'Cinsiyet belirleme', embriyonik gelişimin erken aşamalarında belirli anahtar sinyaller nedeniyle embriyonun erkek veya dişiye dönüştüğü süreci ifade eder.

Genetik Cinsiyet Belirleme (GSD) yaygındır; yani bir dişi XX, bir erkek XY ile birleşerek yeni nesil döllenmiş yumurtalar oluşturduğunda, anne X kromozomunu sağlar ve babadan miras kalan X bir dişiye dönüşür ve Babayı miras alan Y gelişerek bir erkeğe dönüşür.

Kalıtsal cinsiyet belirlemenin yanı sıra, bazı organizmaların cinsiyeti yaşadıkları çevre tarafından da belirlenebilmektedir ki buna çevresel cinsiyet belirleme (ESD) adı verilmektedir. Bu mekanizmanın keşfi, yalnızca cinsiyet belirleme konusundaki geleneksel algımıza meydan okumakla kalmıyor, aynı zamanda yaşamın gizemine yeni bir pencere açıyor.

olan organizmalar nelerdir?

Çevresel olarak cinsiyet mi belirleniyor?

Çevresel cinsiyet belirleme mekanizmalarının anahtarı sıcaklık, ışık ve beslenme durumu gibi çevresel faktörlerde yatmaktadır.

Örneğin derin deniz ortamında erkek kırlangıç ​​balığının parlak vücut rengi, dişilerin eş seçiminde önemli rol oynayan özel sinyaller gönderebilmekte ve erkeğin vücut rengi kaybolduğunda en güçlü dişiler, cinsiyet değişimi yaşarlar ve büyük miktarlarda erkeklik hormonu salgılayarak, yumurtalıklarının dejenere olmasına neden olarak erkek olurlar.

Diğer bir örnek ise cinsiyet belirlemesi ışığın yoğunluğundan etkilenen tuzlu su karidesidir; uzun süreli ışığa maruz kalan bireyler dişilere, kısa süreli ışığa maruz kalan bireyler ise erkeklere dönüşmektedir.

Kırmızı kulaklı kaplumbağa:

düşük sıcaklık erkek, yüksek sıcaklık kadındır

Yaygın bir sürüngen olan kırmızı kulaklı kaplumbağaların cinsiyet gelişimi, sıcaklığa bağlı benzersiz bir cinsiyet belirleme (TSD) mekanizmasına sahiptir: kuluçka işlemi sırasında, kuluçka sıcaklığının belirli bir aşamada (sıcaklığa duyarlı dönem) olduğu gerçeğini ifade eder. sonuçta genç kaplumbağaların cinsiyetini belirleyebilir.

Kırmızı kulaklı kaplumbağalarda gonad gelişiminin üç aşaması vardır: çift yönlü gelişim, cinsiyet belirleme ve cinsiyet gelişimi.

Sıcaklığa duyarlı dönem boyunca (yani cinsiyeti belirleyen dönem), sıcaklık bezlerin yönünü belirleyebilir: yüksek sıcaklıklar (örneğin 31°C) dişi yavruların oluşmasına neden olur ve düşük sıcaklıklar (örneğin 26°C) erkek yavru üretme eğilimindedir.

Kırmızı kulaklı kaplumbağalardan timsahlara, belirli yılan türlerinden kertenkelelere kadar giderek daha fazla hayvan, cinsiyet belirlemenin bu benzersiz yöntemiyle tespit ediliyor.

Peki sıcaklık tam olarak nasıl 'sihrini' uyguluyor ve yaşamın başlangıcında yeni yaşamın cinsiyetini sessizce belirliyor?

Temel mekanizma

çeşitliliği hangi sıcaklık belirler

Daha önce yapılan çalışmalar, yüksek sıcaklığın (31°C) kırmızı kulaklı kaplumbağaların somatik hücrelerinde kalsiyum iyonlarında artışa yol açacağını, yani kalsiyum iyonlarının gonadal hücrelere girerek pSTAT3 adı verilen transkripsiyonel düzenleyiciyi aktive ettiğini göstermişti. sırayla Kdm6b epifaktörünün ifadesini engeller ve ardından erkek cinsiyet belirleyici gen Dmrt1'in ifadesini engeller ve son olarak kaplumbağa yumurtalarının dişilere dönüşmesini destekler. Düşük sıcaklıklarda pSTAT3 seviyeleri düşüktü ve kırmızı kulaklı kaplumbağalar erkeklere dönüştü.

