky pre iné gény.

Translokácie vedú k zmeneným väzbovým vzťahom medzi génmi. Vytvárajú sa nové skupiny prepojení. Nezávisle triediace gény sa stanú prepojenými a spojené gény začnú vykazovať nezávislý sortiment za predpokladu, že sa ich väzbové skupiny zmenia z dôvodu translokácie.

[Heterozygotné translokácie sú semisterilné. U zvierat sú niekedy nevyvážené gaméty viditeľné, ale nimi tvorené zygoty nie sú schopné normálneho vývoja a diferenciácie. V rastlinách, ako sú Rhoeo a Oenothera, sa translokačné heterozygoty stali stabilnými v dôsledku prítomnosti vyvážených letálov alebo letálov, ktoré nie sú exprimované v heterozygotných podmienkach],

Ii) Inverzia:

V rámci jedného chromozómu dochádza k translokáciám. Primárne to preukázali Sturtevant a Dobzhansky v chromozóme slinných žliaz Drosophila.

Inverzia zahŕňa rotáciu časti chromozómu alebo sady génov o 180° okolo vlastnej osi. Rozbitie a opätovné spojenie je nevyhnutné na to, aby došlo k reverzii a čistým výsledkom nie je zisk ani strata genetického materiálu, ale jednoducho preskupenie génovej sekvencie. Môžu byť terminálne (výskyt na konci chromozómu) alebo interkalárne, ak dôjde k zmenám v strede chromozómu.

Inverzie, ktoré zahŕňajú centroméru, sú známe ako pericentrické inverzie, kde ako tie, ktoré nezahŕňajú centroméru, sú známe ako paracentrické. Ak je normálnym poradím génov v chromozóme ABC.DEFG, sekvencia alebo poradie v paracentrických a pericentrických inverziách bude ABC.DGFE a AED.CBFG.

U jedincov, ktorí sú homozygotní pre inverzie, je zygotén a pachytén normálny kvôli podobnostiam abnormalít v homológnych chromozómoch. Heterozygotná inverzia je však dostatočne malá, protichodné obrátené oblasti sa nedokážu spárovať a v tejto časti chromozómu je zabránené kríženiu.

Výsledkom kríženia v obrátenej oblasti heterozygotnej paracentrickej inverzie je chromozóm s dvoma centromerami a acentrickým segmentom. Keď sa dva centroméry dicentrického chromozómu pohybujú smerom k dvom protiľahlým pólom, v anafáze I sa vytvorí chromatidový mostík. Acentrický segment nie je pripevnený k vretenu, leží voľne v cytoplazme a nie je dostatočne voľný. Meiotické separácie sú teda zvyčajne abnormálne.

V prípade, že meiotická separácia je normálna, vytvoria sa štyri typy gamét – jeden s normálnou génovou sekvenciou, druhý s invertovanou génovou sekvenciou, tretí s dicentrickým chromozómom a duplikáciou niektorých génov a štvrtý s acentrickým chromozómom a deléciou niektorých génov. Neskoršie dva typy gamét zvyčajne nie sú životaschopné, čo vedie k tomu, že heterozygoti pre paracentrické inverzie sú vysoko sterilné a produkuje sa iba rodičovský potomok.

Inými slovami, prekríženiu sa zabráni v dôsledku paracentrickej inverzie. Prechod v heterozygotnej pericentrickej inverzii nevedie k chromatidovému mostíku, ale má za následok delécie a duplikácie v gamétach. Preto aj pericentrické inverzie zjavne bránia prekríženiu.

Pericentrické inverzie zahŕňajúce nerovnaké ramená majú za následok drastické zmeny v morfológii chromozómov. Napríklad metacentrické (v tvare V) chromozómy je možné transformovať na tyčinkové (akrocentrické) alebo naopak.

Keďže inverzné homozygoty sú plodné a inverzné heterozygoty sú sterilné, vedie to k vytvoreniu dvoch skupín organizmov v rámci toho istého druhu.

Inverzia bola teda užitočná pri udržiavaní heterozygotných podmienok, teda užitočná pri vzniku nových druhov. Pri inverzii je prekríženie potlačené a produkujú sa len rodičovské potomstvá. Recesívni smrteľníci môžu byť ďalšou výhodou, pretože heterozygoti pre nich budú životaschopní, ale homozygotní neživí.

Rôzne vyššie opísané chromozomálne preskupenia často spôsobujú viditeľné zmeny v organizmoch. Tieto viditeľné fenotypové zmeny vytvorené v dôsledku zmeny chromozomálnych segmentov predstavujú efekty polohy.

Toto zmenené správanie génov v dôsledku preskupenia bolo študované v Drosophile a prvýkrát objavené Sturtevantom a Bridgesom v roku 1925. Zistili, že tvorba Barovho oka u Drosophily je spôsobená pozičným efektom.

Lewis zaradil efekty polohy do dvoch kategórií:

i) Pestrý typ:

Tento typ efektov polohy študoval Muller a iní. Tieto efekty vedú k somatickej nestabilite génového pôsobenia. Efekty pestrej polohy vedú k diverzifikácii postavy, ktorá sa zvyčajne pozoruje v určitej štruktúre alebo oblasti tela škvrny rôznych farieb, napríklad sa môžu vyskytnúť v očiach Drosophila po preskupení lokusu ‘w’ (biele oko). .

Inverzie alebo translokácie, ktoré umiestňujú ‘w’ blízko heterochromatínu, môžu spôsobiť biele sfarbenie alebo mozaiku farby očí. Tento koncept heterochomatinizácie produkujúci efekty pestrej polohy drží tovar v rôznych príkladoch farby očí.

Veľký počet štruktúrnych preskupení v Drosophila spôsobuje somatické stabilné účinky polohy. Patria sem zamrežované oko, chlpaté krídla atď. Klasické príklady barového oka urobili Sturtevant a Bridges. V tomto pruhovom charaktere sa oči zúžia a zníži sa počet faziet. Vzniká v dôsledku duplikácie génov.

Medzi počtom chromozómových segmentov a veľkosťou oka existuje približný kvantitatívny vzťah. Keď sa segment rôznymi spôsobmi duplikoval, premlčaná postava sa stala prominentnou s redukciou faziet produkujúcich zakryté, dvojité a ultra zakryté oči. Na vysvetlenie mechanizmu účinku polohy boli predložené dve hypotézy.

Táto teória predpokladá, že efekty polohy sú spôsobené dôsledkom lokálnej interakcie medzi génovými produktmi susedných lokusov alebo sú založené na zmene chemického prostredia, v ktorom je gén umiestnený po prestavbe. Znamená to, že jeden gén nie je úplne nezávislý pri vytváraní efektov polohy, ale pôsobenie je ovplyvnené susednými génmi.

2. Štrukturálna hypotéza:

Podľa tohto názoru dochádza k akejsi fyzikálnej zmene v samotnom génovom lokuse, kde dochádza k zlomu, pričom molekuly nukleoproteínu sa môžu počas fyzickej zmeny deformovať.

Nedisjunkcia chromozómov:

Nedisjunkcia znamená neoddelenie párov homológnych chromozómov počas meiózy. Prvýkrát o takom prípade informoval Bridges (1913) v Drosophile. Zistil, že niekedy sa vo vajíčku Drosophila dva chromozómy po synapsii neoddelia a prejdú na rovnaký pól, pričom druhý zostane bez chromozómu a ‘X ’.

Preto sa vyrábajú tri druhy vajec, ako je uvedené nižšie:

i) normálne vajíčka, z ktorých každé obsahuje jeden chromozóm X,

ii) Vajcia obsahujúce dva chromozómy X.

(iii) Vajcia bez chromozómov X.

Dochádza teda ku kvantitatívnej abnormalite alebo nezvyčajnosti X chromozómu. Biela farba očí v Drosophile je recesívna postava viazaná na sex. Keď sa skríži bielooká samica s červenookým samcom, dochádza ku krížovému kríženiu dedičstva.

V F.1 potomkovia, muži majú biele oči a samice červené oči. Existuje však niekoľko výnimiek a asi jedna z 2000-3000 F1 potomstvo vykazuje červené oči u mužov a biele u žien. Ukázalo sa, že je to kvôli nedisjunkcii chromozómov X.

2. Sekundárne neodpojenie:

Všetci výnimoční samci bez chromozómu Y sú sterilní, hoci výzorom a správaním sú celkom samci. Samice s bielymi očami a#8216 X X Y ’sú normálne a plodné. Mosty ich prešli k normálnym červenookým mužom a na svojich potomkoch pozorovali sekundárnu nedisjunkciu. V ich potomstve má asi 96 % dcér červené oči a 4 % biele oči. Medzi synmi je asi 96% bielookých a 4% červenookých.

Pri redukčnom delení u žien XXY sú chromozómy X a Y distribuované rôznymi spôsobmi a vytvárajú sa štyri druhy vajíčok.

(i) Vajcia s jedným X chromozómom

(ii) Vajcia s chromozómom X a Y

(iii) Vajcia s 2X chromozómom

iv) Vajcia s chromozómom Y.

Tri vajíčka oplodnené spermiami normálneho samca s červenými očami by mali produkovať osem rôznych typov zygot. 3/8 typov zygot sa nevyskytuje s rovnakou frekvenciou. Odhad obrázku ukazuje niekoľko spôsobov testovania platnosti tejto komplikovanej pracovnej hypotézy.

Všetky bielooké ženy a niektoré červenooké musia niesť nielen dva chromozómy X, ale aj chromozóm Y. Bridges tieto predpovede nielen urobil, ale overil ich cytologickým vyšetrením rôznych tried múch.

Nedisjunkcia chromozómov X u Drosophila vedie k objaveniu sa zygot, ktoré majú o jeden chromozóm viac (XXX, XXY, XYY) alebo o jeden chromozóm menej ako normálne muchy, keďže chromozóm Y obsahuje relatívne málo génov, muchy s chromozómami Y navyše byť normálni, zatiaľ čo muži, ktorým chýba chromozóm Y, sa líšia od normálnych iba tým, že sú sterilní. Naopak, prítomnosť extra X chromozómu (XXY) je zvyčajne smrteľná.

K nedisjunkcii dochádza príležitostne nielen pre chromozómy X a Y, ale aj pre ostatné chromozómy. Výsledkom je produkcia zygotov, ktoré majú jeden z chromozómov normálneho komplementu v troch vyhotoveniach (trizómy, typy 2n+1), ktoré majú chromozómy zastúpené iba jedným namiesto dvoch (monozómy, typy 2n-1).


Abstrakt

U pohlavných chromozómov sa klasicky predpovedá, že zastavia rekombináciu v heterogametickom pohlaví, čím sa posilní prepojenie medzi pohlavím určujúcim (SD) a pohlavne antagonistickým (SA) génom. Pri rovnakom zdôvodnení sa očakáva, že už existujúca sexuálna asymetria v rekombinácii ovplyvní vývoj heterogamie, napríklad nízka miera mužskej rekombinácie by mohla uprednostňovať prechody do systémov XY generovaním bezprostrednej väzby medzi génmi SD a SA. Okrem toho by akumulácia škodlivých mutácií na nerekombinujúcich chromozómoch Y mala podporovať prechody XY-to-XY (ktoré zahodia rozpadnutý Y), ale neprospechy prechody XY-to-ZW (ktoré fixujú rozpadnutý Y ako autozóm). Rovnako ako mnoho anuranských obojživelníkov, Hyla Ukázalo sa, že rosničky vykazujú drastickú heterochiasmiu (muži sa rekombinujú iba na koncoch chromozómov) a sú typicky XY, čo sa zdá byť v súlade s vyššie uvedenými očakávaniami. Namiesto toho tu demonštrujeme, že dva druhy, H. sarda a H. savignyi, zdieľajú spoločný systém ZW minimálne od 11. mája. Prekvapivo sa odvtedy udržiava typický model obmedzenej mužskej rekombinácie napriek ženskej heterogaméte. Pohlavné chromozómy sa teda voľne rekombinujú u žien ZW, nie u mužov ZZ. To naznačuje, že heterochiasmy neobmedzuje heterogamiu (a naopak) a že úloha génov SA vo vývoji pohlavných chromozómov mohla byť príliš zdôraznená.


Top 3 základné zákony genetiky

Nasledujúce body zdôrazňujú tri základné zákony genetiky navrhnuté Mendelom. Zákony sú tieto: 1. Zákon z Segregácia 2. Zákon Dzlovestnosť 3. Zákon nezávislého sortimentu a Di-hybrid Kríž.

1. Zákon o Segregácia:

Podľa Altenburga môže byť tento zákon definovaný ako “Nemiešanie alel, t.j. alela pre výšku sa u hybridov nemieša s alelou pre zakrpatenosť.” Potomkovia pochádzajúci z dvoch rodičov od nich dostávajú príspevky dedičných vlastností prostredníctvom gamét. Tieto gaméty sú spojovacím článkom medzi postupnými generáciami.

Kontrastné znaky, ako sú vysoké a trpasličí stonky hrachu, sú určené niečím, čo sa prenáša z rodičov na potomstvo prostredníctvom gamét, sa nazýva faktory alebo gény. Dôležité je, že rôzne faktory, ako napríklad výška a zakrpatenosť (D a d), sa navzájom nemiešajú, nekontaminujú ani nemiešajú, kým zostávajú spolu v hybride.

Namiesto toho rôzne faktory separujú alebo segregujú čistý a nekontaminovaný prechod na dve rôzne gaméty produkované hybridom a potom prenášajú na rôznych jedincov alebo potomkov hybridu. Každá gaméta nesie jeden z dvoch členov dvojice kontrastných alebo alternatívnych faktorov, tj. Buď pre výšku alebo trpaslík (D alebo d) a nikdy nie pre oba.

D d (F.1 hybrid vysoký) → faktor D a d zostávajú spolu čisté

Najjednoduchším konvenčným alebo zvyčajným spôsobom označovania týchto mendelovských faktorov je dať každému písmeno, pričom dominantným faktorom je veľké písmeno a recesívne malé písmeno. V kríži čistokrvných vysokých a trpasličích rastlín nechajte D stáť pre gén pre výšku a d pre alternatívnu formu tohto génu, ktorá má za následok zakrpatenie stonky. D a d sa nazývajú alely alebo alelomorfy.

Pretože sa jednotlivec vyvíja zo spojenia dvoch gamét produkovaných rodičmi mužského a ženského pohlavia. Prijíma dve alely D a d. Pravá šľachtiteľská vysoká rastlina môže byť reprezentovaná ako DD a jej gaméta ako D a pravá šľachtiteľská trpasličia rastlina ako dd a jej gaméta ako d.

Keď sa obe rastliny skrížia, vajíčko (D) sa oplodní samčou gamétou (d) alebo naopak. Výsledná hybridná zygota bude mať D aj d. Dve alely génu sú teda reprezentované rovnakým génovým symbolom a navzájom sa líšia tým, že ich prvé písmeno je veľké alebo malé (D alebo d).

Gén môže byť reprezentovaný symbolom odvodeným od mena postavy, ktorej vládne. Gén kontrolujúci dĺžku stonky ako trpaslíka v hrachu môže byť reprezentovaný malým písmenom ‘d ’ a symbol pre alelu produkujúcu dominantnú formu charakteru je rovnaký ako pre recesívnu alelu, ale prvé písmeno tohto symbol je v hlavnom meste. Napríklad vysoký kmeň je dominantný a je mu priradené D

Podľa princípu segregácie sa alely heterozygotnej vysokej rastliny (Dd) navzájom nemiešajú, nespájajú, nemiešajú ani nekontaminujú, napriek tomu, že fenotyp F1 hybrid vykazuje iba vysoký charakter a neposkytuje žiadnu viditeľnú známku prítomnosti génu (d) v genotype. Alely sa segregujú, keď hybridný organizmus produkuje gaméty, takže približne polovica gamét bude niesť D a druhá polovica d.

Pri oplodnení sa gaméty náhodne kombinujú. Rôzne typy gamét majú rovnakú príležitosť spojiť sa navzájom. Samčia gaméta sa môže spojiť alebo zlúčiť so samicou gamétou buď s D alebo d. Iný druh mužskej gaméty ‘d ’ môže mať tiež rovnakú príležitosť zjednotiť sa alebo splynúť so ženskou gamétou D alebo d. Preto dochádza k štyrom rekombináciám a#8217. Jedna štvrtina (1/4) z nich sú homozygotné vysoké rastliny, ktoré majú iba alelu výšky (DD).

