- Mèo tam thể
Chọn lọc để học theo yêu cầu
SỰ XÁC ĐỊNH GIỚI TÍNH
Từ lâu các nhà sinh học đã quan tâm đến vai trò của giới tính. Vì sao các cá thể cùng một loài, cùng cha mẹ, cùng môi trường sống như nhau (cả trong cơ thể mẹ), nhưng khi
sinh ra lại có sự khác nhau nhiều giữa đực và cái? Sự di truyền có liên quan đến giới tính đã giúp xác định sớm nhất các gen nằm trên NST.
Khái niệm giới đực và giới cái rất quen thuộc với con người và vật nuôi. Ở người và vật nuôi chúng ta dễ nhận thấy có 2 giới tính đực và cái. Thực vật cũng có giới tính, ít nhất là các cây có hoa đực và hoa cái. Các vi sinh vật cũng có giới tính được gọi là kiểu bắt cặp. Đa phần các sinh vật có 2 giới tính. Một số ít động vật và thực vật bậc thấp có vài giới tính. Ví dụ, loài trùng roi Paramecium có 8 giới tính hay kiểu bắt cặp, tất cả đều tương tự nhau vể mặt hình thái nhưng khác nhau về sinh lý. Các tế bào của mỗi kiểu bắt cặp không bắt cặp nhau được nhưng có thể trao đổi vật chất di truyền với bất kỳ 1 trong 7 kiểu bắt cặp khác, của cùng 1 loài.
Đa số sinh vật chỉ có 2 giới tính. Nếu 2 giới tính hiện diện trong cùng 1 cá thể thì gọi là lưỡng tính (hermaphroditic), các thực vật đồng chu (monoecious) khi trên 1 cây có hoa đực và hoa cái riêng.Ở phần lớn thực vật, các bộ phận đực và cái cùng trên 1 hoa. Một ít thực vật hạt kín (angiosperm) là thực vật biệt chu (diecious), có cây đực và cây cái riêng biệt.
Sự xác định giới tính rất phức tạp, phụ thuộc nhiều tác động khác nhau.
1. Tỉ lệ phân ly giới tính:
Việc theo dõi tỉ lệ giữa số lượng của con đực và con cái ở động vật bậc cao, giữa nam và nữ ở người cho thấy tỉ lệ giới tính trung bình là 1 đực 1 cái. Thực tế ở người, trong mỗi gia đình tỉ lệ có dao động, tỉ lệ trên đúng theo thống kê trên số lớn. Khi sinh ra thì tỉ lệ trung bình là 105-107 người nam : 100 người nữ, đến tuổi thanh niên thì thì tỉ lệ là 100:100 và ở tuổi già các cụ bà có số lượng gấp đôi. Tuy nhiên đây là 1 tỉ lệ ổn định hợp lý qua nhiều thế hệ để bảo tồn nỏi giống. Tỉ lệ này trùng với tỉ lệ phân ly lai đơn tính giữa 1 cá thể đồng hợp tử với dị hợp tử:
AA x Aa 1AA : 1Aa
Aa x Aa 1aa : 1Aa
Xem xét từ góc độ di truyền, giới tính có sự phân ly như một dấu hiệu Mendel. Sự phân ly này còn cho thấy một giới tính đồng hợp tử, còn giới tính kia dị hợp tử.
Việc phát hiện các nhiễm sắc thể giới tính X & Y (ở người và ruồi giấm ) cho thấy bộ nhiễm sắc thể ở cá thể đực và cái chỉ khác nhau ở 1 cặp NST giới tính, còn các nhiễm sắc thể thường thì đều giống nhau. Ví dụ, bộ NST của ruồi giấm có 8 NST được biểu hiện như sau :
ruồi cái = 6A + XX ruồi đực = 6A + XY
Các nhà di truyền học là những người đầu tiên giải thích một cách hợp lý vì sao có tỉ lệ 1 đực : 1 cái. Sự khác nhau lớn của đực và cái (XX x XY) dẫn đến tỉ lệ phân chia 1 đực : 1 cái.
2. Các kiểu xác định giới tính ở động vật:Học
Các nghiên cứu về sau cho thấy sự xác định giới tính của sinh giới cũng phức tạp và đa dạng.
a) Cá thể đực dị giao tử : kiểu XX – XY và XX – XO
Nhiều loài gồm người và các động vật có vú khác có cơ chế xác định giới tính XX-XY. Ở các sinh vật này có các NST thường giống nhau ở cá thể đực và cái, nhhưng con đực có
cặp NST giới tính XY, còn ở con cái là XX. Các con đực khi tạo thành gia tử thì một nửa giao tử mang NST X, còn nửa còn lại mang NST Y nên được gọi là giới tính dị giao tử. Ví dụ : người nam tạo 2 loại giao tử: (22A + X) và (22A + Y). Giới tính cái khi tạo thành giao tử chỉ có một loại duy nhất mang X nên được gọi là giới tính đồng giao tử.