Ancak kadın cinsiyetinin belirlenmesinin genetik düzenleyici yolları tam olarak anlaşılamamıştır.

Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi Zooloji Enstitüsü'nden Du Weiguo'nun ekibi, sıcaklığın neden olduğu pSTAT3 sinyalinin, kırmızı kulaklı kaplumbağaların dişi cinsiyet gelişimini belirlediğini keşfetti.

Araştırmacılar bu süreçte iki önemli molekülün rol oynadığını buldu: pSTAT3 ve FoxI2. pSTAT3, diğer genlerin değişimini kontrol etmeye yardımcı olabilecek bir transkripsiyon faktörüdür; FoxI2 cinsiyet belirlemede rol oynayan bir gendir.

Sıcaklık yüksek olduğunda (31°C), hem pSTAT3 hem de FoxI2 kırmızı kulaklı kaplumbağaların üreme organlarında aktif hale gelir ve bu da kırmızı kulaklı kaplumbağaların dişilere dönüşmesine neden olur. Ancak sıcaklık düşükse (26°C), pSTAT3 o kadar aktif değildir ve FoxI2 çalışmaz ve kırmızı kulaklı kaplumbağa bir erkeğe dönüşür.

Bilim adamları ayrıca pSTAT3'ün etkilerini test etmek için bazı deneyler yaptılar: pSTAT3'ün aktivitesini modüle etmek için ilaçlar kullandılar ve pSTAT3'ün 31°C'de (kadın sıcaklığı) inhibisyonunun veya pSTAT3'ün 26°C'de (erkek sıcaklığı) aktivasyonunun indüklendiğini buldular. Embriyoda cinsiyetin tersine çevrilmesi. Bu, pSTAT3'ün cinsiyet gelişimi üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.

Bunu daha da doğrulamak için bilim insanları bir deney de yaptılar: kromatin immünopresipitasyon deneyi. Deneyler, pSTAT3 proteininin Foxl2 promoter bölgesinde (gen ekspresyonunun hazırlama fonksiyon bölgesi) yüksek sıcaklıklarda (31°C, kadın sıcaklığı) ve düşük sıcaklıklarda (26°C, erkek sıcaklığı) oldukça zengin olduğunu göstermiştir. pSTAT3 ilaçlarla aktive edildiğinde FoxI2'nin hazırlama bölgesine de bağlanır. Bu, pSTAT3'ün FoxI2 geninin ifadesini kontrol ettiğini göstermektedir.

Son olarak bilim insanları, pSTAT3 aktivitesindeki değişikliklerin neden olduğu cinsiyet değişikliklerinin FoxI2 ifadesinin yapay olarak arttırılması veya azaltılması yoluyla tersine çevrilebileceğini de bulmuşlardır. Örneğin, pSTAT3 inhibisyonu, kırmızı kulaklı kaplumbağanın yüksek sıcaklıklarda (31°C) dişiden erkeğe değişmesine neden oluyorsa, FoxI2 ifadesinin arttırılmasıyla kırmızı kulaklı kaplumbağanın dişi özellikleri eski haline getirilebilir. Benzer şekilde düşük sıcaklıklarda (26°C), pSTAT3'ün ilaçla aktivasyonu kırmızı kulaklı kaplumbağanın erkekten dişiye değişmesine neden oluyorsa FoxI2 ifadesinin azaltılmasıyla kırmızı kulaklı kaplumbağanın erkek özellikleri belirlenebilir. restore edildi.

Genel olarak bu çalışma, pSTAT3 ve FoxI2 aktivitesini etkileyerek sıcaklığın kırmızı kulaklı kaplumbağaların cinsiyetini nasıl belirlediğini ortaya koymaktadır. Bu çok ilginç bir bulgu çünkü çevresel faktörlerin organizmaların cinsiyet gelişimini nasıl doğrudan etkilediğini gösteriyor.

sonsöz

Bu çalışma, pSTAT3'ün dişi ve erkek yolaklarının belirlenmesindeki kilit rolünü ortaya çıkararak çevreye bağımlı cinsiyet belirleme (ESD) mekanizmalarının kapsamlı bir şekilde anlaşılmasına giden yolu işaret etti ve biyolojik cinsiyet belirleme ve gelişimsel süreçlere ilişkin anlayışımız için farklı bir bakış açısı sağladı.

Hatta gelecekte bu araştırmanın sonuçları, nesli tükenme tehlikesiyle karşı karşıya olan ve üremesi zor olan yabani hayvanların korunması ve insanlarımızın üreme sağlığı açısından değerli bir referans bile sağlayabilir!