Druhá polovica z nich (dve zo štyroch) sú heterozygotné, majúce obe alely D aj d. Keďže D je dominantné nad d, tieto rastliny sú vysoké. Jedna štvrtina (1/4) z nich sú homozygotné rastliny, ktoré majú iba alelu trpaslíka (dd). V F.2 generácie, vysoké a trpasličí rastliny sa objavujú v pomere 3: 1 (3/4 vysoké a 1/4 trpasličích rastlín).

Mendel testoval platnosť faktorovej hypotézy použitím ďalšej prísnej metódy, pomocou ktorej by ju bolo možné potvrdiť alebo vyvrátiť. V F.2 z jeho kríženia vysokých rastlín s trpasličími rastlinami boli vysoké a trpasličie rastliny približne v pomere 3:1. Mendelova interpretácia týchto výsledkov prostredníctvom zákona o segregácii ukazuje, že existujú dva druhy F2 vysoké rastliny.

Asi 1/3 z nich by mala byť genotypicky homozygotná pre výšku (DD). Asi 2/3 by mali byť heterozygotné (Dd) nesúce dominantné aj recesívne alely (D a d). Platnosť týchto predpovedí je možné testovať v skutočných experimentoch. Homozygotné trpasličí rastliny by sa mali množiť vo všetkých nasledujúcich generáciách, ak sú oplodnené alebo krížené s inými.

Všetky rastliny, hoci vyzerajú rovnako, by sa nesprávali rovnako. Asi 1/3 z nich homozygotných s genetickým vzorcom (DD) by sa mala množiť ako pravá. Ale 2/3 F2 vysoké rastliny, heterozygoti (Dd) by sa mali množiť presne ako F1 hybridné rastliny. Mali by produkovať vysoké a zakrpatené rastliny vo fenotypovom pomere 3: 1 a genotypovom pomere 1: 2: 1. Práve to získal Mendel vo svojich experimentoch. Zákon segregácie bol teda potvrdený v skutočných experimentoch.

V druhej filiálke sa postavy oddelia alebo oddelia (F.2) generácia. Faktory zodpovedné za dedičné znaky sú teda nezávislé jednotky, ktoré síce vstupujú do krížov spoločne, ale opäť sa oddeľujú ako odlišné znaky. Tento zákon je zďaleka najdôležitejším z Mendelových objavov. Tento zákon sa niekedy nazýva zákon čistoty gamét alebo zákon štiepenia hybridov.

(Zákon segregácie znamená, že keď sa pár alelomorfov spojí v hybride (F1), zostávajú spolu v hybride bez miešania a vo F2 generácie sa počas tvorby gamét oddeľujú úplné a čisté. Tento zákon je známy aj ako zákon o čistote gamét).

(Dve alely prítomné v F1 sú schopné oddeliť sa a prejsť do oddelených gamét v ich pôvodnej forme za vzniku dvoch rôznych typov gamét s rovnakou frekvenciou, čo je známe ako segregácia).

Hlavné fakty o segregáciách:

Aby sme zhrnuli Mendelov monohybridný krížový experiment, sú pozoruhodné tieto hlavné body:

Dedičné rozdiely medzi jednotlivcami závisia od rozdielu v bunkových jednotkách génov alebo faktorov. Tieto gény sú dedičné jednotky, riadia konkrétny charakter a sú prítomné na pevnom mieste v chromozómoch nazývaných lokusy. Gény pre vysoký charakter v hrachu zobrazené znakom ‘D ’ v chromozóme sú teda na fixnom mieste a gény pre trpasličieho charakteru ‘d ’ sú na rovnakom mieste na druhom chromozóme.

Samotný zákon segregácie ukazuje čistotu gamét a ich slobodu vzájomného miešania alebo miešania. Gamety obsahujú iba jeden faktor alebo gén a sú čisté pre konkrétny znak alebo charakter riadené rovnakým faktorom alebo génom gaméty.

3. Nemiešanie alel v hybridoch:

Tieto gény alebo faktory dedičnosti, bez ohľadu na povahu, sa spájajú, keď sú odvodené z rôznych rodičovských zdrojov v hybridoch, z ktorých môžu byť oddelené počas postupnej alebo nasledujúcej generácie a nemodifikované s prítomnosťou ďalších alel v hybridoch.

Stručne povedané, kríž medzi vysokým a trpasličím hráškom je nasledujúci:

Pôvodná vysoká a trpasličí odroda hrachu predstavuje prvú rodičovskú generáciu (P1). Hybridy produkované ich krížom predstavujú prvú generáciu potomkov (F.1) a potomkovia hybridov predstavujú druhú filiálku alebo F2 generácie.

Johansen (1911) navrhol tieto štyri pojmy na rozlíšenie jednotlivcov medzi sebou:

Organizmus alebo hybrid alebo zygota, v ktorej sú si obaja členovia páru génov podobné (DD alebo dd), sa označujú ako homozygotné (grécky: Homos = alike = zygos, jarmo (spojený alebo pod otroctvom iného).

Jedinci s identickými génmi (DD alebo dd) sa nazývajú homozygotní. Homozygotní sú vždy čistí.

Organizmus alebo hybrid alebo zygota, v ktorých sú obaja členovia páru génov odlišní (Dd), sa označujú ako heterozygotné (heterosypy = nepodobné). Heterozygotní jedinci sú vždy hybridní. V F.2 generácie, zrejme existuje pomer 3 vysoké a 1 trpasličí rastlina, ale geneticky je tento pomer 1 DD vysoký: 2 Dd vysoký: 1 dd trpaslík.

3. Genotyp a fenotyp:

Genotyp je termín používaný na označenie genetickej konštitúcie organizmu. Predstavuje celkové dedičné možnosti v rámci jednotlivca. V monohybridných krížových experimentoch hybridná rastlina F1 generácia je fenotypovo vysoká, ale geneticky je to hybrid (Dd).

Vonkajší morfologický znak organizmu tvorí jeho fenotyp alebo sa používa na označenie viditeľných vlastností organizmu alebo jednotlivca. Predstavuje súhrn všetkých zdanlivých vlastností organizmu bez ohľadu na jeho genetický pôvod alebo genotyp.

V F.2 generácie, 3 zo 4 (3/4) sú fenotypicky vysoké, ale genotypicky jedna tretina (1/3) z nich je čisto vysoká a dve tretiny (2/3) hybridná vysoká s dvoma kontrastnými alelami.

To, čo pozorujeme alebo čo je viditeľné alebo inak merateľné, sa nazýva fenotypy. Zatiaľ čo genetické faktory zodpovedné za vytvorenie fenotypu sa nazývajú genotyp. Fenotyp je určený dominantnými alelami.

Monohybridný zadný kríž alebo skúšobný kríž:

Kríženec medzi F1 hybrid (Dd) s jedným zo svojich rodičov (DD alebo dd) sa nazýva spätné kríženie, zatiaľ čo kríženie medzi F1 hybrid (Dd) a homozygotný recesívny rodič (dd) sa nazýva testovací kríž, pretože potvrdzuje čistotu gamét.

(i) Vyššie uvedený kríž medzi homozygotným dominantným (DD) a hybridným (Dd) sa nazýva dominantný krížový kríž a (ii) Kríž medzi homozygotným recesívnym (dd) a hybridným (Dd) sa nazýva recesívny zadný kríž. Tento recesívny spätný kríž má veľký význam pri experimentovaní, pretože fenotypové a genotypové pomery sú identické. Recesívny spätný kríž sa preto nazýva testovací kríž na identifikáciu alebo testovanie povahy gamét alebo toho, či je jednotlivec homozygotný alebo heterozygotný, ako je uvedené nižšie.

V prípade zadného kríža:

Diagram zobrazujúci monohybridný krížový kríž medzi F1 hybridný a dominantný homozygotný rodič

Fenotyp a#8211 2 chvost: 2 trpaslík (50% vysoký a 50% trpaslík)

Genotyp – 2 vysoký: 2 trpaslík (50% vysoký a 50% trpaslík)

Diagram znázorňujúci kríženie monohybridného testu medzi F1 hybridný a recesívny homozygotný rodič (1: 1).

2. Zákon Ddominantnosť:

Mendelove prvé experimenty boli kríženia medzi odrodami hrachu, ktoré sa líšili iba jedným viditeľným znakom. Ide o monohybridné krížové experimenty.

Heterozygot (F.1 hybridný) obsahuje dva kontrastné gény, ale iba jeden z nich sa dokáže vyjadriť, zatiaľ čo druhý zostáva skrytý. Gén, ktorý je schopný exprimovať sa vo F1 hybrid je známy ako dominantný gén, zatiaľ čo druhý gén, ktorý nie je schopný sa sám exprimovať v prítomnosti dominantného génu, je recesívny gén. Niet pochýb o tom, že recesívny gén nie je schopný prejaviť sa, ale je prenášaný na ďalšiu generáciu bez zmeny.

Keď Mendel skrížil pravý šľachtiteľský vysoký hrášok so skutočným šľachtiteľským trpasličím hráškom, prvé potomstvo, ktoré sa vytvorilo, boli vysoké rastliny.

Zdá sa, že postava trpaslíka bola potlačená a zdá sa, že dominuje výška. Takéto znaky ako výška, sčervenanie, okrúhlosť semien, žlto sfarbené kotyledóny, nafúknuté semenné struky, zelené nezrelé struky a osové kvety sa nazývali dominanty a ich príslušné alely ako zakrpatenosť, belosť, zvrásnenosť semien, zelené kotyledóny, zúžené semenné struky, žlté nezrelé lusky a terminálne kvety sa nazývali recesívne.

Zákon dominancie teda uvádza, že z dvojice alelomorfných znakov (= alternatívnych alebo kontrastných znakov) je jeden dominantný a druhý recesívny. Mendel zistil, že táto skutočnosť je pravdivá medzi všetkými siedmimi pármi postáv, ktoré študoval. Dvojica kontrastných alebo alternatívnych znakov sa nazýva alelický pár alebo alelomorfný pár a každý člen páru možno považovať za alelu druhého.

Výška a trpaslík sú teda navzájom alelami. Dedičné jednotky, ktoré sú zodpovedné za výskyt charakteru u potomkov alebo potomkov, sa nazývajú faktory alebo determinanty. Teraz sa tomu hovorí gény.

Existujú štyri typy dominancie:

Fenomén, pri ktorom sú obe alely exprimované v hybride (F1) sa nazýva spoluvláda. Ľudské antigény krvných skupín sú jedným z najlepších príkladov ko-dominancie. Vytvára pomer 1: 2: 1 vo F2.

2. Úplná dominancia alebo jednoduchá dominancia:

Je to schopnosť jednej alely maskovať alebo inhibovať prítomnosť inej alely na tom istom mieste v heterozygote alebo F1 Hybrid.

3. Neúplná dominancia:

Ak F1 hybridy alebo heterozygoty sú fenotypicky medziprodukty medzi oboma homozygotnými typmi.

4. Nad dominanciou:

Nadradenosť heterozygota alebo hybrida nad oboma homozygotmi alebo rodičmi (DD a dd) sa nazýva nad dominanciou. Na rozdiel od úplnej, čiastočnej a ko-dominancie, nadmerná dominancia nie je charakteristikou alely, ale je dôsledkom heterozygotného stavu príbuzného génu.

3. Zákon nezávislého sortimentu a Di-hybrid Kríž:

Mendel objavil nielen kríže, v ktorých sa rodič líšil v jednom páre alebo postavách, ale aj ďalšie, v ktorých sa rodič líšil v dvoch pároch. Takýto kríž, ktorý obsahuje dva páry kontrastných znakov naraz, sa nazýva dihybridný kríž. Zákon nezávislého sortimentu sa vzťahuje na dedenie dvoch alebo viacerých párov znakov.

Pri dihybridnom experimente Mendel skrížil dve hrachové rastliny, z ktorých jedna bola homozygotná pre žlté a okrúhle semená a druhá pre zelené a vráskavé semená. Gény pre žlté a okrúhle znaky boli dominantné nad zelenými a vrásčitými znakmi, ktoré opísal Mendel. F1 hybridy vytvorené ako výsledok tohto kríženia boli žlté okrúhle, ktoré boli heterozygotné pre obe alely známe ako di-hybrid.

Genotypy a fenotypy F2 potomstvo:


Vyššie uvedený fenotypový pomer, ktorý Mendel získal, možno považovať za monohybridný fenotypový pomer 3 : 1 vynásobený algebraicky 3 : 1, čo znamená (3: 1) x (3: 1) = 9: 3: 3: 1.

Hoci Mendel ani vtedy nevedel o správaní chromozómov počas meiózy, predpokladal, že členovia každého z dvoch párov faktorov (WW, ww) pre dva páry kontrastných znakov (okrúhle/zvrásnené) sú oddelené nezávisle alebo voľne od členov. druhého páru.

Stručne povedané, podľa Mendela v čase redukčného delenia počas tvorby gamét sa členovia každého chromozómu (= gény alebo faktory) navzájom segregujú (alebo oddeľujú).

Neriedia ani neovplyvňujú druhý pár a správajú sa nezávisle. Oddelenie chromozómov alebo génov patriacich k jednému páru bez odkazu na chromozómy patriace k druhému páru pri redukčnom delení je známe ako nezávislý sortiment (alebo oddelenie) génov.

Dihybrid (GgWw) produkuje štyri druhy gamét (rodičovské alebo nerodičovské typy alebo skrížené alebo neskrížené typy), konkrétne GW, Gw, gW, gw, ktoré samooplodnením produkovali F2 generáciu 16 možnými spôsobmi. Pretože G (žltý) a W (okrúhly) sú dominantné znaky, takže akékoľvek gény (G alebo W) budú, semená budú zobrazovať dominantné znaky.

Genotypicky bude typický dvojhybrid vykazovať nasledujúci pomer:

1GGWW : 2 GgWW : 2 GGWw : 4 GgWw : 1 ggWW : 2 ggWw : 1 GGww : 2 Ggww : 1 ggww. Ich fenotypový pomer bude 9 žltých okrúhlych: 3 žltých vráskavých: 3 zelených okrúhlych: 1 zelených vráskavých.

Zlomková metóda výpočtu pomer:

Metóda šachovnice na určenie Mendelovho pomeru, ktorú uvádza Punnet, je v určitých aspektoch užitočná. Graficky predstavuje všetky základné kroky, ako je tvorba gamét, ich spojenie za vzniku zygotov a výsledné fenotypy. Jeho nevýhodou ale je, že je časovo náročný a môže v ňom prísť k mnohým ďalším chybám. Preto M. D. Jones (1947) opísal zlomkovú metódu na určenie pomerov, ktorá má algebraický charakter.

(ii) F2 dihybridné fenotypy:

Genotypové pomery je možné získať rozdelením dominantných skupín na homo a heterozygoty, tj.

Ak krížime dihybrid (GgWw) s homozygotným recesívnym rodičom (ggww), potom di-hybrid produkuje štyri typy gamét (GW, Gw, gW, gw), zatiaľ čo zelené vráskavé semená vytvoria iba jeden typ gamét (gw ).

Táto gaméta sa spája so štyrmi typmi gamét, čím vznikajú štyri triedy potomkov takto:

1 Žlté okrúhle: 1 Žlté vráskavé: 1 Zelené okrúhle: 1 Zelené vrásčité

Dihybridný testovací kríž teda poskytne genotypový a fenotypový pomer 1: 1: 1: 1, pretože F bude produkovať štyri rôzne typy gamét1 hybrid v rovnakom počte.

V prípade kríženého dihybridu Mendel demonštroval nezávislý sortiment (alebo segregáciu) faktorov alebo génov. Podobne tri-hybridné experimenty uskutočnil Mendel s použitím troch párov postáv.

Napríklad vzal žlté okrúhle sivé semená a krížil ich so zelenými vráskavými bielymi semenami, F1 potomstvo bude heterozygotné pre tri gény a bude sa fenotypovo podobať dominantnému rodičovi. Každý z týchto F1 potomstvo bude produkovať 8 typov gamét, a teda 64 kombinácií F2 potomstvo.

Výsledky trihybridného kríža vypracované rozvetvenou čiarou metóda:

Genotypy F2 a ich relatívne proporcie:

Fenotypy F2 a ich relatívne proporcie:

Trihybridný testovací kríž poskytne fenotypový a genotypový pomer 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1, pretože F vyrobí 8 rôznych typov gamét a v rovnakom počte1 Hybrid. Testovacie kríženia sú veľmi dôležité, pretože poskytujú alebo produkujú rovnaké genotypové a fenotypové pomery.

Z predchádzajúcich opisov je zrejmé, že počet heterozygotných génov zapojených do kríža zvyšuje počet typov gamét a počet typov F2 potomstvo.

Fenotypy GgWwCc, GgWwcc, GgwwCc, Ggwwcc, ggWwCc, ggWwcc, ggwwCc, ggwwcc.


