Генетика, 2022, t. 58, № 6, стр. 613-627

О курицах и петухах

Куры – одни из распространенных жителей фермерских хозяйств. В благоприятных условиях они могут жить 12-15 лет. Но на практике такое встречается редко. Птицу забивают после 2-3 лет жизни, когда у нее падает яичная производительность. На крупных птицефабриках куриц отправляют на убой через год после первой кладки.

Средний вес самки – 3,5 кг, а яйценоскость — 120 яиц в год. Но производительность зависит от породы и условий содержания. Узнайте больше в статье «Что за птица домашняя курица».

Петух является хозяином курятника, знаменит своенравным характером и мужеством. Он главный зачинщики драк в стаде. Поэтому в курином семействе должен жить только один петушок. Иначе постоянно будут конфликты.

На каждого самца приходится около 10 курочек. Если их будет больше, начнутся проблемы со здоровьем и производительностью.

Главные отличия самцов от самок:

• длинный хвост;
• большие сережки;
• роскошное яркое оперение.

Гордостью петушков является мясистый алый гребень. Подробности в статье «Как должен выглядеть петух: описание птицы».

Общее о хромосомах животных

Хромосома – это структура ядра клетки, в которой хранится наследственная информация.
Она образуются из молекулы ДНК, в которой содержится множество генов. Другими словами, хромосома – это молекула ДНК. Ее количество у различных животных неодинаковое. Так, например, у кошки – 38, а у коровы -120. Интересно, что самое маленькое число имеют дождевые черви и муравьи. Их количество составляет две хромосомы, а у самца последних – одна.

У высших животных, так же как и у человека, последняя пара представлена ХУ половыми хромосомами у самцов и ХХ – у самок

Нужно обратить внимание, что число этих молекул для всех животных постоянно, но у каждого вида их количество отличается. Для примера можно рассмотреть содержание хромосом у некоторых организмов: у шимпанзе – 48, речного рака -196, у волка – 78, зайца – 48

Это связано с разным уровнем организации того или иного животного.

РАЗМНОЖЕНИЕ

21.8.11. Детерминация пола у развивающегося эмбриона

Пол зародыша определяется половыми хромосомами спермия. Х-хромосома определяет женский пол, и Y-хромосома — мужской. Все яйцеклетки содержат по одной Х-хромосоме, а спермин — либо Х-, либо Y-хромосому. Следовательно, зигота, образующаяся при слиянии гамет, имеет либо генотип XX (женский), либо XY (мужской) (см. разд. 24.6). На ранних стадиях онтогенеза у эмбриона развивается пара недифференцированных гонад — половых валиков. До шестой недели никаких структурных различий между мужскими и женскими гонадами не отмечается, но в дальнейшем вступают в действие половые хромосомы, определяя, по какому типу пойдет развитие половой системы.

Х-хромосома содержит ген Tfm (testicularfeminisation gene — ген тестикулярной феминизации), определяющий синтез особого белка в поверхностных мембранах клеток развивающейся половой системы. Этот белок действует как рецептор тестостерона. Поскольку эмбрионы как мужского, так и женского пола содержат по крайней мере одну Х-хромосому, этот белок имеется у представителей обоих полов. Y-хромосома несет ген, называемый Tdy (testis determining gene — ген, детерминирующий семенники). Этот ген кодирует белок, называемый H-Y-антигеном, который находится на поверхности всех соматических клеток у мужчин, но отсутствует у женщин. Он определяет развитие недифференцированных клеток половых валиков (гонад) в семенные канальцы и интерстициальные клетки. В отсутствие H-Y-антигена из полового валика развивается яичник. Тестостерон, секретируемый развивающимся семенником, выделяется в кровеносную систему эмбриона и взаимодействует с тестостероновыми рецепторами, находящимися в клетках-мишенях потенциальной мужской половой системы. Образовавшийся комплекс рецептор тестостерона/тестостерон переходит в ядра, где он активирует гены, связанные с развитием тканей, дающих начало мужской половой системе. Следовательно из эмбриона XY развивается плод мужского пола. Ткани потенциальной женской половой системы не активируются и не развиваются. Отсутствие тестостерона у эмбриона XX делает возможным развитие женской половой системы. Эти события схематически изображены на рис. 21.53.

Локализация в Y-хромосоме гена, детерминирующего развитие семенников, теперь установлена. Его назвали SRY (sex-determining region, т. е. участок, определяющий пол); его длина составляет примерно 30 000 пар оснований (общая длина ДНК в клетке человека равна примерно 300 млн. пар оснований).

Рис. 21.53. События, происходящие при детерминации пола эмбриона на ранних стадиях развития половой системы.

ПредыдущаяСледующая

Y-хромосома человека отличается от Y-хромосомы шимпанзе настолько же сильно, как и от хромосом курицы.

Брайан Томас, M.S.*

В ходе недавнего комплексного исследования ученые сравнили Y-хромосому человека с Y-хромосомой шимпанзе и обнаружили, что они «удивительно разные»
.

