Определение пола у бабочек и птиц

Раздел об определении пола у бабочек и птиц следует начать с небольшого отступления. В самом деле, мы только что выяснили способ определения пола у дрозофилы и у животных вообще и подчеркнули его подкупающую простоту и широкую распространенность в мире животных.

И вот мы снова встречаемся с очередной загадкой природы, с новым усложнением интересующего нас вопроса. Оказывается, все сказанное выше об определении пола по типу дрозофилы правильно, но за одним исключением: этот тип определения пола является в природе не единственным, общим для всех организмов. Наряду с ним существует еще один способ, или тип, определения пола, впервые открытый у бабочек, а затем у птиц и в том числе у домашней курицы. По имени насекомого, на котором этот тип определения пола был открыт впервые, он и носит название типа бабочек. Рассмотрим его особенности и отличия от типа дрозофилы. В качестве объекта для описания процесса возьмем кур: с ними читатель, несомненно, знаком ближе, чем с бабочками; да и в дальнейшем нам еще неоднократно придется иметь с ними дело.

Итак, в чем заключается отличие механизма определения пола у птиц и у дрозофилы?

У дрозофилы, как и у всех животных, самцы продуцируют два типа сперматозоидов - с Х- или У-хромосомой, и в этом смысле они играют решающую роль в определении пола будущих зародышей. У самок же образуется один тип яиц - с Х-хромосомой.

У бабочек и птиц эти отношения диаметрально противоположны: у них привилегия продуцировать два типа половых клеток принадлежит самкам, вследствие чего половина откладываемых ими яиц (на самок) содержит одну половую хромосому, и половина яиц (на самцов) содержит другую, несходную с первой половую хромосому. У самцов же бабочек и птиц образуется один тип сперматозоидов. Следовательно, женский пол у них гетерогаметен, а мужской пол гомогаметен.

Что касается делений созревания яиц и сперматозоидов, то они и здесь протекают так же, как это было описано выше для дрозофилы и человека: первое из них, или собственно редукционное, деление протекает по типу мейоза, и второе, или эквационное, - по типу митоза.

Для того чтобы подчеркнуть разницу в способах определения пола у дрозофилы и у животных, с одной стороны, и у бабочек и птиц, с другой, половые хромосомы последних иногда обозначают другими буквами, а именно - Z и W. Согласно этой системе, половые хромосомы самца обозначают буквами ZZ, а половые хромосомы самки - ZW. Соответственно этому продуцируемый петухом один тип сперматозоидов обозначают буквой Z, а продуцируемые курицей два типа яиц - буквами Z (на самцов) и W (на самок).

Однако, следуя имеющимся в литературе прецедентам, мы отступим от этого правила и в дальнейшем будем придерживаться единой системы обозначения половых хромосом, независимо от того, идет ли речь об определении пола по типу дрозофилы или по типу бабочек и птиц. Дело заключается не в том, какими буквами обозначать половые хромосомы двух сравниваемых групп организмов; важнее помнить, что в отличие от дрозофилы, у которой гетерогаметен мужской пол, у бабочек и птиц гетерогаметен женский пол и что у них пол зародышей устанавливается в процессе созревания яиц, т. е. еще до оплодотворения.

В то же время единая система обозначения половых хромосом для всех представителей мира животных, за исключением отмеченной полярности типов определения пола, несомненно, способствует более целостному и ясному их пониманию.

Поэтому яйца бабочек и птиц на самцов мы будем обозначать в дальнейшем буквой Х, а яйца на самок - буквой У. Что касается сперматозоидов, то здесь они одного типа; их мы будем обозначать буквой Х. Процесс сперматогенеза и овогенеза у бабочек и птиц протекает точно так же, как и у дрозофилы (см. рис. 14).

Дальнейшие детали процесса определения пола у бабочек и птиц столь же просты, как и у дрозифилы, и сводятся к следующему. Если зрелое яйцо, например, курицы содержит Х-хромосому, то из него после оплодотворения Х-сперматозоидом разовьется петушок (ХХ). Если же яйцо содержит У-хромосому, то из него после оплодотворения (таким же сперматозоидом - у петухов все они одинаковы) разовьется курочка (ХУ) (рис. 24).

Рис. 24. Определение пола у кур. Вверху изображены петух и курица, в пружках - их половые хромосомы и образующиеся у кур яйца двух типов (на курочек и петушков) и один тип сперматозоидов у петуха. Аутосомы на рисунке не представлены

В соответствии с полярностью механизмов определения пола у дрозофилы и у птиц по-разному представляются и результаты оплодотворения. В самом деле, у дрозофилы, как мы видели, пол зародыша определяется в момент оплодотворения и в каждом отдельном случае зависит от сочетания половых хромосом в оплодотворенном яйце. В отличие от дрозофилы у бабочек и птиц оплодотворение яйца, образно выражаясь, лишь дает толчок развитию зародыша того пола, который уже заложен в нем в процессе созревания. Таким образом, каждому куриному яйцу в буквальном смысле слова "написано на роду" развиться в цыпленка именно того, а не противоположного пола.

Необходимо также иметь в виду, что в клетках птиц и бабочек, как и у всех организмов, кроме половых хромосом, содержатся и наборы аутосом. Диплоидное число хромосом у курицы равно 78. Соответственно этому половина яиц курицы содержит Х-хромосому и 38 аутосом (Х + 38) и половина яиц - У-хромосому и столько же аутосом (У + 38). Сперматозоиды петуха все одинаковы - они содержат Х-хромосому и 38 аутосом (Х + 38).

К сказанному выше об определении пола у кур необходимо сделать следующую оговорку. Дело в том, что ввиду наличия у курицы большого числа очень мелких хромосом и трудностей их подсчета и идентификации вопрос о наличии у нее У-хромосомы до сих пор окончательно не решен, и возможно, что ее здесь нет вообще.

Если в будущем это окажется справедливым, то все сказанное выше об определении пола у кур останется в силе, за тем исключением, что состав половых хромосом курицы нужно будет обозначать как ХО, а продуцируемые ею два типа яиц соответственно как Х + 38 и 0 + 38. Общее же число хромосом будет при этом условии на единицу меньше, т. е. 77. Обозначения половых хромосом петyxa и продуцируемых им сперматозоидов останутся теми же, а диплоидное число хромосом у петуха - на единицу больше, чем у курицы.

Диплоидное число хромосом у бабочек и в том числе у шелкопряда (см. главу IV) равно 56.