Výsledky

Stratégia mapovania

Študovali sme miery rekombinácie špecifické pre pohlavie pozdĺž celého myšieho Chr 1, ako sa vyskytli v meiózach hybridov C57BL/6J (B6) a CAST/EiJ (CAST) F1 oboch pohlaví, s priemerným rozlíšením 225 kb, a ďalej sa rafinovali rozšírená subtelomérna oblasť 24,7 Mb. Na testovanie potenciálnych účinkov rodičovského odtlačku, ktorý by mohol mať na rekombináciu, boli F1 zvieratá vyrobené recipročným krížením a potom spätne krížené s C57BL/6J. Mapovanie umiestnenia krížení v tomto spätnom krížení potomkov poskytlo informácie o rekombináciách vyskytujúcich sa v hybridoch F1. Genotypizovaných bolo celkom 6028 potomkov, z toho 1465 potomkov samíc B6xCAST, 1537 samíc CASTxB6, 1479 samcov B6xCAST a 1547 samcov CASTxB6. Celkom sme detegovali a lokalizovali 5472 krížových udalostí na Chr 1, pričom sme dosiahli genetické rozlíšenie 0,017 cM v kombinovanom potomstve. Frekvencia, s akou boli pozorované chromozómy s rôznym počtom prekrížení, je zhrnutá v tabuľke 1. Zistili sme signifikantne viac viacnásobných krížení u žien v porovnaní s mužskou meiózou (p㰐 � podľa χ 2 testu), ako bolo opísané vyššie [22].

Stôl 1

Počet krížení na chromozóm01234Celkový počet testovaných vzoriek
Žena B6xCAST3637503311921465
Žena CASTxB64327353422801537
Celková žena 795 1485 673 47 2 3002
Muž B6xCAST517731226501479
Muž CASTxB6516770259201547
Spolu muži 1033 1501 485 7 0 3026

Spätné kríženie potomstva bolo genotypizované v dvoch po sebe nasledujúcich kolách s testami jednonukleotidového polymorfizmu (SNP) vyvinutými pomocou systému Amplifluor (pozri Materiály a metódy). V prvom kole boli všetky potomstvo DNA mapované cez celý chromozóm v rozlíšení 10 Mb. To bolo dostatočné na detekciu prakticky všetkých krížení, vzhľadom na silnú interferenciu v myióznej meióze [33]. V druhom kole boli crossovery vyskytujúce sa v každom intervale mapované pomocou ďalších markerov SNP na priemerné fyzické rozlíšenie 225 Kb. Aby sa poskytla vzorka ešte podrobnejších informácií, rekombinanty v subtelomérnych 24,7 Mb boli podrobené ďalším kolám testovania s použitím kombinácie SNP a markerov jednoduchého sekvenčného polymorfizmu (SSLP). Medzi crossovermi vyskytujúcimi sa v tejto oblasti bolo 81,4 % mapovaných na rozlíšenie pod 100 kb: 8,2 % pri 50 – rozlíšenie 100 kb, 33,5 % pri 20 � kb rozlíšení, 8,6 % na takmer hotspot rozlíšenie 5� kb a 31,1% bolo mapované na υ kb, čím sa zabezpečilo rozlíšenie na úrovni hotspotu. Všetky markery použité v tejto štúdii, ich polohy podľa NCBI Build 36, fyzické rozlíšenie a počet krížení v každom intervale sú zahrnuté v tabuľke S1. Jednotlivé prechody v piatich z novo identifikovaných hotspotov (uvedených v tabuľke S1) boli sekvenované, aby sa určili presné polohy bodov výmeny chromatidov v medziach rozlíšenia poskytovaných polohami vnútorných SNP.

Regionálna variácia aktivity rekombinácie pozdĺž Chr 1 pri rozlíšení 225 kb

Celková dĺžka geneticky vytvorenej mapy Chr 1 podľa pohlavia v krížiku B6xCAST bola 90,9 cM, čo predstavuje priemernú rýchlosť 0,469 cM/Mb cez 193,8 Mb, bez centroméry susediacej s 3 Mb, pre ktorú nie sú k dispozícii žiadne informácie o sekvencii podľa Zostavenie sekvencie NCBI 36.

Pri rozlíšení 225 kb bola rekombinačná aktivita distribuovaná veľmi nerovnomerne pozdĺž chromozómu, pričom sa vytvorili striedajúce sa domény s vyššou a nižšou aktivitou (obrázok 1A). Rekombinačná aktivita bola zistená iba v 64 % všetkých intervalov pozdĺž chromozómu, zvyšných 36 % bolo úplne bez rekombinácie. Na niekoľkých miestach pozdĺž chromozómu mala rekombinačná aktivita tendenciu byť zoskupená v sériách po sebe idúcich intervaloch, z ktorých všetky boli aktívne, pričom sa vytvorili “torridorové zóny ”. Najkoncentrovanejšie z nich boli dlhé 1,4 𠄶,1 Mb a nachádzali sa pri 37 � Mb, 51 �,4 Mb, 72 �,8 Mb, 81,6 � Mb, 131,4 �,8,8 Mb a 189,5�,6 Mb (červené rámčeky na obrázku 1A).

A. Pohlavie priemerovaná rekombinačná mapa Chr 1 v krížiku C57BL/6J ퟊ST/EiJ. Políčka predstavujú série po sebe idúcich intervalov ukazujúcich rekombináciu (červená) alebo žiadnu rekombináciu (modrá). B. Cytologická mapa Chr 1 (z ENSEMBL). C. Korelácia medzi rýchlosťami rekombinácie u C57BL/6J ퟊ST/EiJ spätného kríženia a HS myší pri odlišnom rozlíšení. Červená čiara predstavuje najlepšie vyhovujúci logaritmický trend extrapolovaný na nulovú koreláciu. Ukazuje sa najlepšia funkcia prispôsobenia a jej korelačný koeficient, čo naznačuje, že korelácia medzi týmito dvoma krížikmi sa blíži k nule vo vzdialenostiach okolo 0,05 Mb.

V súlade s tým majú intervaly bez rekombinačnej aktivity tendenciu sa zhlukovať v#studených zónach ”, pričom najväčší z nich bol dlhý viac ako 6 Mb. Tie boli najvýraznejšie okolo 44,6 �,8 Mb, 48,6 � Mb, 84,8 �,0 Mb, 96 �,8 Mb, 102,6 �,6 Mb, 110 � Mb, 119 � 0,6 Mb, 149,2 �,4 Mb, 158,6 �,2 Mb (modré políčka na obrázku 1A).

Nezistili sme žiadnu významnú koreláciu pozdĺž chromozómu medzi polohami horkých a studených zón a tradičnými vzormi cytologických pruhov (obrázok 1B).

Zachovanie regionálnych, ale nie miestnych variácií v rýchlostiach rekombinácie

Aby sme otestovali, do akej miery sú rekombinačné vlastnosti chromozómu evolučne konzervované, porovnali sme naše výsledky získané krížením iba dvoch kmeňov s mapou rekombinácie Shifmana et. al. [17]. Shifmanova mapa bola pripravená s priemerným rozlíšením 550 kb s použitím potomstva heterogénnych kmeňových (HS) myší, ktoré spájajú genetické pozadie ôsmich myších kmeňov, vrátane C57BL/6J, ale nie CAST/EiJ. Tieto dva kríženia majú podobnú regionálnu distribúciu rekombinácie pozdĺž chromozómu, ale nezdieľajú podstatnú časť aktívnych bodov, ak nejaké existujú.

Regionálna konzervácia medzi týmito dvoma krížmi bola indikovaná významnou koreláciou rýchlostí rekombinácie pozdĺž chromozómu pri testovaní v dlhých intervaloch (r  = 𠂠,87 pri rozlíšení 8,75 Mb, Pearsonova korelácia). Táto korelácia sa však výrazne znížila, keď sa porovnávali menšie intervaly (4,4 Mb, 2,2 Mb, 1,1 Mb a pri maximálnom rozlíšení 0,55 Mb) (obrázok 1C). Na pol megabázovej stupnici sme našli iba slabú regionálnu koreláciu (r  = 𠂠,38).

Tieto odhadované korelácie sú do istej miery oslabené variáciami vzorkovania v odhadoch rýchlostí rekombinácie a tento útlm sa zvyšuje s vyšším rozlíšením, pretože variácie vzorkovania sú pri vyššom rozlíšení väčšie (v dôsledku menšieho počtu pozorovaných udalostí rekombinácie v menších intervaloch). Ale pre veľkosti vzoriek v týchto štúdiách je útlm v odhadovaných koreláciách zanedbateľný (rádovo 1/1000), a preto nemôže zodpovedať za veľký pozorovaný pokles korelácie z škály 8,75 Mb na stupnicu 0,55 Mb.

V oboch krížoch boli evidentné dlhé oblasti s veľmi nízkou alebo žiadnou rekombináciou a poskytovali najsilnejšie paralely medzi krížmi. Tieto regióny zahŕňajú regióny okolo 43� Mb, 96� Mb, 111� Mb a niekoľko menších regiónov medzi 141� Mb. Nedostatok rekombinácie v týchto oblastiach nemožno pripísať inverziám, ktoré by bránili prežitiu rekombinantov. Proti tejto možnosti hovoria dva hlavné dôvody. Po prvé, niektorí rodičia so zmiešaným genetickým pozadím budú mať nevyhnutne rovnakú orientáciu príslušnej oblasti, ak by bola invertovaná v niektorom z ôsmich kmeňov, a preto by sa v ich potomstve zistila rekombinácia. Za druhé, niektoré intervaly v týchto oblastiach nie sú úplne bez rekombinácie v oboch krížoch, ale majú veľmi nízke rýchlosti.

Účinky genetického pozadia na celkové miery rekombinácie

Pri určovaní celkových rýchlostí rekombinácie hrá okrem miestnych variácií v rýchlosti rekombinácie úlohu aj genetické pozadie. Dĺžka genetickej mapy Chr 1 bola �% vyššia u HS myší ako u nášho kríženia dvoch kmeňov. Dôvody tohto významného rozdielu sú neisté. Nedostatok lokálnej korelácie naznačuje, že tento rozdiel nie je jednoducho spôsobený zvýšeným používaním rovnakých hotspotov u myší HS. Súčasné genetické údaje [22] súhlasia s počtami priemerného počtu chiasmat na meiózu počas spermatogenézy medzi inbrednými kmeňmi [34] a s počtom miest prechodu ložísk MLH1 na kríženie na Chr 1 [35]. Je možné, že rekombinácia vo veľmi heterogénnom genetickom pozadí je úplne odlišná od rekombinácie pozorovanej pri krížení inbredných kmeňov. Dôležitosť genetického pozadia pri rekombinácii je tiež naznačená podstatnými rozdielmi medzi rýchlosťami rekombinácie krížencov v špecifických intervaloch. Napríklad v oblasti 24,7 Mb, ktorá bola mapovaná pri podstatne vyššom rozlíšení (pozri nižšie), bola rekombinačná aktivita často prítomná v jednom myšom krížení (B6xCAST alebo HS), ale v druhom nie.

Umiestnenie vzhľadom na gény, exóny a miesta začiatku transkripcie

Zistili sme celkovo pozitívnu koreláciu medzi hustotou génov a rekombináciou pozdĺž celého chromozómu na megabázové vzdialenosti (r  = 𠂠,557 pri 10 Mb). Tento efekt sa však zmenšil na kratšie vzdialenosti (r =𠂠,164 pri 500 kb) (tabuľka 2). Pri 200 kb bola korelácia nízka (r  = 𠂠,079), ale štatisticky významné. Navyše táto pozitívna korelácia nebola rovnomerná pozdĺž chromozómu, ale bola obmedzená iba na niektoré oblasti a štatisticky významná iba pre oblasť medzi 100 � Mb (maximálna korelácia r   = 𠂠,877 pri 5 Mb pre údaje o priemernom pohlaví). V tomto regióne bola pozitívna korelácia stále detegovaná a štatisticky významná pri 200 kb (r  = 𠂠,278). Pre prvý a druhý 50-Mb segment (3 � a 50 � Mb) bola korelácia pozitívna, ale nie štatisticky významná, zatiaľ čo korelácia pre poslednú oblasť (150 � Mb) bola mierne negatívna až do 2Mb, ale nie Štatistický významný. 24,7-Mb časť posledného segmentu bola mapovaná do vyššieho rozlíšenia (pozri nižšie) a vykazovala mierne negatívnu koreláciu medzi génovou hustotou a rekombináciou pri 200 kb, ktorá zmizla pri 50 kb.

Tabuľka 2

Sex200kb500kb1mb2mb5mb10mb
Chr 1 celé
r p r p r p r p r p r p
Žena 0.093 0.000 0.184 0.001 0.206 0.001 0.308 0.000 0.482 0.000 0.678 0.001
Muž 0.055 0.045 0.126 0.011 0.141 0.023 0.255 0.0050.2500.0640.3270.107
Sex-Average 0.079 0.007 0.164 0.001 0.187 0.005 0.304 0.001 0.379 0.009 0.557 0.005
3� Mb
Žena 0.131 0.0300.1650.0510.1550.1280.0960.3040.3770.131
Muž0.0790.1150.1720.0530.1460.1420.1200.2510.0620.352
Sexuálny priemer0.1150.051 0.180 0.0360.1610.1210.1170.2850.2090.238
50� Mb
Žena0.0190.7710.0720.4870.0750.6140.1660.4380.6260.053
Muž0.0740.2510.0840.4140.1120.4490.3360.1090.6000.067
Sexuálny priemer0.0550.3960.0850.4090.1030.4870.2860.176 0.674 0.032
100� Mb
Žena 0.295 0.000 0.405 0.000 0.495 0.001 0.696 0.000 0.876 0.000
Muž 0.191 0.007 0.299 0.006 0.419 0.003 0.558 0.003 0.821 0.003
Sexuálny priemer 0.278 0.000 0.403 0.000 0.505 0.000 0.689 0.000 0.877 0.001
150 � Mb
Žena𢄠.0350.3170.0510.321𢄠.0100.469𢄠.0190.4990.5760.068
Muž𢄠.0580.2250.0070.440𢄠.0960.305𢄠.2340.1650.2070.251
Sexuálny priemer𢄠.0530.2180.0250.403𢄠.0710.351𢄠.1750.2480.4330.138
168,8�,5 Mb
50kb100kb200kb
Žena𢄠.0070.427𢄠.0370.303𢄠.0670.238
Muž0.0180.3350.0100.430𢄠.0800.204
Sexuálny priemer0.0100.412𢄠.0080.460𢄠.0810.201

r predstavuje korelačný koeficient, p je pravdepodobnosť vypočítaná bootstrapom. Korelácie s pπ.05 sú zobrazené v tučný.

Rekombinácia mala tendenciu vyhýbať sa génovým pustinám väčším ako 1,5 Mb, ale vykazovala tendenciu zhlukovania na ich hraniciach. Priemerná rýchlosť vo veľkých génových púšťach v celkovom objeme 59,77 Mb (zobrazená na obrázku S1) bola 0,26 cM/Mb v porovnaní s 0,55 cM/Mb vo zvyšných 134,02 Mb ne-púští (p㰐 � podľa χ 2 testu) a 0,467 cM/Mb na celom chromozóme. Priemerná rýchlosť bola 0,80 cM/Mb v hraničných oblastiach 0,5 a#x020130,7 Mb obklopujúcich veľké génové púšte (p㰐 � ) a rapídne klesol nad túto hranicu, aby sa stal štatisticky nerozoznateľným od priemernej rýchlosti chromozómov (p  = 𠂠,596).

Podobná korelácia sa našla na celom chromozóme medzi hustotou exónu a rekombináciou (r =𠂠,566 pri 10 Mb a r =𠂠,126 pri 500 kb, tabuľka S2) a miesta začiatku transkripcie a rekombinácie (r  = 𠂠,585 pri 10 Mb a r =𠂠.121 pri 500 kb, tabuľka S3). Korelácia však nebola štatisticky významná pri 200 kb (r  = 𠂠.043, p  = 𠂠.101 pre exóny a r =𠂠,026, p  = 𠂠,204 pre miesta začiatku transkripcie). V týchto dvoch porovnaniach bola väčšina pozitívnej korelácie štatisticky významná pre oblasť medzi 100 � Mb, ale nie pre zvyšok chromozómu. V oblasti 24,7-Mb mapovanej do vyššieho rozlíšenia boli hustota exónu aj počiatočné miesta transkripcie mierne negatívne korelované s rekombináciou až do 50 kb (r  =   𢄠.045 a r  =   𢄠.071, v uvedenom poradí) a tento účinok bol štatisticky významný pre počiatočné miesta transkripcie (p  = 𠂠.021).

