Определение пола: это сложнее, чем вы думали

От чего-то столь маленького и сложного, как хромосома, до чего-то, казалось бы, такого простого, как погода — системы определения пола в рамках царства животных значительно разнятся. Биолог и учитель Аарон Риди показывает нам удивительные отличия между видами, касающиеся определяющих пол факторов.

Автор Аарон Риди, анимация BuzzCo (http://buzzzco.com).

TED Ed
Распространение уникальных уроков

Моя жена сейчас беременна
нашим первым ребёнком,

и когда люди видят её большой живот,

первый их вопрос,
почти наверняка, такой:

«Мальчик или девочка?»

Этот вопрос основан
на некоторых допущениях,

которые мы принимаем как данность,
потому что знаем биологию человека.

В случае детей для нас очевидно,
что шансы появления мальчика или девочки

сставляют 50/50.

Но почему это так?

Ответ зависит от системы
определения пола,

выработанной у нашего вида.

У большинства млекопитающих

пол детёныша определяется генетически

системой X- и Y-хромосом.

У млекопитающих
есть пара половых хромосом:

одна хромосома передаётся от мамы,
другая — от папы.

При сочетании двух X-хромосом
получается девочка,

а при сочетании
X- и Y- хромосомы — мальчик.

Поскольку у женщин в яйцеклетках есть только
X-хромосомы, которые они могут передавать,

а мужчины через свои сперматозоиды
могут передать либо X, либо Y,

пол определяется отцом,

и шансы получить
мальчика или девочку равны 50/50.

Такая система хорошо работает
у млекопитающих,

но на древе жизни
можно найти и другие системы,

которые у других животных
работают не хуже.

Есть группы животных, у которых пол
тоже определяется генетически,

но система сильно отличается от нашей.

У птиц и некоторых рептилий
пол определяется генетически,

но определяется он не папой,

а мамой.

У таких животных самец получается
при сочетании двух половых Z-хромосом,

поэтому у самцов есть только Z-хромосомы,
которые они могут передать.

В то же время у этих животных

при сочетании одной Z-
и одной W-хромосомы

получается самка.

При такой системе шансы появления
самца или самки тоже 50/50,

но это зависит от того,
заложит ли мама Z- или W-хромосому

в своё яйцо.

У некоторых групп
генетическое определение пола

идёт совсем по иному пути.

Например, у муравьёв одна из самых
интересных систем

для определения пола,
и из-за неё муравьи-самцы

не имеют отца.

В муравьиной колонии
строжайшее разделение труда.

Есть солдаты, защищающие колонию,

есть рабочие, которые собирают пищу,
чистят муравейник и заботятся о молодняке,

и есть матка с небольшой группой самцов
для воспроизводства.

Матка спаривается и накапливает
полученное от самцов семя.

И вот тут система становится
по-настоящему интересной.

Если матка использует накопленное семя
для оплодотворения яйца,

то из этого яйца вырастет самка.

Однако если она отложит яйцо,
не оплодотворив его,

то из этого яйца
всё равно вырастет муравей,

но он обязательно будет самцом.

Так что, как видите, у муравья-самца
просто не может быть отца.

И муравьи-самцы так и живут

всего с одной копией каждого гена —

этакие ходячие половые клетки.

Такая система называется
гаплодиплоидной,

и встречается она
не только у муравьёв,

но и у других общественных насекомых,
таких как пчёлы и осы.

Поскольку пол у нас
определяется генами,

и нам известно о других животных,
у которых пол определяется генами,

легко предположить,
что у всех животных

пол детёныша тоже должен
определяться генетикой.

Однако у некоторых животных вопрос о том,
будет мальчик или девочка,

вообще не имеет
никакого отношения к генам,

а может зависеть,
например, от погоды.

Это такие животные,
как аллигаторы и большинство черепах.

У этих животных пол зародыша
в развивающемся яйце

определяется температурой.

Когда животные этих видов откладывают яйца,
пол детёныша ещё не определён,

и он остаётся неопределённым
до некоторого момента в середине

всего срока развития,
когда наступает критическое время.

В течение этого времени
определение пола зависит

только от температуры в гнезде.

У расписных черепах, например,

при температурах выше критической

из яиц получатся самки,

а при низких температурах
получаются самцы.

Не помню, кто придумал
это мнемоническое правило,

но легко запомнить,
что у расписных черепах

все девушки знойные,
а все парни хладнокровные.

У некоторых тропических рыб вопрос о том,
мальчик ты или девочка,

разрешается в течение
жизненного цикла.

Все рыбы-клоуны
начинают жизнь самцами.

Однако, взрослея,
они становятся самками.

Они проводят свою жизнь в небольших группах
со строгой иерархией,

когда род продолжает только
доминирующий самец и самка.

И, что удивительно, если
доминирующая в группе самка умирает,

самый крупный и доминирующий самец
быстро станет самкой

и займёт её место, а все остальные самцы
поднимутся в иерархии на одну ступень.

У другого океанического животного,

зелёной бонеллии,

пол детёнышей определяется
совсем иными свойствами среды.

Он будет зависеть от того,
в какое место морского дна

случится попасть личинке.

Если личинка опустится
на открытый участок дна,

из неё получится самка.

Но если она попадёт на самку,

то из неё получится самец.

Так что у каких-то видов
на вопрос определения пола

ответ даёт генетика, а у других — среда.

А для третьих этот вопрос
вообще неактуален.

Взять, например, ящериц-бегунов.

Для тех, которые живут в пустыне,
ответ прост.

Это девочка. Всегда девочка.

Это почти полностью женский вид,

и, хоть они и откладывают яйца, из этих яиц
вылупляются женские клоны их самих.

Так девочка будет или мальчик?

В царстве животных

всё зависит от системы
определения пола.

У людей это генетическая система
X- и Y-хромосом.

А мы с моей женой узнали,

что у нас будет мальчик.