Cào cào, châu chấu, gián và một số côn trùng có kiểu xác định giới tính XX- XO. Con cái chứa 2 NST XX, còn con đực chỉ chứa 1 NST X nên viết là XO. Kiểu này cũng tương XX-XY, chỉ khác ở chỗ con đực dị giao tử thành 2 loại giao tử : 1 loại mang X, còn loại kia không mang X.
b) Cá thể cái dị giao tử : kiểu ZZ – ZW
Ở chim, một số loài cá và một số côn trùng gồm cả bướm, con mái có giới tính dị giao tử. Để tránh sự nhầm lẫn khi kí hiệu, các NST giới tính loài này được dùng chữ Z và W. Các chim trống (gà trống) là ZZ, còn các chim mái (gà mái) là ZW.
c) Đơn bội – Lưỡng bội
Con ong đực được phát triển trinh sinh (không có sự thụ tinh giữa các giao tử) từ trứng không thụ tinh và có bộ NST đơn bội. Trong kiểu xác định giới tính này không có NST giới tính, nó đặc trưng ở các côn trùng bộ Hymenoptera gồm các loài ong và kiến. Số lượng cá thể của đàn và thức ăn cho ấu trùng sẽ xác định con cái sẽ trở thành ong thợ bất thụ hay ong chúa hữu thụ chuyên sinh sản. Tỉ lệ giới tính của đan ong được xác định do ong chúa. Phần lớn trứng được thụ tinh trở thành ong thợ, một số trứng không thụ tinh thì trở thành ong đực.Thường ong chúa chỉ thụ tinh một lần trong đời.
Sự xác định giới tính của các loài này liên quan đến bộ NST đơn bội hay lưỡng bội. Các cá thể cái phát triển từ trứng thụ tinh nên có bộ NST lưỡng bội. Còn các con đực phát triển tử trứng không được thụ tinh nên có bộ NST đơn bội.
d) Giới tính do sự cân bằng di truyền
Ở ruồi giấm, sựu hiện diện của NST Y rất quan trọng cho sự hữu thụ của ruồi đực nhưng nó không có vai trò trong xác định giới tính. Trên thực tế các nhân tố xác định tính đực của ruồi giấm nằm trên tất cả các NST thường trong trạng thái “đối trọng” với các nhân tố xác định tính cái trên nhiễm sắc thể X.
Nếu bộ đơn bội của NST thường xác định tính đực có giá trị bằng 1 thì mỗi NST X mang các nhân tố xác định tính cái có giá trị là 1 ½. Quy định A đại diện cho bộ NST đơn bội thường, thì ở con đực thường (AAXY) phải có tỉ lệ nhân tố xác định đực là 2 : ½ {tức là A=1 + A=1 : X=1 ½ + Y=0}. Còn là ruồi cái (AAXX) bình thường thì theo tỉ lệ 2 : 3 {A=1 + A=1 : X=1 ½ + X=1 ½ }.
Một số trường hợp bất thường xác định giả thuyết cân bằng di truyền nêu trên : ruồi XXY là cái, còn XO là đực.
Loài Nhiễm sắc thể giới tính
XX XY XXY XO
Người Nữ Nam Nam Nữ
Drosophila Cái Đực Cái Đực
e) Giới tính được xác định do môi trường
Cơ chế xác định giới tính này rất hiếm và đặc trưng của loài giun biển Bonellia viridis. Các ấu trùng hiện diện sau khi được thụ tinh sống tự do tự tại một thời gian rồi bám xuống đáy thành con cái, hoặc bám vào con cái sau đó chui vào tử cung thành con đực và thụ tinh. Kiểu gen của đực và cái như nhau.
3. Giới tính ở thực vật:
Phần lớn thực vật có hoa đơn tính là đồng chu và như thế không có NST giới tính. Tuy nhiên ở các cây biệt chu thì ở một số cây có cặp NST giới tinh rõ ràng, phần còn lại cũng có nhưng khó ghi nhận và có sự xác định giới tính phức tạp hơn so với kiểu XX-XY.
SỰ DI TRUYỀN NGOÀI NHÂN – DI TRUYỀN THEO DÒNG MẸ
Hoạt động sống của tế bào không thể tách rời với tế bào chất. tế bào chất có những hoạt động nhất định đối với tính di truyền. Đặc biệt, các bào quan ti thể và lục lạp có DNA và bộ máy tổng hợp protein riêng. Các gen ở tế bào chất có sự phân li không theo các qui luật di truyền của Mendel và quy luật di truyền nhiễm sắc thể.
Sinh học phân tử giúp hiểu rõ các gen của ti thể và lục lạp cùng sự biểu hiện của chúng trong mối quan hệ phức tạp của ba bộ máy di truyền cùng song song tồn tại trong tế bào là nhân , ti thể và lạp thể.
Không phải tất cả các gen đều nằm trên NST của nhân tế bào. 1908 K.Correns, 1 trong 3 người phát minh lại các quy luật Mendel, là người đầu tiên đã nhận thấy các gen ngoài nhân ở thực vật.
Phần lớn các gen ngoài nhân được tìm thấy ở những bào quan của tế bào chất có chứa DNA như ti thề, lục lạp.