Dva pozoruhodné príklady suchých zón, ktoré sa vyskytujú vo veľkých intrónoch, poskytujú dôkaz, že rekombinácia nie je obmedzená na intergénne oblasti. Prvý pozostáva z najmenej šiestich hotspotov v druhom intróne s dĺžkou 218 kb Pbx1 (pre B-bunkovú leukémiu transkripčný faktor 1, lokalizovaný na 169,995�,268 Mb, zostava NCBI 36), čo je tiež hotspot pre translokácie spojené s akútnou lymfoblastickou leukémiou u ľudí [36],[37]. Druhá horká zóna obsahuje najmenej tri aktívne body v 80-kb dlhom treťom intróne Esrrg (Receptor podobný estrogénovému receptoru gama, lokalizovaný na 189,309�,915 Mb).

Relatívna hojnosť intervalov s rôznymi rýchlosťami rekombinácie

Pozorovali sme jednoduchý, negatívny exponenciálny vzťah medzi mierou kríženia medzi intervalmi a pravdepodobnosťou videnia hotspotov tejto aktivity. Medzi intervalmi s priemerom 225 Kb na dĺžku sa rýchlosti rekombinácie (vyjadrené ako cM/Mb, aby sa opravili odchýlky v dĺžke intervalu) nepretržite menili takmer v troch rádových intervaloch, od 0,017 cM/Mb (dolná hranica detekcie v tomto kríži) až po 10 cM/Mb. Intervaly s rozdielnou rýchlosťou rekombinácie neboli rovnako pravdepodobné, ale keď boli zaradené do poradia rekombinačnej aktivity, boli rýchlosti rozdelené jednoduchým exponenciálnym spôsobom, kde R.n, miera rekombinácie v nth zaradený interval bol rovný ke cn , kde k a c sú konštanty (obrázok 2A). Obrázok 2B, ktorý je tiež exponenciálnou funkciou, popisuje kumulatívnu mieru rekombinácie medzi intervalmi usporiadanými podľa poradia. Podobný exponenciálny vzťah pre kumulatívnu mieru rekombinácie opísali McVean et al [38] pre ľudský genóm.

A. Distribúcia rekombinácie v intervaloch zvyšujúcich sa rýchlostí (intervaly bez rekombinácie nie sú zahrnuté). Sadzby sú uvedené v logaritmickej stupnici, aby sa zdôraznil exponenciálny tvar distribúcie. Odchýlka na dolnom konci distribúcie predstavuje intervaly nízkej aktivity mapované s nižším rozlíšením. Červená čiara predstavuje najlepšie vyhovujúcu exponenciálnu funkciu. Zobrazená je exponenciálna funkcia a jej korelačný koeficient. B. Kumulatívna rekombinácia ako funkcia veľkosti chromozómov. Rýchlosti rekombinácie aj dĺžka chromozómov sú vyjadrené ako zlomky z celku. Intervaly sú v poradí podľa zvyšujúcej sa rýchlosti rekombinácie.

Tieto exponenciálne vzťahy naznačujú, že takmer 50 % zo všetkých rekombinačných aktivít sa vyskytlo iba v 7,6 % z intervalov, zatiaľ čo 22,2 % z intervalov predstavovalo 80 % zo všetkých rekombinačných aktivít. Podobné zistenia, že vysoké percento všetkej rekombinácie je koncentrované v malej frakcii chromozómových intervalov, boli nedávno hlásené pre ľudský genóm [39]. Interakčné zlomky sa ešte zmenšujú s poklesom veľkosti intervalu (pozri nižšie). Tento výsledok, ktorý naznačuje, že väčšina všetkých rekombinačných udalostí sa vyskytuje v relatívne malej frakcii chromozómu, má dôležité praktické dôsledky pre stratégie genetického mapovania. Nasleduje záver, že kríženie strednej veľkosti by malo byť optimálne na mapovanie génov a QTL, pretože pridanie ďalších potomkov podstatne nezvyšuje rozlišovaciu schopnosť. Výsledok poskytuje experimentálnu pôdu pre niečo, čo myší genetici intuitívne poznali už nejaký čas – ak gén nemožno zmapovať s prvými stovkami potomkov, najlepšou stratégiou je prejsť na ďalšie kríženie, ak je to vôbec možné.

Mapovanie vysokého rozlíšenia v telomere-približných 24,7 Mb

Mapovanie vo vysokom rozlíšení ďalej zdôrazňuje nerovnomerné rozdelenie rekombinačných aktivít medzi intervaly (obrázok 3A a obrázok S2).

A. Mapa spriemerovaného pohlavia oblasti 168,8�,5 na Chr 1. Rýchlosti rekombinácie v intervaloch, ktoré sú mimo mierky, sú zobrazené ako čísla v každom intervale. Červené kruhy označujú novo identifikované hotspoty plné kruhy, hotspoty, ktoré boli sekvenované, aby sa určilo jemné umiestnenie krížených výmen. B. Hotspoty v treťom intróne Esrrg (189,75�,8 Mb). C. Počet intervalov obsahujúcich rekombinačnú aktivitu vyššiu ako dané prahové hodnoty pri rôznej veľkosti intervalu. Prahové hodnoty sú uvedené v legende.

24,7-MB telomér-proximálny segment medzi 168,8 a#x02013193,5 Mb mal genetickú dĺžku 22,7 cM. To predstavuje relatívnu rýchlosť rekombinácie 0,92 cM/Mb, čo je asi dvojnásobok priemernej rýchlosti celého chromozómu. Keď sa ďalej mapovalo na priemerné rozlíšenie 75 kb, distribúcia rekombinantných aktivít medzi intervalmi zostala nepretržite variabilná ako v intervaloch 225 kb. Ako sa však očakávalo z bodového umiestnenia hotspotov, menšia časť genómu-52% v porovnaní s 64% pri rozlíšení 225 kb– obsahovala všetky rekombinácie. Skutočne sa 50 percent všetkej rekombinácie uskutočnilo v 16 intervaloch, ktoré pokrývali iba 1,8 a#x 00025 dĺžky segmentu, pričom každý z týchto intervalov mal aktivitu 0,34 cM alebo viac.

Rekombinácie v ôsmich z týchto šestnástich najaktívnejších intervalov boli mapované až do rozlíšenia 20 � kb, zatiaľ čo zostávajúce osem intervalov označených červenými kruhmi na obrázku 3A bolo mapovaných až do rozlíšenia 𢏃 kb. Všetky osem intervalov okrem jedného obsahovali jeden hotspot, ktorý bol oddelený od najbližšieho susedného hotspotu najmenej 30 kb sekvencie. Významnou výnimkou bola prítomnosť dvoch hotspotov vzdialených od seba iba 5 kb v treťom intróne Esrrg génu (obrázok 3B).

Vzdialenosti medzi susednými intervalmi s rýchlosťami rekombinácie 0,34 cM alebo viac sa v genomických termínoch líšili v troch radoch, v rozsahu od 5 kb do 5 Mb (v priemere 1,52 Mb). Variácia bola z genetického hľadiska oveľa menšia, od 0,37 do 2,44 cM alebo v priemere 1,26 cM.

Celkový počet hotspotov v myšom genóme

Keď sa veľkosti intervalov zmenšujú, je čoraz pravdepodobnejšie, že interval obsahuje iba jeden hotspot. To poskytuje spôsob odhadu celkového počtu hotspotov v tomto 24,7-Mb segmente, a teda aj celkového počtu v genóme. Za týmto účelom bol počet intervalov vykazujúcich akúkoľvek rekombinačnú aktivitu vynesený ako funkcia veľkosti intervalu a výsledné trendové čiary extrapolované na veľkosť intervalu 5 kB, minimálnu vzdialenosť, ktorú sme našli medzi susednými jednotlivými hotspotmi (obrázok 3C, výsledky zhrnuté v tabuľke S4) . Výsledkom bol odhad jedného hotspotu na 108 kb v priemere alebo asi 228 hotspotov, ktoré predstavujú celú rekombináciu v tomto segmente medzi 6028 meiózami. Ako sa očakáva z exponenciálneho vzťahu opísaného vyššie, aktívnejšie hotspoty sa vyskytujú menej často. V priemere sa tie s rýchlosťou vyššou ako 0,1 cM pravdepodobne vyskytnú raz za 425 kb a tie s rýchlosťou vyššou ako 0,2 cM asi raz za megabázu. Tieto výsledky sú samozrejme zmierňované skutočnosťou, že boli získané pre jednu genetickú kombináciu v oblasti genómu, ktorej rýchlosť rekombinácie je vyššia ako priemer celého genómu.

V rozsahu, v akom je táto oblasť reprezentatívna pre zvyšok genómu, jej hustota hotspotov poskytuje odhad celkového počtu hotspotov v celom myšacom genóme, ktoré sú aktívne v tomto krížení B6xCAST. Tento odhad sme urobili tak, že genetickú dĺžku oblasti 24,7-Mb sme dali do súvislosti s celkovou genetickou dĺžkou myšacieho genómu. Predpokladáme, že genetické dĺžky (merané v cM) budú relevantnejšie ako fyzické dĺžky (merané v Mb) z dôvodu nerovnomernej distribúcie rekombinácie pozdĺž chromozómu a existencie dlhých oblastí bez rekombinácie. Tento výpočet s použitím Dietrich et al [30] dĺžky sexuálnej mapy mapy 1361 cM pre rovnaký krížik C57BL/6JxCAST/EiJ vedie k odhadu asi 13 670 hotspotov (228/22,7 �) v myšom genóme.

Nedávna štúdia [40] typizujúca 8,23 milióna SNP markerov detekovala asi 40 000 haplotypových blokov v 12 klasických inbredných kmeňoch myší na základe pôvodu odvodeného z reprezentatívnych kmeňov štyroch hlavných poddruhov myší. Aj keď hranice bloku haplotypu neboli vždy dobre definované, v rozsahu, v akom predstavujú bona fide historické miesta rekombinácie, stupnice týchto dvoch odhadov nie sú od seba ďaleko. Naša štúdia by sa mala považovať za minimálny odhad, pretože merala rekombináciu zo súčasných hotspotov v jednej generácii kríženia zahŕňajúceho iba dva inbredné kmene a bola obmedzená citlivosťou detekcie 6028 meióz. Odhad Frazera et al [40] naznačil vyšší počet hotspotov v genóme klasických inbredných kmeňov myší, pretože sa neobmedzuje na súčasné hotspoty a odráža správanie historických hotspotov generujúcich rekombináciu počas mnohých generácií v rôznych genetických pozadiach.

Najnovší odhad [41] s použitím viac ako 3,1 milióna SNP identifikoval 32 996 hotspotov v ľudskej populácii, čo je v rozsahu týchto odhadov pre myší genóm.

Sexuálna špecifickosť rekombinácie

Tieto dve pohlavia sa líšili na všetkých úrovniach organizácie rekombinácie. Celkové miery rekombinácie boli vyššie u žien ako u mužov. Rekombinácia bola distribuovaná odlišne po chromozóme u mužov a žien a existovali aj pohlavne špecifické hotspoty.

Samičia rekombinačná mapa Chr 1 bola 99,5 cM alebo 1,21 krát dlhšia ako mužská mapa, ktorá mala 82,3 cM, s priemernou mierou rekombinácie v celom chromozóme 0,51 respektíve 0,42 cM/Mb. Tieto rozdiely boli štatisticky významné (p㰐 𢄦 Fisherovým presným testom). Medzi 225 Kb intervalmi existovala celkovo pozitívna korelácia medzi ženskou a mužskou mierou (r =𠂠.64) pozdĺž chromozómu. Táto korelácia sa významne nezmenila pri väčších veľkostiach intervalov do 8 Mb. Základným dôvodom, prečo sa korelácia nezvyšovala s veľkosťou intervalu, bola podstatná variácia v distribúcii rekombinácie pozdĺž chromozómu (obrázok 4A), ktorá zahŕňala rozdiely v počte aj relatívnej rekombinačnej aktivite intervalov.

A. Pohlavne špecifická rekombinačná mapa Chr 1. Červená čiara, ženské miery rekombinácie modrá čiara, mužské miery rekombinácie. B. Pomer žien a mužov pozdĺž chromozómu. Tmavomodrá čiara: pomer žien a mužov purpurová čiara: priemerná miera rekombinácie podľa pohlavia v celom Chr 1.

Rekombinačná aktivita bola rozložená na väčšiu časť chromozómu u žien ako u mužov. U žien bolo 57,1% intervalov rekombinačne aktívnych v porovnaní s iba 42,2% u mužov (pomer 1,35). Tento rozdiel bol zjavný pri všetkých úrovniach aktivity 80% všetkých aktivít sa vyskytlo v 23,2% intervaloch u žien oproti 13,6% u mužov a 50% u 8,23% u žien oproti 4,65� intervaly.

Tieto pohlavné rozdiely v relatívnych rýchlostiach rekombinácie boli regionálne kontrolované (obrázok 4B). Rýchlosti ženskej rekombinácie boli vyššie v oblasti centroméry-proximálne 27 Mb a v oblasti medzi 79� Mb, zatiaľ čo miery mužskej rekombinácie boli vyššie v telomérovo-proximálnej oblasti 178� Mb a vo všeobecnosti, ale nie v celej oblasti medzi 27 a#x0201379 Mb.

Aby sme podrobnejšie študovali regionálne efekty, skúmali sme prepínanie medzi vyššou ženskou a vyššou mužskou rekombináciou, ktoré sa nachádza v jemne mapovanej 24,7 Mb subtelomerickej oblasti. Ženské miery rekombinácie boli spravidla vyššie ako u mužov v oblasti medzi 169 � Mb, s náhlym prechodom do opačného prípadu v susednej oblasti medzi 178 � Mb, kde muži mali vyššiu rekombináciu (obrázok 5 a obrázok S3). Je zaujímavé, že prepnutie sa vyskytuje v oblasti veľmi nízkej rekombinácie u oboch pohlaví. Celkovo bol rozdiel medzi týmito dvoma pohlaviami v celom regióne veľmi významný (p㰐 𢄤).

Rekombinačné rýchlosti v intervaloch, ktoré sú mimo stupnice, sú uvedené ako čísla v každom intervale. Červené šípky: hotspoty prevažne aktívne u žien modré šípky: hotspoty prevažne aktívne u mužov.

Napriek tomu, že pohlavia zdieľajú podstatnú časť hotspotov, v aktivite existuje mnoho značných rozdielov. Spoločnosť použitia hotspotu naznačilo pozorovanie, že porovnania vo viacerých veľkostiach intervalov nezmenili koreláciu medzi týmito dvoma pohlaviami (r =𠂠,62). V aktivite hotspotov však existovali aj špecifické sexuálne rozdiely, ktoré boli nezávislé od regionálnej kontroly. Spomedzi 28 intervalov s dostatočne vysokou rekombináciou (Ϡ,2cM) na poskytnutie dostatočného počtu krížení pre štatisticky významnú analýzu, 18 vykazovalo rozdiely špecifické pre pohlavie po úprave pre viacnásobné testovanie (tabuľka 3). Z týchto 18 jedenásť vykazovalo aspoň nejakú aktivitu u oboch pohlaví, sedem bolo výrazne aktívnejších u žien a štyria u mužov (pπ.01, qπ.1). Sedem z 18 bolo zistených len u jedného pohlavia, štyri u žien a tri u mužov. Posledná uvedená skupina naznačuje, že niektoré hotspoty môžu byť skutočne sexuálne špecifické alebo prinajmenšom že rozdiely v ich aktivite sú také veľké (㸐 krát), že v prípade sexu s nízkou aktivitou nebola rekombinácia zistená ani u niekoľkých tisíc meióz.

Tabuľka 3

Počet rekombinantovVýznam
Poloha hotspotu (Mb)ŽenaMuž p * q **
171.31500.0000.000
186.317880.0000.000
189.819630.0000.000
187.40150.0000.007
190.21310.0000.007
174.42050.0010.016
176.5900.0010.016
181.30110.0010.016
175.21740.0020.023
186.41130.0030.031
179.24200.0030.031
177.71010.0030.031
171.7700.0060.049
171.91430.0070.056
191.0080.0080.063
176.7600.0100.073
170.340240.0120.085
170.6810.0150.099

*: p hodnoty sú vypočítané Fisherovým presným testom.

* *: q hodnoty sa vypočítajú podľa popisu v [56].

Dôležité je, že táto sexuálna špecifickosť jednotlivých hotspotov nie je obmedzená regionálnymi kontrolami. Napríklad hotspot pri 173,967 Mb je aktívnejší u mužov napriek tomu, že leží v strede ženskej prevažujúcej oblasti, a hotspot pri 190,204 Mb, ktorý je u žien výrazne aktívnejší, napriek tomu leží v mužskej prevládajúcej oblasti.

Aby sme sa zamerali na širšiu otázku, ako sa celkové počty a relatívna aktivita hotspotov líšia medzi mužskými a ženskými meiózami, porovnali sme tieto dve pohlavia v ženských a mužských prevládajúcich segmentoch subtelomerickej 24,7 Mb oblasti extrapoláciou trendových línií závislých od rozlíšenia pre zníženie aktivity. do 5 Kb. Je zaujímavé, že tieto dve oblasti poskytli odlišné odpovede. Väčšia ženská rekombinácia v proximálnom segmente je do značnej miery dôsledkom zvýšeného počtu hotspotov, zatiaľ čo v distálnom segmente bola väčšia mužská rekombinácia predovšetkým dôsledkom zvýšenej rekombinácie v porovnateľnom počte hotspotov (tabuľka 4). . V proximálnom 9,8 Mb, kde mali ženy dvojnásobok rýchlosti rekombinácie mužov (9,0 cM vs. 4,2 cM), mali dvakrát viac aktívnych miest (72 vs. 34), ktoré boli o niečo aktívnejšie, zatiaľ čo v distálnych 16 Mb kde ženy majú výrazne nižšiu mieru rekombinácie ako muži (12,4 cM vs 19,8 cM), bol u týchto dvoch pohlaví podobný počet odvodených hotspotov (91 vs. 88), ale muži mali vyššie priemerné miery rekombinácie na hotspot.

Tabuľka 4

Samice Muži
Genomický región (Mb)Aktivita hotspotu (cM)Počet hotspotov Hustota (HS/Mb)Počet hotspotov Hustota (HS/Mb)
168.8-193.5>.032163 6.6122 4.9
>.05105 4.382 3.3
Ϡ.181 3.354 2.2
Ϡ.232 1.330 1.2
Rec. sadzba (cM) 21.5 24.0
168.8-178>.03272 7.334 3.5
>.0548 4.923 2.3
Ϡ.128 2.916 1.6
Ϡ.213 1.34 0.4
Rec. Sadzba (cM) 9.0 4.2
178-193.5>.03291 5.988 5.7
>.0557 3.759 3.8
Ϡ.133 2.138 2.5
Ϡ.219 1.226 1.7
Rec. sadzba (cM) 12.4 19.8

Tieto rozdiely medzi pohlaviami sa vo veľkej miere vzťahujú na aktívne body s nižšou aktivitou, ktoré sú menšie ako 0,2 cM. Odvodený počet hotspotov s mierami do 0,2 cM bol významne vyšší u žien ako u mužov počas celých 24,7 Mb (tabuľka 4). Táto nerovnosť však neplatila pre hotspoty s vyššou aktivitou, obe pohlavia mali rovnaký počet hotspotov aktívnejších ako 0,2 cM.

Odlišné ovládanie chromatidov na jednotlivých hotspotoch

Jemné mapovanie bodov krížovej výmeny v rámci hotspotov umožnilo identifikovať rodičovský chromozóm iniciujúci rekombináciu a tým ukázať, že dve rodičovské chromatidy sú pod nezávislou rekombinantnou kontrolou.

Miesta všetkých 457 crossover udalostí v piatich z deviatich hotspotov mapovaných na rozlíšenie σ kb (označené plnými červenými kruhmi na obrázku 3A) boli ďalej mapované pomocou všetkých dostupných SNP. V každom prípade boli miesta prekríženia rozdelené na vzdialenosti od 500 do 2 000 bp, čo je typická veľkosť pre hotspot [3] (údajový súbor S1). V niektorých prípadoch boli rekombinačné aktivity rozdelené pozdĺž celých oblastí hotspotov po jedinej normálnej distribúcii, ale v iných sa zdali byť súčtom dvoch prekrývajúcich sa bimodálnych distribúcií. Rozlišovanie medzi týmito dvoma distribúciami záviselo od dostupnosti SNP na presné mapovanie rekombinačných udalostí v blízkosti centra hotspotu.Keď boli k dispozícii takto vhodne umiestnené SNP, zistili sme, že crossover udalosti boli prevažne lokalizované na dvoch stranách hotspotu, s veľmi malou alebo žiadnou rekombináciou v strede (obrázok 6B). Podľa v súčasnosti platných modelov rekombinácie bude bimodálna distribúcia pozorovaná, keď sa dvojvláknové zlomy začnú vo veľmi úzkych oblastiach a body prekríženej výmeny, ktoré sa nachádzajú v miestach rozlíšenia Hollidayových spojov, migrujú dostatočne ďaleko od počiatočných miest dvojitého zlomy prameňov. Naše zistenie, že bimodálna distribúcia bola pozorovaná, keď boli k dispozícii potrebné SNP na detekciu, naznačuje, že to pravdepodobne platí pre väčšinu hotspotov.

A. Fyzické polohy SNP použitých na určenie bodov výmeny kríženia podľa zostavy NCBI 36. V paneloch B, C a D ľavý koniec (0) zodpovedá 186 316 643 A/G. B. Distribúcia bodov kríženej výmeny u ženského a mužského potomstva. Zobrazí sa počet prechodov v každom intervale. Červená, ženy modré, muži. C. Distribúcia recipročných krížení (B-C a C-B) v ženskom potomstve. Zobrazí sa počet prechodov v každom intervale. Červená, B-C opálená, C-B. D. Distribúcia recipročných krížení (B-C a C-B) u samčích potomkov. Zobrazí sa počet prechodov v každom intervale. Modrá, B-C zelená, C-B.

Pokiaľ ide o hotspot pri 186,3 Mb, dostupnosť obzvlášť vhodných SNP (obrázok 6A) nám umožnila odvodiť, že pre tento hotspot sú chromatidy B6 a CAST pod nezávislou, pohlavne špecifickou rekombinačnou kontrolou. Miesta prekríženia v rámci aktívneho bodu boli celkom odlišné, keď produkty kríženia boli B proximálne-C distálne v. C proximálne-B distálne. To platilo pre zvieratá F1 pochádzajúce z oboch recipročných krížov, to znamená, že nemali žiadne účinky na potlač. Medzi 16 kríženiami vznikajúcimi v ženských meiózach boli všetky body výmeny B-C umiestnené centromérovo-proximálne k stredu aktívneho bodu, zatiaľ čo všetky C-B rekombinanty prešli v distálnej časti centroméry. Stred hotspotu bol teda CAST pôvodu vo všetkých kríženiach (obrázok 6C), čo naznačuje, že v tomto krížení rekombinačné udalosti u žien začali iba na chromozóme B6 [5]. U mužov, ktorí majú 5,6 -krát vyššiu rekombináciu v tomto hotspote, došlo tiež k silnému zaujatosti voči iniciácii na chromozóme B6, aj keď účinok nebol absolútny. Prekrížené udalosti oboch typov boli distribuované na oboch stranách centrálnej oblasti, čo naznačuje, že rekombinácia môže začať na ktorejkoľvek rodičovskej chromatíde (obrázok 6D). Iniciovanie na chromatide B6 bolo 2,5 -krát častejšie ako na chromatide CAST.

Naše výsledky pre hotspot 186.3 jasne ukazujú, že celková kontrola rekombinácie v hotspote je súčtom rôznych kontrol pre každú chromatídu a že toto rozlíšenie sa vzťahuje na problémy pohlavnej špecifickosti aj absolútnej miery rekombinácie.

Imprinting rekombinačných aktivít

Skúmanie 225 Kb intervalov v celom chromozóme na porovnanie F1 hybridov odvodených z recipročných krížení B6xCAST a CASTxB6 poskytlo štatisticky významný dôkaz o účinkoch rodičov na rekombinantné aktivity u oboch pohlaví (p  = 𠂠.013 pre recipročné samce a p  = 𠂠,009 pre recipročné ženy). Smer odtlačku nebol rovnomerný a odtlačok bol detegovaný iba nájdením štatisticky významného prebytku hotspotov, ktoré ukazujú preferenciu rekombinácie v jednom alebo v druhom smere kríža. V žiadnom prípade sme nenašli absolútny odtlačok, kde rekombinanty významne chýbali v jednom smere kríža. Štatisticky významný rozdiel bol zistený aj v jemne zmapovanej 24,7-Mb oblasti chromozómu u mužov (p  = 𠂠.001), ale tento rozdiel bol u žien len okrajovo významný (p  = 𠂠,07). Žiadny z hotspotov s vyššou aktivitou v tejto oblasti nevykazoval významné efekty rodičovského pôvodu po korekcii na viacnásobné testovanie, efekty imprintingu boli obmedzené na hotspoty so strednou a nízkou aktivitou. (Pozri tabuľky S5 a S6).

Napriek tomu, že sme detekovali mierne, ale významné kumulatívne rozdiely medzi recipročnými krížmi v 225 Kb intervaloch pri ženskej i mužskej meióze a pri mužskej meióze v telomerovo-proximálnom 24,7 Mb, žiadny interval neposkytol významný dôkaz rozdielu v rýchlosti rekombinácie medzi vzájomné kríže. Je pravdepodobné, že účinky môžu byť jemné a štatisticky rozpoznateľné iba vtedy, keď sa údaje nahromadia vo veľkých chromozomálnych oblastiach. Jednotlivé intervaly, keď sa posudzujú samostatne, vykazovali rozdiely v rýchlosti rekombinácie medzi recipročnými kríženiami, ktoré by sa dali primerane vysvetliť náhodnou variáciou, ale celkovo bolo oveľa viac intervalov s návrhmi rozdielov v rýchlosti rekombinácie, ako by sa dalo rozumne vysvetliť náhodnou variáciou.

Génové konverzie a genetické interferencie

Dodatočné údaje získané od zvierat spätného kríženia poskytli prvý genetický dôkaz u cicavcov, že genetická interferencia, ktorá reguluje rozostupy krížení, neovplyvňuje vzájomné polohy dvoch odlišných výsledkov procesu rekombinácie, kríženia a génové konverzie nesúvisiace s krížením.

Génové konverzie vznikajúce u mužských meióz boli detegované v troch z jemne mapovaných hotspotov genotypizáciou každého SNP v každom hotspote medzi 1365 mužskými spätnými krížencami (tabuľka 5). Bolo nájdených iba jedenásť konverzií, šesť konverzií nesúvisiacich s krížením (noncrossovers) a päť konverzií spojených so simultánnymi crossovermi na rovnakom hotspote. V najlepšie zmapovanom hotspote s veľkosťou 186,3 Mb bolo všetkých päť udalostí, ktoré sme zistili, umiestnených v centrálnej časti hotspotu. Tri neprekríženia sa nachádzali medzi pozíciami 1135� bp na obrázku 6B a dve konverzie spojené s prekrížením sa rozprestierali medzi pozíciami 877� bp. Pre všetky tri aktívne body boli zjavné frekvencie konverzií bez prechodu nižšie (5�-krát) ako frekvencie prechodu v rovnakých aktívnych bodoch, tieto pomery však treba interpretovať opatrne, pretože aj keď sme boli schopní odhaliť všetky prechody, boli sme iba schopný detekovať vzorku konverzií vyskytujúcich sa na miestach dostupných SNP. Relatívne pomery skrížených a neprekrížených konverzií v niekoľkých ľudských a myších hotspotoch ukázali značné rozdiely, od viac ako 12𢍡 po 1𢍤 [2],[5],[25],[42]. Vzhľadom na polohy dostupných markerov môžu byť skutočné frekvencie prevodu oveľa vyššie, ako sa zistilo. Z miest SNP sme mohli vyvodiť, že minimálna-maximálna dĺžka pre nekrížové konverzné trakty bola 9 � bp. Naproti tomu konverzné trakty spojené s krížením v rovnakých hotspotoch mali minimálny-maximálny rozsah 199 � bp. Obidva odhady majú podobný rozsah ako tie, ktoré sa uvádzajú v hotspote ľudskej DNA3, 55� bp pre konverzné trakty, ktoré nie sú spojené s prekrížením a � bp pre konverzné trakty spojené s prekrížením [25].

Tabuľka 5

Hotspot186.3187.8189.78
Konverzie NCR312
Konverzie CR212
Crossovery311110
Sadzba NCR0.0020.0010.001
Sadzba CR0.0230.0080.007
Pomer NCR/CR0.0970.0910.200

Šesť chromozómov potomkov nesúcich nekrížené konverzie obsahovalo sedem krížení umiestnených inde pozdĺž chromozómov. V štyroch prípadoch boli vzdialenosti medzi prechodmi a konverziami výrazne dlhšie, 95� Mb, ako minimálna interferencia samcov 57 Mb medzi dvoma prechodmi pozorovaná u 3026 mužských meióz použitých v tejto štúdii [22]. V troch prípadoch však boli prechody a konverzie od seba vzdialené len niekoľko megabáz, najbližšia vzdialenosť bola 1,12 Mb. Dospeli sme k záveru, že proces genetickej interferencie obmedzujúci blízkosť prekrížení, jeden k druhému, neobmedzuje blízkosť krížení a nekrížových konverzií. Naše zistenie je v súlade s nedostatkom interferencie medzi crossovermi a non crossover konverziami, ktoré sa pôvodne nachádzali v kvasinkách [43].


Účinky pubertálneho testosterónu na vyvíjajúci sa hippocampus

Druhým vývojovým obdobím, v ktorom môžu steroidné hormóny organizovať mozog, je puberta, definovaná ako obdobie dospievania, ktoré sa vyznačuje prudkým nárastom cirkulujúcich gonadálnych steroidov. Najdôležitejším výsledkom puberty je aktivácia sexuálne diferencovaných nervových substrátov gonadálnymi steroidmi s cieľom podporiť reprodukčné správanie. Okruhy sprostredkujúce sociálne a kognitívne správanie sú však počas tohto obdobia tiež tvarované sexuálne diferencovaným spôsobom prostredníctvom rôznych bunkových mechanizmov (prehľad pozri [133, 134]). Dôkazy o tom, že funkcia hippocampu a neurofyziológia sú modulované a programované pubertálnymi androgénmi, sa nachádzajú v štúdiách na zvieratách a na ľuďoch.

Štúdie pozdĺžneho zobrazovania u detí vo všeobecnosti nezistili žiadne predpubertálne pohlavné rozdiely vo veľkosti alebo morfológii hipokampu, ale väčší objem hipokampu u chlapcov počas puberty a adolescencie, ak sa korigujú na celkový intrakraniálny objem [135,136,137,138,139,140]. Z hľadiska relatívnych trajektórií rastu medzi mužmi a ženami sú však údaje zdanlivo v rozpore. Zatiaľ čo niektoré štúdie demonštrujú paralelné zvýšenie objemu hippocampu počas puberty u chlapcov aj dievčat [138, 141], iné uvádzajú sexuálne diferencované rastové trajektórie, kde objem hippocampu neustále rastie s postupujúcim vekom a pubertou u žien, ale rast sa u mužov počas neskorej puberty spomaľuje. [137, 139, 142, 143]. Môže to znamenať sexuálne diferencovanú reakciu na gonadálne steroidy v hippocampuse alebo to môže naznačovať dvojfázový účinok androgénov, kde rastúce hladiny podporujú pozitívnu trajektóriu rastu, ale vysoké hladiny, ktoré sa vyskytujú v obehu neskoro-pubertálnych mužov, majú negatívny vplyv na rast. Potvrdzujú to údaje Wierenga a kol. [140], ktorý koreluje s vysokým cirkulujúcim testosterónom u dospievajúcich žien s pomalším hippocampálnym rastom. Navyše, zatiaľ čo trajektória rastu hippocampu je predpovedaná postupujúcim stavom puberty u mužov, u dospievajúcich žien objem hippocampu nie je silne spojený s pubertálnym stavom, ale je predpovedaný vekom [144] alebo hladinami cirkulujúceho testosterónu [139, 140, 142 145]. Ďalšia podpora pre priamu úlohu androgénov pri určovaní rozdielu pohlaví v hippocampálnom objeme počas dospievania sa nachádza počas adrenarche, ktorá sa vyznačuje zvýšenými androgénmi odvodenými z nadobličiek a kde vyšší cirkulujúci testosterón je spojený s väčším objemom hippocampu u dievčat [145].

Podobný vzorec účinkov testosterónu počas puberty je funkčný. U dospievajúcich sú reakcie na ustráchané tváre alebo výkony na kontextovo závislých pamäťových úlohách pozitívne spojené s aktiváciou hipokampu. Výkonnosť testu a aktivácia hippocampu sa predpovedajú podľa štádia pubertálneho vývoja u chlapcov a dievčat, avšak u dievčat je prediktívna sila pubertálneho štádia takmer výlučne spôsobená hladinami cirkulujúceho testosterónu, a nie vekom alebo štádiom puberty [146, 147] . U mužov je aktivácia hipokampu počas emočného spracovania významne väčšia u mladých chlapcov, ktorí majú familiárnu mužskú predčasnú pubertu, v porovnaní s nepostihnutými chlapcami rovnakého veku [148].

Snáď najpresvedčivejším dôkazom úlohy pubertálnych androgénov pri hippocampálnom dozrievaní sú zobrazovacie štúdie u dospievajúcich s Klinefelterovým syndrómom. Aneuploidní chlapci s viac ako jedným chromozómom X iniciujú pubertu, ale majú nedostatok androgénov [149, 150] a majú menší objem hipokampálnej šedej hmoty ako typicky sa vyvíjajúci chlapci [151, 152]. Liečba analógom testosterónu počas dospievania normalizuje objem hipokampu u pacientov s Klinefelterom [153], čo naznačuje, že testikulárne steroidy a nie komplement pohlavných chromozómov sú primárnou hnacou silou dozrievania hipokampu počas dospievania. Napriek nemožnosti priamych funkčných experimentov na ľuďoch sa ukazuje, že androgény majú primárnu úlohu v riadení dospievania hippocampu u adolescentov a hladina cirkulujúceho testosterónu je dôležitou hodnotou pre sexuálnu diferenciáciu tejto oblasti mozgu počas puberty u oboch. pohlavia. Hoci podobnú úlohu ovariálnych steroidov počas puberty nepodporujú zobrazovacie údaje u ľudí, nemožno vylúčiť úlohu estradiolu odvodeného z mozgu v mozgu dospievajúcich, podobne ako v perinatálnom období u hlodavcov (154). Periférne krvinky z predpubertálnych a postpubertálnych adolescentov preukazujú metylačné vzorce špecifické pre ženy, ktoré vznikajú počas puberty pre gény zapojené do androgénovej signalizácie a ktoré sú proximálne k prvkom estrogénovej odozvy [155], čo naznačuje, že vzostup ovariálnych steroidov počas puberty môže epigeneticky programovať reakcia na androgény u dievčat.

Existuje pomerne málo štúdií, ktoré objasňujú potenciálne bunkové mechanizmy sprostredkujúce účinky pubertálneho testosterónu na vývoj hippocampu. Údaje z makakov rhesus demonštrujú úlohu adolescentného testosterónu v regulácii prežívania buniek a diferenciácie v hippocampuse, pretože kastrácia v ranej puberte zvyšuje prežitie a dozrievanie granulárnych neurónov v dentate gyrus, pričom nedochádza k žiadnym zmenám v bunkovej proliferácii [156]. Zmeny v priestorovom uvažovaní a pamäťových úlohách zahŕňajú zmeny synaptickej plasticity a androgény v tomto ohľade zohrávajú významnú úlohu v hippocampuse dospelých [21, 157]. Existujú tiež dôkazy, že androgény modulujú hipokampálnu synaptickú plasticitu počas dospievania. Samce myší podstupujú v priebehu puberty stratu synapsií dendritickej chrbtice v hippocampálnej podoblasti CA1, čo je účinok, ktorý je do značnej miery zvrátený gonadektómiou [158], hoci prepubertálna gonadektómia nezabráni podobnej strate synapsií u samíc potkanov [159]. Funkčne majú dospelí samci potkanov v porovnaní s mladistvými zníženú sociálnu pamäť, čo sa zhoduje s posunom od dlhodobej potenciácie k depresii v reakcii na stimuláciu v oblasti CA1 hippocampu. Gonadektómia a antagonizmus androgénových receptorov na začiatku puberty, ale nie neskôr v dospievaní, zabraňujú vývojovému posunu k dlhodobej depresii a zlepšujú sociálnu pamäť u dospelých [160]. Aj keď tieto údaje naznačujú organizačnú úlohu pubertálnych androgénov u mužov, nie je jasné, či ide o skutočne sexuálne diferencované reakcie, pretože do týchto štúdií nebola zahrnutá porovnávacia liečba používajúca mužov aj ženy. Je zaujímavé, že tieto bunkové efekty androgénnej signalizácie v adolescentnom hippocampuse sú opačné ako v dospelosti, kde androgény podporujú proliferáciu buniek a prežitie v zubatom gyre [19] a synaptogenézu v Ammonovom rohu [21, 161].


Metódy

Izolácia rastlinného materiálu a DNA

Tri bi-rodičovské mapovacie populácie Actinidia boli použité na štúdium miery rekombinácie pozdĺž chromozómu 25. Mapovacia populácia I bola medzidruhová dvojparentálna mapovacia rodina A. rufa × A. chinensis var. chinensis (A, „MT570001“ × „Guihai No4“) [22]. Mapovacia populácia II bola vnútrošpecifickým diploidom A. chinensis var. chinensis rodina sa vyvinula z kríženia medzi „Hort16A“ a mužským rodičom P1. Mapovanie populácie III bolo tiež vnútrodruhovým diploidom A. chinensis var. chinensis rodina pochádza zo samice zo semena z provincie Henan a z mužského rodiča zo semena, ktoré pochádza z provincie Guangxi, Čína [21].

Sadenice z mapovacej populácie II boli chované v tkanivovej kultúre a 236 jedincov bolo vybraných na genotypizáciu. Mladé expandované tkanivo listov s hmotnosťou približne 100 mg sa zozbieralo a skladovalo pri -80 °C rýchlym zmrazením v tekutom dusíku. Extrakcia genómovej DNA bola uskutočnená metódou CTAB [51]. Kvantifikácia DNA sa uskutočnila pomocou fluorometrickej analýzy Qubit ™.

Genotypizácia podľa sekvenovania (GBS), vyvolávanie variantov a selekcia markerov jednonukleotidového polymorfizmu (SNP)

Nasledoval spôsob vývoja GBS knižníc populácie II [52], modifikovaný použitím BamHI pre krok reštrikčného štiepenia. Knižnice boli jednotlivo amplifikované a úspešná príprava bola overená analýzou alikvotnej časti elektroforézou na agarózovom géli pred spojením amplikónov pred sekvenovaním [53]. Knižnice pripravené z 236 genotypov boli sekvenované do 5 dráh pomocou Illumina ™ HiSeq2000 v režime jedného konca, pričom každý pruh generoval viac ako 200 miliónov jednorazových čítaní 100 bp. Dve platne knižníc (192 genotypov) boli sekvenované na 2 dráhach a polovica platne (44 genotypov) bola sekvenovaná na 1 dráhe. Volanie SNP sa uskutočnilo pomocou referenčne vedeného potrubia TASSEL na Red5 (verzia PS1.1.68.5 [54], staršia verzia publikovaného genómu [55]) a referenčných genómoch „Hongyang“ [56]. SNP sa filtrovali pri filtračných kritériách 0,7, aby sa pokrylo všetky genotypy, a generovali sa

44-50 K miest SNP z každého genómu na 29 pseudochromozómoch a nepriradených skeletoch vo väzbovej skupine Chr 30. SNP markery boli dekonvolučované pre každého rodiča pomocou nasledujúcich kritérií. Najprv boli vybrané SNP markery, ktoré boli heterozygotné (ab) u jedného rodiča a homozygotné (aa) u druhého rodiča a naopak. Výsledkom bola sada markerov, ktoré by sa teoreticky oddelili ako 1: 1

Konštrukcia genetickej mapy

Genetické mapy pomocou markerov „Hort16A“ a P1 SNP boli skonštruované pomocou Joinmap3® (www.kyazma.nl). Údaje o značkách SNP boli v štruktúre populácie spracované v aplikácii JoinMap pomocou formátu „CP“. Skupiny prepojení boli vyvinuté s použitím predvolených nastavení pre zoskupovanie s úpravami, vrátane: a) prahového rozsahu pre logaritmus nezávislosti (základ 10) šancí (LOD) začínajúci od skóre LOD od 10 do 20 a, b) použitím algoritmu regresného mapovania .

Miera rekombinácie pozdĺž chromozómov

Fyzické polohy segregujúcich SNP markerov na genetickej mape boli vynesené proti fyzickým polohám SNP na pseudomolekulách pomocou R 3.3.0 (https://www.R-project.org) v dvoch populáciách, medzidruhových Actinidia rufa × A. chinensis var. chinensis („MT570001“ × „Guihai No4“) mapovanie populácie I a vnútrodruhového A. chinensis var. chinensis („Hort16A“ × P1) mapujúca populácia II.

Segregácia mikrosatelitných alel v rámci SDR

Dedičnostný model markerov SSR v rámci SDR bol skúmaný vnútrošpecificky A. chinensis var. chinensis mapovanie populácie skôr opísané [20]. Na analýzu sa vybralo 21 mikrosatelitných markerov, osemnásť z nich sa amplifikovalo v rámci terminálu 6 Mb chromozómu 25, zvyšné tri sa amplifikovali z distálnej časti.Rodičia a osemdesiat sedem potomkov tejto mapovacej populácie boli pomocou týchto markerov vyšetrení rovnakým spôsobom, ako bolo opísané vyššie [57]. Sekvencie týchto primérov a teploty žíhania sú uvedené v doplnkovom súbore 1: tabuľka S1. Na základe vzoru segregácie alel od plne informatívnych, ženských a mužských informatívnych markerov boli alely zoskupené do jednej zo štyroch skupín v závislosti od chromozómu, z ktorého pochádzajú, tj. Skupina 1 pochádza z chromozómu X1, skupina 2 pochádza z chromozómu X2 (zdedené po rodičke), skupina 3 pochádza z X3a skupina 4 z Y1 (zdedené po mužskom rodičovi).

Zarovnanie sekvencie celého genómu, analýza variantov a príbuznosť

Adaptéry a nekvalitné alebo neurčené sekvencie krátkej sekvencie celého genómu Illumina boli filtrované a orezané pomocou fastq-mcf (fastx toolkit, verzia 0.0.13) [58]. Párové čítania s približne 30-násobným pokrytím boli mapované do genómu „Hongyang“ [56] pomocou bwa-mem 0.7.15 [59]. Volanie variantu sa uskutočnilo pomocou Freebayes 1.1.0 [60] v 1-Mb oknách. Súbory VCF (Variant Call Format) boli filtrované pomocou pre bialelické varianty bez chýbajúcich údajov pomocou nasledujúceho kanála vcflib (https://github.com/vcflib/vcflib):

vcfbialelický | vcffilter -f ‘NS = 14 & amp; QUAL & gt 30 & amp; SAR & gt3 & amp; PAIRED & gt; 0,8 & amp; SAF & gt3.

Súbory VCF boli fázované pomocou Beagle 4.0 a predvolených hodnôt [61]. Fst, Tajimas Pi a koeficienty príbuznosti boli generované pre každé 1-Mb okno pseudochromozómu 25 pomocou vcftools 0,1,14 [62] a príbuznosť bola stanovená pomocou možnosti príbuznosti vcftools2 [63]. Rýchlosti rozpadu väzbovej nerovnováhy (LD) boli určené v 1-Mb oknách pomocou PopLDDecay (https://github.com/BGI-shenzhen/PopLDdecay). Rozpad LD v každom okne bol zhrnutý ako medián R2 v subk intervale 1 kb-10 kb.

Príprava chromozómov

Ženský genotyp diploidu A. chinensis var. chinensis použitý pre túto štúdiu, CK51_05, je ženská rodička mapovacej populácie III bola predtým použitá na zostavenie genetickej mapy v A. chinensis var. chinensis [21]. Mladé púčiky kvetov v rôznych fázach boli zozbierané a ihneď umiestnené do 3: 1 etanol: kyselina octová a skladované pri 4 ° C najmenej jeden deň. Ak sa púčiky skladovali dlhšie ako dva týždne, preniesli sa na 70% v/v etanolu a uskladnené pri -20 °C až do použitia.

Kvetné puky obsahujúce meiocyty v štádiu pachyténu boli identifikované roztlačením prašníka z každého vo FLP (formo: lakto: propiono) orceíne a pozorovaním meiotického štádia. Po identifikácii púčikov na pachyténe sa pripravili chromozómové preparáty podľa metódy Andrasa SC, Hartmana TP, Marshalla JA, Marchanta R, Power JB, Cocking EC a Daveyho MR [64], pričom sa použili zostávajúce prašníky v každom púčiku a modifikovali sa používajte radšej prašníky ako korene. Prašníky sa hydrolyzovali v 1 M HCl pri 37 ° C počas 15 - 20 minút a potom sa trávili 80 minút v nasledujúcej zmesi enzýmov: 4% (w/v) Onozuka R10 celuláza (Merck 102 321), 4% (hmotn./obj.) Celuláza (Sigma C-9442), 2% (m/v) pektoyláza (Sigma P-3026) a 1% (m/v) cytohelikáza (Sigma C -8274) rozpustený v 0,01 M citrátovom pufri pH 4,5. Techniky kvapiek Felsenstein J [65] a Henegariu O, Heerema NA, Lowe Wright L, Bray-Ward P, Ward DC a Vance GH [66] sa následne použili na prípravu chromozómových nátierok.

Konštrukcia a skríning knižnice BAC

Knižnica genómovej DNA BAC z A. chinensis var. chinensis CK51_05 bol pripravený spoločnosťou Bio S & ampT, Quebec, Kanada a vytlačený na 23 nylonových filtroch v konfigurácii tlače 4 × 4. Gény ndhA (NADH-dehydrogenázová podjednotka A) a cox2 (cytochróm c oxidáza) sa použili na odhad kontaminácie z chloroplastov a mitochondrií. Len 0,6% knižnice BAC obsahovalo organelárnu DNA. Zo vzorky 309 klonov BAC sme určili priemernú veľkosť inzertu 71,32 ± 46,15 kb a že 30% odobratých klonov BAC obsahovalo veľké inzerty 80 - 260 kb.

Sondy polymerázovej reťazovej reakcie (PCR) vyvinuté z nepolymorfného markera odvodeného z markera SmX spojeného s pohlavím [67] a dva genetické markery lemujúce pohlavný lokus (Ke225 a udkac096) [21] sa použili na identifikáciu SDR ženy. rodič. Purifikované sondy PCR boli nerádioaktívne označené digoxigenin-11-dUTP (Roche Diagnostics), hybridizované cez noc pri 65 ° C a detegované podľa špecifikácie [68]. Izolovali sa zodpovedajúce BAC klony a vybrali sa najmenšie klony pre každý z troch markerov a označili sa biotínom pomocou niklovej translácie (Roche Diagnostics). Tieto tri klony boli 47F17 - obsahujúci Ke225 (59,7 kb), 180D13 - obsahujúci SmX (49,3 kb) a 156B2 - obsahujúci udkac096 (85,2 kb).

Fluorescenčná hybridizácia in situ (FISH)

Postup FISH nasledoval predtým publikovanú metódu [64], s určitými úpravami. Stručne, sondy (50 - 100 ng) boli rozpustené v 2X SSCP (0,3 M NaCl, 0,03 M citrát sodný, 0,04 M dihydrogenfosforečnan sodný, pH 6,5), 50% formamidu a 10% dextránsulfátu a denaturované pri 85 ° C desať minút. Do každého sklíčka sa pridalo 30 ul tejto hybridizačnej zmesi a sklíčko sa prekrylo plastovým krycím sklíčkom. Prípravky sa denaturovali 5 minút v 0,15 M NaOH v 70% etanole a potom sa dehydratovali pomocou ľadovo chladného etanolového radu (70, 85 a 96%, vždy 3 minúty). Inkubácia sa uskutočňovala 24 hodín pri 37 ° C a potom sa premyla v 2X SSC (0,3 M NaCl, 0,03 M citrát sodný) pri 42 ° C, po čom nasledovali dve prísne premývania 0,2X SSC počas 15 minút, každá pri 42 ° C (prísnosť)

68 %) a konečné premytie v detekčnom pufri (0,1 M Tris, 0,15 M NaCl, pH 7,5) počas 5 minút pri teplote miestnosti. Sonda bola detegovaná pomocou 50 ng/μl cy3-strepavidínového konjugátu (Sigma), 5% (w/v) hovädzí sérový albumín (Sigma) v detekčnom pufri počas 60 minút pri 37 °C. Sklíčka sa potom dvakrát premyli v detekčnom pufri obsahujúcom 0,05% (v/v) Tween® 20 počas 15 minút a chromozómové prípravky sa 5 minút kontrastne farbili v 1 mM 4 ', 6-diamidino-2-fenylindolu, dihydrochloride (DAPI) (Sigma) v 1X PBS pH 7,4 a namontovali sa do 40 μl upevňovacieho roztoku (0,2 % (v/v) 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktán (DABCO) (Sigma), 50 % (v/v) glycerol v IX PBS pH 7,4). Po skladovaní pri 4 ° C po dobu 2–3 dní pred pozorovaním sa šírenie chromozómov pozorovalo pomocou svetelného mikroskopu Olympus Vanox AHT3 pomocou epi-fluorescencie a obrázky sa zachytili digitálnym fotoaparátom RS Photometrics CoolSNAP. Na bunku boli zachytené dva obrázky pri excitačných vlnových dĺžkach 358 nm a 550 nm. S celými obrázkami sa potom manipulovalo pomocou Adobe® Photoshop verzie 6.0. Meranie chromozómov sa uskutočnilo pomocou počítačovej aplikácie MicroMeasure verzia 3.3 [69].


Selekcia na pohlavné bunky podporuje rekombinačnú rodovú medzeru

Samce a samice toho istého druhu sa môžu nápadne líšiť. Pávy sa pýšia krikľavým perím, aby prilákali kamarátov, zatiaľ čo arašidy splývajú so svojim okolím tlmenejšími farbami. Ale rozdiely nie sú vždy také zrejmé alebo ľahko vysvetliteľné ako v tomto klasickom príklade. Dokonca aj množstvo genetického preskupenia, ktoré prebieha počas produkcie vajíčok a spermií, sa u mužov a žien vo väčšine druhov líši. Z evolučného dôvodu to vedcom uniklo, pretože tento jav bol pôvodne objavený u mušiek, čínskych hodvábnych červov a amphipodov pred takmer 100 rokmi.

Genetická diverzita medzi organizmami je podporovaná, keď sú genetické informácie preskupené počas meiózy, procesu delenia buniek, ktorý dáva spermie a vajíčka (všeobecne sa nazýva gaméty). Počas tohto genetického preskupovania sa páry chromozómov prekrývajú, vytvárajú štruktúry nazývané chiasmata (v gréčtine & ldquocrosses & rdquo) a fyzicky rekombinujú. Tento proces nevytvára len diverzitu, je tiež príkladom diverzity a miery kombinácií rôznych chromozómov, pohlaví a druhov.

Hypotéza zo začiatku 20. storočia na vysvetlenie pohlavného rozdielu v rekombinácii predpokladala, že rekombinácia je obmedzená v rámci páru odlišných pohlavných chromozómov (napríklad X a Y) a že supresia sa prenesie na zvyšok chromozómov. Podľa tejto myšlienky by pohlavie s odlišnými pohlavnými chromozómami (napríklad XY namiesto XX) malo byť to pohlavie s najmenším množstvom rekombinácií vo všetkých chromozómoch. Ale nie vždy to tak je. Niektoré hermafroditické druhy plochých červov napríklad úplne chýbajú pohlavné chromozómy, ale stále vykazujú výrazné rozdiely v miere rekombinácie mužov a žien. U jedného rodu salamandrovcov dochádza k neočakávanejšiemu preskupovaniu v sexe s dvoma rôznymi pohlavnými chromozómami.

V novej štúdii analyzujúcej aktualizovaný súbor údajov o 107 rastlinách a zvieratách Thomas Lenormand a Julien Dutheil posilňujú argument proti hypotéze supresie rekombinácie tým, že ukazujú, že u druhov s pohlavnými chromozómami pohlavie s dvoma odlišnými pohlavnými chromozómami nemusí mať nutne zníženú mieru rekombinácie . Okrem toho zistili, že pohlavný rozdiel v rýchlosti rekombinácie nie je oveľa podobnejší medzi dvoma druhmi toho istého rodu ako medzi dvoma druhmi v rôznych rodoch, čo naznačuje, že rozdiel sa rýchlo vyvíja.

Alternatívna hypotéza naznačuje, že sexuálny výber môže hrať úlohu v rozdieloch v rekombinácii. Reprodukčný úspech medzi samcami je často veľmi ovplyvnený selekciou, takže miešanie úspešných genetických kombinácií u samcov by mohlo byť evolučne kontraproduktívne. V minulých štúdiách však sexuálny výber nesúvisel s variáciami v miere rekombinácie.

Lenormand a Dutheil túto hypotézu zmenili a uvedomili si, že selekcia nie je nevyhnutne obmedzená na štádium dospelých a že rozdiely vo výbere medzi vajíčkami alebo spermiami môžu pomôcť vysvetliť rozdiely v rekombinácii medzi pohlaviami. Autori usúdili, že väčšia príležitosť na selekciu na spermiách ako na vajíčku by mala zodpovedať menšej rekombinácii počas produkcie spermií ako pri produkcii vajíčok (a naopak), čo je v súlade s myšlienkou, že genetické kombinácie, ktoré prežili selekciu, by mali zostať nedotknuté u pohlavia, ktoré má najsilnejšiu selekciu. herné štádium.

Hoci sa dá očakávať, že samčie gaméty budú u mnohých druhov pod silnejšou selekciou, v pravých boroviciach sa zdá, že ide o samičie gaméty. Ovocie navzájom súťažia o zdroje počas celého roka pred oplodnením a podľa analýzy súboru údajov skutočne produkcia vajíčok zahŕňa nízke miery rekombinácie v porovnaní s mužským peľom v tejto skupine. U mužov bola príležitosť na peľovú súťaž nepriamo odhadnutá pomocou miery samooplodnenia. Autori predpokladali, že peľové zrná súťažiace o vajíčka samooplodnenej rastliny budú geneticky podobné, a preto budú mať menšiu selekciu. V analýze opäť nízka selekcia korelovala s menšou rekombináciou v produkcii ženských gamét, ako sa predpokladalo.

Je selekcia medzi vajíčkami a spermiami evolučnou silou, ktorá generuje pohlavné rozdiely v genetickom miešaní? Táto práca demonštrovaním, že rozdiely môžu byť ovplyvnené výberom gamét v rastlinách, objasnila inak protichodné pozorovania.

Citácia: Lenormand T, Dutheil J (2005) Rekombinačný rozdiel medzi pohlaviami: Úloha haploidnej selekcie. PLoS Biol 3 (3): e63.


Hermafroditi

Adaptívny význam dvoch ciest k dobrej kondícii

Pravdepodobne najväčší rozdiel medzi gonochoristami a hermafroditmi je v tom, že v druhom z nich má každý jedinec (prinajmenšom potenciálne) prístup k mužskej a ženskej ceste k dobrej kondícii (obrázok 1). V súčasnosti nie je jasné, či evolúcia anizogamie pôvodne vedie ku gonochorizmu alebo hermafroditizmu (Schärer a kol.(2014) a odpoveď môže závisieť od konkrétnej skupiny organizmov. Napriek tomu mnohé existujúce modely vývoja anizogamie robia predpoklady, ktoré nevyhnutne vedú k evolúcii gonochorizmu (napr. Lehtonen a Kokko, 2011 Parker, 2011), takže rozšírenie tejto teoretickej základne zostáva významnou výzvou (rovnako ako vykonávanie empirickej práce v existujúce skupiny, kde je možné študovať prebiehajúci vývoj anizogamie). Z hermafroditického hľadiska by sa dalo tvrdiť, že gonochoristi sú špeciálnym prípadom, kde niektorí jednotlivci stratili (alebo sa vzdali) schopnosti reprodukovať jednou z dvoch ciest, a dôležitým aspektom porozumenia hermafroditizmu je preto porozumenie podmienkam. podľa ktorých môže alebo nemusí byť pre jednotlivcov výhodné udržiavať dve cesty k kondícii.

Postava 1 . Dve cesty k kondícii u hermafroditov. U hermafroditov prežitie, plodnosť a úspech v párení často prispejú k dobrej kondícii oddelene prostredníctvom mužských a ženských sexuálnych funkcií. Napriek tomu môžeme očakávať dôležité efekty spätnej väzby medzi týmito rôznymi súčasťami fitness, len niektoré z nich sú tu ilustrované. Úspech párenia pri jednej sexuálnej funkcii môže mať napríklad vplyv na reprodukčný úspech pri druhej sexuálnej funkcii (takzvané šípkové efekty krížových sexov), ako k tomu môže dôjsť, ak je párenie recipročné, takže ďalšie párenia v mužskej úlohe automaticky zodpovedajú viacerým párenia v ženskej roli, s potenciálne negatívnymi dôsledkami (pozri Anthes a kol., 2010 na ďalšiu diskusiu). Všimnite si tiež, že pre jednoduchosť bola vykreslená iba jedna zložka plodnosti, ale táto by mohla byť opäť rozdelená na mužskú a ženskú zložku a tieto sa často môžu navzájom kompromitovať v dôsledku kompromisu alokácie pohlaví.

Upravené od Schärer, L., Janicke, T., Ramm, S. A., 2014. Sexuálny konflikt u hermafroditov. Perspektívy studeného jarného prístavu v biológii doi: 10,1101/cshperspect.a017673, založené na pôvodnej postave pre gonochoristov v Arnqvist a Rowe (2005).

Súčasné uvažovanie o evolúcii sekvenčného hermafroditizmu uvádza, že mužské a ženské funkcie môžu mať rôzne optimálne veľkosti tela, takže jednotlivec môže maximalizovať svoju celkovú zdatnosť tým, že najskôr prejaví jedno pohlavie a neskôr sa zmení na druhé („model s výhodami z hľadiska veľkosti“. Ghiselin, 1969 obrázok 2). V širšom zmysle model výhodnosti podľa veľkosti predpovedá, že jednotlivec by mal chcieť zmeniť pohlavie vždy, keď môže zvýšiť svoju „reprodukčnú hodnotu“, pričom zdôrazňuje, že pri určovaní optimálnej stratégie zmeny pohlavia vstupujú do hry sociálne a ekologické faktory (Warner , 1975, 1988 Charnov, 1982 pondelok a kol., 2006). Dôvody modelu výhodnosti z hľadiska veľkosti zvážime podrobnejšie v časti „Miestna konkurencia a prideľovanie pohlaví“ a potom uvádzame príklady v nižšie uvedenej časti „Sex v sekvenčných hermafroditoch“.

Obrázok 2. Veľkostne výhodný model pre sekvenčný hermafroditizmus. Ak sa očakávaná zdatnosť vráti po prevádzke, či už ako muž alebo žena, sa predvídateľne mení s veľkosťou (alebo vekom), môže to – za predpokladu, že je to fyziologicky možné a náklady na to nie sú príliš vysoké (pozri Kazancıoğlu a Alonzo, 2009) – uprednostňovať reprodukčné stratégie, ktoré zahŕňajú zmenu pohlavia. a) Protogýnia (zmena pohlavia medzi samcami) sa uprednostňuje, keď je vzťah medzi veľkosťou a plodnosťou u samíc plytší ako u samcov, napríklad preto, že veľké samce sú úspešnejšie pri držaní územia, na ktorom sa môžu páriť s viacerými samicami . (b) Na rozdiel od toho, ak je vzťah medzi veľkosťou a plodnosťou strmší u samíc, napríklad preto, že väčšie samice sú plodnejšie, zatiaľ čo veľkosť samcov je pre plodnosť relatívne nepodstatná, môže to uprednostňovať protandry (muž-žena zmena pohlavia).

Modified from Munday, P. L., Buston, P. M., Warner, R. R., 2006. Diverzita a flexibilita stratégií zmeny pohlavia u zvierat. Trends in Ecology &amp Evolution 21, 89–95.

V prípade simultánnych hermafroditov môže výhoda duálnej sexuality vyplývať z reprodukčnej istoty, keď je miera stretu s potenciálnymi partnermi nízka, napríklad pri nízkej hustote obyvateľstva (Ghiselin, 1969 Schärer, 2009). Na rozdiel od gonochoristov je pre simultánneho hermafrodita každý stretnutý konšpecifický potenciálnym partnerom pri párení (Tomlinson, 1966). Navyše, dokonca aj pri úplnej absencii prístupu k páriacim sa partnerom, vykazujúcim obe pohlavia súčasne - alebo v krátkom slede, ako napríklad v niektorých Caenorhabditis nematódy-má ďalší prínos v umožnení samooplodnenia (Charlesworth a Morgan, 1991 Jarne a Charlesworth, 1993 Jarne a Auld, 2006). Súčasný hermafroditizmus však zjavne nie je obmedzený iba na organizmy vyskytujúce sa v nízkej hustote a všeobecnejšie sa očakáva, že tento sexuálny systém bude stabilný vždy, keď dôjde k výraznému zníženiu návratnosti vhodnosti investície do jednej zo sexuálnych funkcií (Charnov, 1982 Schärer, 2009 ), argument, ktorý rozvinieme podrobnejšie v časti „Miestna konkurencia a alokácia pohlaví“.

Aj keď sú tieto adaptívne vysvetlenia hermafroditizmu nepochybne dôležité pre pochopenie toho, ako sa môže vyvíjať, súčasná taxonomická distribúcia rôznych sexuálnych systémov medzi zvieratami tiež odhaľuje silný stupeň fylogenetickej zotrvačnosti (údaje o rastlinách nájdete v publikácii Renner a Ricklefs, 1995). Zatiaľ čo niektoré skupiny sú (takmer) úplne hermafroditické (napr. Ploché červy, šípové červy a gastrotrichy), existujú iné skupiny (takmer) úplne gonochoristické (napr. Hmyz, nematódy a akanthocefalany), zatiaľ čo iné skupiny vykazujú variabilnejšie pohlavné orgány. systémy (napr. coelenteráty, mnohoštetinavce a mäkkýše) (pozri tiež Ghiselin, 1969 Schärer, 2009 Weeks, 2012 Collin, 2013).

Bez ohľadu na presné podmienky, za ktorých je hermafroditizmus uprednostňovaný alebo udržiavaný, akonáhle sú u toho istého jedinca prítomné dve cesty k dobrej kondícii, ponecháva to otvorenú možnosť strategicky meniť množstvo zdrojov investovaných do týchto dvoch sexuálnych funkcií, a to z hľadiska celkového množstva. as ohľadom na načasovanie počas životnej histórie jednotlivca (tj súčasne vs. postupne). Toto sú otázky o „alokácii pohlaví“, o ktorých diskutujeme ďalej.


Gonáda je úžasne labilný orgán, kde mužské a ženské signály súperia o dominanciu vo vyvíjajúcom sa embryu.

Nedávny spor o pohlaví juhoafrického bežca Caster Semenya ilustruje zložitosť toho, ako je u ľudí priradený sex. Odborníci musia rozhodnúť, či by ako určujúca charakteristika mala slúžiť DNA, genitálie alebo hormóny. Hoci existujú prípady geneticky XX žien s mužskými genitáliami a naopak, u väčšiny ľudí sú tieto tri pohlavné identifikátory zarovnané. Dôvodom je, že u ľudí a väčšiny cicavcov genetický sex (tj. Či máte XX alebo XY) riadi vývoj semenníka alebo vaječníka počas života plodu a všetky sekundárne pohlavné znaky (genitálie, svalstvo, sexuálne kanály) sú kontrolované hormónmi. a ďalšie sekréty zo semenníkov alebo vaječníkov. 1

U mnohých zvierat sú sexuálne vlastnosti v dospelosti dosť plastické a mdasheven. Niektorým druhom rýb stačí pohľad.

U mnohých zvierat sú sexuálne charakteristiky celkom plastické – dokonca aj v dospelosti. Niektorým druhom rýb stačí jeden pohľad alebo nedostatok, aby dospelá žena zmenila pohlavie a stala sa mužom. Keď dominantný samec zmizne zo školy, jedna zo samíc podstúpi zmenu pohlavia, pričom prevezme sfarbenie a správanie sa alfa samca a prejde z tvorby vajíčok na produkciu spermií. Jemnejším príkladom je druh krtka, ktorý si v dospelosti udržiava „ovotestes“, pričom sa mení zo ženských na mužské a späť v závislosti od ročného obdobia a od toho, či je výhodnejšie byť submisívny alebo produkovať vysoké hladiny testosterónu a prejavovať sa agresívne. správanie. 2

Súvisiace články

Čo vysvetľuje pozoruhodnú sexuálnu plasticitu u mnohých zvierat? Možno je to inherentnou plasticitou gonády. Pre väčšinu vývojových procesov existuje iba jeden možný výsledok. Napríklad obličkové primordium môže vyrobiť iba obličku a pľúcne primordium iba pľúca. Na rozdiel od toho sa gonáda môže vyvinúť buď do semenníka alebo vaječníka. Táto voľba, „určenie pohlavia“, sa vyskytuje počas života plodu a potom je stabilná, ale u iných zvierat, ako sú niektoré ryby, môže byť táto voľba neskôr prehodnotená.

Ďalším pozoruhodným rozdielom medzi určovaním pohlavia a inými vývojovými procesmi je to, že gény, ktoré riadia väčšinu vývojových mechanizmov, sú v živočíšnej ríši prísne konzervované. Zdá sa však, že mechanizmy kontroly určovania pohlavia sa v rámci živočíšnej ríše veľmi líšia. U niektorých zvierat pohlavie potomstva závisí od hustoty populácie, zatiaľ čo u iných závisí od teploty. Ľudia sa vyvíjajú vo vnútri maternice, kde sú (z väčšej časti) chránení pred rozmarmi prostredia. Na určenie pohlavia na základe chromozómov X a Y používajú genetický mechanizmus. Nenašiel sa žiadny zjednocujúci mechanizmus, ktorý by riadil určovanie pohlavia u všetkých stavovcov, napriek tomu sa zdá nemožné, aby taký zásadný proces nebol na určitej úrovni prísne zachovaný.

Keď som začal výskum vo svojom vlastnom laboratóriu, zdalo sa mi, že vhľad do tohto problému môže pochádzať z lepšieho pochopenia toho, ako dochádza k určovaniu pohlavia na úrovni bunkovej biológie vývoja orgánov. Ako sa bunky gonád rozhodnú vytvoriť semenník alebo vaječník a ako rôzne mechanizmy určovania pohlavia pozorované v živočíšnej ríši regulujú tento proces? Nedávna práca z môjho laboratória a mnohých ďalších naznačuje, že nakoniec môže existovať spoločný mechanizmus.

Tento príbeh sa začal v roku 1991 objavením génu, ktorý riadi určovanie pohlavia u cicavcov. Pamätám si to ako rušný týždeň v laboratóriu Robina Lovell-Badgea v Národnom inštitúte pre lekársky výskum v Londýne, kde som bol postdoktorandom. Mali sme novinárov a fotografov, ktorí nás stavali do póz „zaneprázdnených vedcov“ a filmové štáby nás grilovali o detailoch našej práce. Vzali sme náš kandidátsky gén, myš Sry génu na chromozóme Y a vložil ho do genómu XX (ženského) myšieho embrya, čím sa zmenil na samca. V hre o tomto experimente sa v jedných novinách objavila karikatúra Minnie Mouse, ktorá mení sex.

V recipročnom experimente sme ukázali, že odstránenie Sry gén z chromozómu Y samčích embryí spôsobil geneticky, že XY samcov sa vyvinulo ako samice. 3 V spolupráci s laboratóriom Peter Goodfellow z Imperial Cancer Research Fund (ICRF) v Londýne (ktorý pracoval na ľudských SRY gén), navštívili sme londýnsku zoologickú záhradu, aby sme odobrali vzorky DNA samcov a samíc koní, šimpanzov, králikov, ošípaných, hovädzieho dobytka a tigrov. Zistili sme, že všetky tieto zvieratá nosia SRY gén na ich chromozóme Y, čo odráža široké zachovanie tohto mechanizmu určovania pohlavia u cicavcov. 4

S Sry prácu za mnou, začal som vlastné laboratórium na Duke University v roku 1993. Zatiaľ čo ostatné skupiny pochádzajúce z laboratórií Lovell-Badge a Goodfellow pokračovali v charakterizácii Sry génu a ďalších génov bezprostredne po prúde, chcel som študovať najskôr bunkové mechanizmy, ktoré vyvolávajú rozhodnutie vyvinúť semenník alebo vaječník, v mieste, kde je v gonáde exprimovaný transkripčný faktor SRY.

Prvou výzvou bolo vytvoriť systém, v ktorom by som mohol študovať pohlavné žľazy, ako sa vyvíjajú v kontrolovanom prostredí. Nebolo jednoduchou úlohou nájsť správne podmienky na udržanie životaschopných embryonálnych myších pohlavných žliaz v miske niekoľko dní, kým sa rozhodli pre svoj osud.

Robin Lovell-Badge a jeho bývalá doktorka Katarina Nordqvist prišli navštíviť moje nové laboratórium v ​​roku 1995. Traja z nás sa veľmi zaujímali o testovanie starej myšlienky, že populácia buniek z mezonefro-blízkeho tkaniva je v tomto štádiu úzko spojená s gonádou – migruje do gonády. Vytvorili sme rekombinantný orgán spojením mezonefrosu nesúceho a beta-galaktozidázagén, ktorý všetky bunky zmodrie, s „bielou“ neoznačenou gonádou, a kultivoval tieto dva kusy dohromady niekoľko dní. Na naše vzrušenie modré bunky z mezonefrov migrovali do neoznačených gonád - ale iba do mužských XY gonád, nikdy do XX ženských gonád. Keď sa ocitli v mužskej pohlavnej žľaze, mezonefrické bunky obklopili Sry-expresia Sertoliho buniek a vytvorených semenníkových šnúr, prvá morfologická zmena, ktorá signalizuje oddanosť vývoju semenníkov. 5

Videli sme, že bunky migrovali, ale nebolo jasné, či na tom skutočne záleží. Jeden z mojich študentov, Christopher Tilmann, vymyslel experiment na testovanie dôležitosti bunkovej migrácie. Medzi kultivovaný mezonefros a gonádu umiestnil membránovú bariéru, čím demonštroval, že blokovanie migrácie mezonefrických buniek bráni včasným krokom vývoja semenníkov. Zaujímalo nás, čo by sa stalo, keby sme vyvolali migráciu do XX pohlavnej žľazy – mohli by sme ju prinútiť vyvinúť sa viac ako semenník než vaječník?

Po mnohých neúspešných snahách otestovať tento nápad mi konečne došlo, že by sme mohli urobiť „sendvičovú“ orgánovú kultúru. Umiestnili by sme vyvíjajúcu sa XX ženskú gonádu medzi XY mužskú gonádu na jednej strane a modrý mezonefros na druhú stranu. Boli sme nadšení, keď sme videli, že bunky z mezonefrov prešli cez XX ženskú gonádu na ich ceste k XY mužskej gonáde. Po ceste tieto putujúce bunky prinútili vyvíjajúcu sa ženskú pohlavnú žľazu, aby aktivovala niektoré gény spojené s mužským vývojom a vytvorila samčie štruktúry pripomínajúce šnúry semenníkov – to všetko v neprítomnosti majstra. Sry gén. 6

Tieto experimenty a ďalšie v laboratóriu postupne menili spôsob, akým sme sa pozerali na problém určovania pohlavia. Hoci SRY leží na vrchole kaskády určovania pohlavia u cicavcov, začínalo byť jasné, že dráhy po prúde od SRY sú rozhodujúce pri kontrole morfogenézy semenníkov a bez semenníkov sa u embrya vyvinú všetky sekundárne pohlavné znaky žien.

Koncom 90. rokov sme identifikovali niekoľko vývojových procesov zásadných pre vývoj gonád, ale stále nám chýbal jasný obraz o génoch, ktoré ich ovládali. Keď David Ornitz z Washington University Medical School zavolal, aby mi povedal o mutantnej myši, chytilo ma šťastie. Post-doc vo svojej laboratóriu, Jenny Colvin, generoval myši neschopné produkovať fibroblastový rastový faktor 9 (FGF9). Chýbajú myši Fgf9 zomreli pri narodení, pretože ich pľúca sa nemohli správne vytvoriť. Jenny si však všimla, že všetky embryá sa vyvinuli ako ženy. Bolo to veľmi vzrušujúce zistenie, pretože to naznačovalo Fgf9 bol jedným z génov, ktoré riadia vývojové procesy dôležité pre vývoj semenníkov. Zatiaľ čo SRY - transkripčný faktor - môže pôsobiť iba na bunku, ktorá exprimuje proteín, FGF9 je vylučovaný proteín a pôsobí ako signálna molekula pre blízke bunky. Znelo to, akoby to mohol byť len druh signálu, ktorý riadi proliferáciu alebo priťahuje migráciu buniek z mezonefro.

Ďalšia práca v mojom laboratóriu ukázala, že počas bipotenciálnej fázy vývoja gonád - pred rozhodnutím o kritickom osude -Fgf9 je vyjadrená v XX aj XY gonádach. Ale potom Sry je vyjadrené, Fgf9 je silne up-regulovaný v XY mužských pohlavných žľazách a down-regulovaný v XX ženských pohlavných žľazách. V XY chýbali mužské pohlavné žľazy Fgf9vývoj semenníkov bol úplne zablokovaný a bolo možné zistiť niektoré aspekty vývoja vaječníkov (pozri obrázok nižšie).

Keďže FGF9 je vylučovaný faktor, zaujímalo nás, čo by sa stalo, keby sme ho pridali do kultivačného média pre ženské pohlavné žľazy. Na naše potešenie rozpustný FGF9 indukoval migráciu mezonefrických buniek do XX ženských pohlavných žliaz, čím posunul ich vývoj smerom k dráhe semenníkov. 7,8

Všetky ukazovatele nasvedčovali myšlienke, že Fgf9 zohral dôležitú úlohu vo vývoji semenníkov. Čo však kontrolovalo ženský vývoj? Na veľké podráždenie mnohých vyšetrovateľov v tejto oblasti bol ženský vývoj klasicky označovaný ako „predvolená cesta“ - navrhovanie pasívneho procesu. Pre väčšinu z nás to nebol atraktívny nápad.

Prvý dôkaz o aktívnej ženskej dráhe prišiel v roku 1999, keď skupina Andyho McMahona na Harvarde vytvorila myš neschopnú produkovať WNT4. Rovnako ako FGF9, WNT4 je vylučovaná signálna molekula, ktorá môže na bunky pôsobiť na diaľku. U myší s nedostatkom Wnt4 génu, dokonca aj tých, ktoré boli geneticky XX ženy, sa vyvinuli gonády s niektorými charakteristikami semenníkov. Napríklad XX pohlavné žľazy z týchto mutantov vykazovali vzory bunkovej migrácie podobné ako pohlavné žľazy XY a neskôr vo vývoji produkovali testosterón. 9,10 Toto bolo obzvlášť zaujímavé, pretože to bolo v súlade s hlásenými prípadmi geneticky XX žien, u ktorých sa vyvinul semenník v úplnej absencii SRY. Jedno z týchto vysvetlení navrhovaných pre tieto pacientky bolo, že sa niečo pokazilo s ich aktívnou cestou určovania vaječníkov-cestou potrebnou na zablokovanie vývoja semenníkov.

Zistili sme, že napr Fgf9, Wnt4 je vyjadrená u oboch pohlaví, zatiaľ čo gonáda je stále bipotenciálna, ale je up-regulovaná v XX gonádach a down-regulovaná v XY gonádach presne v čase, keď dochádza k rozhodnutiu o gonadálnom osude-opak Fgf9 výraz.

Asi v tejto dobe sme si spomenuli na dôkaz z experimentov s organovou kultúrou vykonaných skôr v mojom laboratóriu, ktoré naznačujú, že FGF9 môže blokovať expresiu Wnt4. Mohli by tieto dve signálne dráhy pôsobiť antagonisticky a zinscenovať bitku pohlaví v gonáde? Yuna Kim, ďalšia absolventka môjho laboratória, naplánovala súbor experimentov na otestovanie tejto myšlienky.

Iní vedci ukázali, že primárnou úlohou SRY je up-regulácia úzko súvisiaceho transkripčného faktora, Sox9. Rôzne experimenty ukázali, že SOX9 je schopný nahradiť SRY pri aktivácii vývoja semenníkov. Otázkou bolo, ako WNT4 a FGF9 zapadajú do príbehu. Yuna zistil, že FGF9 a SOX9 navzájom posilňujú signalizáciu, aby sa vytvorila dráha semenníkov v XY gonádach. Ukázala, že keď Fgf9 sa eliminuje, XY mužských pohlavných žliaz zmení pohlavie a aktivuje ovariálne gény. Ale naším najvzrušujúcejším zistením bolo, keď zistila, že SOX9 a FGF9 sú up-regulované v XX. Ženskej pohlavnej žľaze, keď Wnt4 chýba. Toto jasne ukázalo, ako by mohla byť mužská dráha aktivovaná u XX genetickej ženy, pri úplnej absencii Sry génu – presne tak, ako to predpovedali mužskí pacienti XX. 11

Na základe týchto experimentov sme navrhli nový model na určenie pohlavia cicavcov. V primordiálnych gonádach XX aj XY, Fgf9, Sox9a Wnt4 sú všetky vyjadrené súčasne na začiatku vývoja, keď osud gonády ešte nie je určený. V XX gonáde dominuje WNT4 a vypína cestu semenníkov. V gonáde XY však SOX9 a FGF9 od SRY získajú ďalšie posilnenie, ktoré im umožňuje dominovať a potlačovať WNT4.

Živočíšna ríša má mnoho spôsobov určovania pohlavia, od hustoty obyvateľstva a behaviorálnych podnetov v rybách po teplotu v korytnačkách, aligátoroch a iných plazoch a hormonálne vplyvy v mnohých druhoch znášajúcich vajíčka. Proces tak dôležitý, ako je určovanie pohlavia, však musí byť na určitej úrovni zachovaný.

Ja a iní sme začali mať podozrenie, že aj keď sa primárny gén riadiaci určovanie pohlavia líši medzi druhmi, možno je zachovaný základný vzor antagonistických signálov - takých, aké sme videli u myší s FGF9 a WNT4. Tento základný mechanizmus určovania pohlavia by mohol ľahko fungovať v reakcii na genetický prepínač (ako napr Sry u cicavcov) alebo na podnet prostredia (ako je teplota u korytnačiek), pokiaľ je počiatočné rozhodnutie zosilnené a posilnené následnými dráhami, ktoré prijímajú všetky bunky gonády do jedného herného plánu. 12

V snahe poučiť sa z iného druhu sme začali pracovať s korytnačkami červeno-ušatými, ktoré určujú pohlavie podľa teploty. Keď sa ich vajíčka inkubujú pri 26 stupňoch Celzia, 100% sa stanú samcami, ale keď sa inkubujú pri 31 stupňoch, 100% sa stanú ženskými. (Pri teplotách medzi nimi dochádza k zmiešaným pomerom pohlaví.) Začali sme skúmať bunkový základ pre vývoj semenníkov a vaječníkov u korytnačiek a hľadať podobné kontrolné signály návratom k našim metódam orgánovej kultúry.

Táto práca nás priviedla k podozreniu, že antagonistický signálny systém, ktorý sme odhalili, je len špičkou ľadovca – že by sme sa mali pozerať na fungovanie celého komplexného systému signálov, ktoré sú základom určovania pohlavia a vývoja gonád, a nie na jednotlivé gény. . Sme veľmi nadšení z nového projektu, ktorý robí práve to, pričom využíva mnoho nových techník a výpočtových schopností systémovej biológie.

Naše chápanie sexuálneho vývoja sa vyvíja spolu s našou schopnosťou testovať a merať tento proces. Začali sme len objasňovať rané genetické a bunkové procesy, ktoré ovplyvňujú počiatočné fázy diferenciácie gonád. Následné účinky hormónov, životného prostredia a neurologického vedenia majú rozhodujúcu úlohu pri prípadnej identifikácii jednotlivca ako „muža“ alebo „ženy“.

Vzhľadom na túto zložitosť testy, ktoré používa mnoho atletických organizácií na prítomnosť SRY ako jediný spôsob klasifikácie súťažiacich na mužov alebo ženy sa zdajú veľmi zjednodušené. Toto hodnotenie okrem iného neposkytuje kategóriu kvalifikovaných jednotlivcov, ktorí majú určitú kombináciu mužských a ženských vlastností. Napriek tomu títo jednotlivci tiež predstavujú spektrum ľudských schopností. V prípade Caster Semenya je škoda, že jej pôsobivé úspechy môžu byť zatienené obvineniami, ktoré môžu jednoducho vyplývať z jej nesúladu so západnými štandardmi krásy, a nie z účelového podvodu ohľadom jej pohlavia.

Blanche Capel je profesorom na Katedre bunkovej biológie na Duke University Medical Center. Ďakujem mnohým bývalým a súčasným členom jej laboratória za ich úžasnú prácu, obzvlášť Lindsey Barske a Jonahovi Coolovi, ktorí pomohli pri úprave tohto článku.

Oprava (15. september 2009): Tento článok pôvodne identifikoval Blanche Capel ako docentku. V skutočnosti je riadnou profesorkou. Vedec chybu ľutuje.


Pozri si video: Proč ženy sní o nacistických důstojnících (November 2022).