@ Jeff Johnson, www.mbbnet.umn.edu

Y-хромосома присутствует только у мужчин и содержит гены, определяющие мужские признаки. Кроме того, эта хромосома заключает в себе генетическую и регулирующую информацию, которая используется во всем организме. В исследовании, опубликованном в январском выпуске журнала Nature
, группа ученых неожиданно столкнулась с таким огромным количеством неожиданных отличий
в последовательностях ДНК в Y-хромосомах человека и шимпанзе, что оно заняло намного больше времени, чем первоначально планировалось. Кроме всего прочего, исследователи обнаружили интересные особенности, свойственные определенным «классам последовательностей» внутри каждой хромосомы.

Большинство полученных в ходе исследования данных не согласуются с популярным ошибочным заявлением
, согласно которому сходство между людьми и шимпанзе составляет 98%. Кроме того, эти данные противоречат другой, еще более распространенной гипотезе, предполагающей наличие у человека и шимпанзе общего предка . Один класс последовательностей внутри Y-хромосомы шимпанзе был менее чем на 10% сходен с аналогичным классом последовательностей в Y-хромосоме человека и наоборот. Другой крупный класс был только наполовину сходен с аналогичным классом другого вида и наоборот. А один класс последовательностей в Y-хромосоме человека вообще «не имел аналога в Y-хромосоме шимпанзе»
.

Если следовать эволюционным предположениям о длительных постепенных генетических изменениях, структуры Y-хромосомы, расстановки, гены и другие последовательности должны быть практически идентичными в обоих видах

Особенно это сходство должно быть явным, если принимать во внимание относительно короткий (согласно эволюционной временной шкале) период времени в 6 млн лет, когда шимпанзе и люди предположительно дивергировали от общего предка. Однако полученные данные указывают на значительные различия между хромосомами

Р. Скотт Хоули, генетик-исследователь из Стоуерского института в Канзас-Сити, который не принимал участия в исследовании, в интервью Associated Press отметил: «Результаты исследования просто поразительны»
.

В одной из статей журнала Nature
расхождение между этими данными и стандартными эволюционными интерпретациями было прокомментировано весьма сдержанно: «В действительности гены Y-хромосомы человека и шимпанзе, которые разошлись 6 млн лет назад, различаются так же сильно, как и аутосомные гены человека и курицы, общие предки которых жили на Земле 310 млн лет назад»
. Аутосомы – это все хромосомы, за исключением половых хромосом X и Y.

Итак, Y-хромосома человека отличается от Y-хромосомы шимпанзе настолько же сильно, как и от хромосом курицы.
И для того чтобы объяснить, откуда взялись все эти отличия между людьми и шимпанзе, сторонники крупномасштабной эволюции вынуждены придумывать истории о быстрых всецелых перестройках и стремительном образовании содержащей новые гены ДНК, а также регуляторной ДНК.

Но поскольку каждая соответствующая Y-хромосома является единой и полностью зависит от организма-хозяина, наиболее логично предположить, что люди и шимпанзе были сотворены особым образом – отдельно, как совершенно разные существа.

Значение для сохранения и эволюционной биологии

Двигаясь вперед, последствия этих прорывов для сохранения и эволюционной биологии одновременно увлекательны и многообещающи.

Понимание генетической детерминации пола у птиц оказывает значительное влияние на генетику популяций. Зная конкретные гены, участвующие в определении пола, исследователи могут получить представление о генетическом разнообразии и структуре популяций птиц. Эта информация может быть использована для понимания динамики популяций и их потенциала адаптации к изменяющимся условиям.

Кроме того, это может помочь выявить популяции, которые подвержены риску инбридинга или имеют низкий уровень инбридинга генетическое разнообразие, позволяющее защитникам природы расставлять приоритеты в своих усилиях по защите и управлению этими популяциями.

Кроме того, знание генетической детерминации пола у птиц имеет важное значение для стратегий сохранения угрожаемых видов птиц. При таком понимании защитники природы могут точно определять пол особей, что имеет решающее значение для реализации эффективных программ разведения

Обеспечивая сбалансированное соотношение полов в популяциях, содержащихся в неволе, программы разведения могут максимизировать генетическое разнообразие и снизить риск депрессии инбридинга.

Кроме того, эти знания могут помочь в выявлении и защите ключевых местообитаний для определенных полов, таких как районы гнездования или кормления, которые необходимы для выживания и репродуктивного успеха видов птиц.

В целом, достижения в понимании генетического определения пола у птиц имеют большой потенциал для активизации усилий по сохранению и способствуют долгосрочной жизнеспособности находящихся под угрозой исчезновения популяций птиц.

Заключение

В заключение, изучение генетической детерминации пола у птиц за последние годы значительно продвинулось вперед. Ученые добились больших успехов в понимании различных механизмов, участвующих в определении пола, включая роль половых хромосом и генов, определяющих пол

Эти знания не только способствовали нашему пониманию биологии птиц, но также имеют важное значение для усилий по сохранению и эволюционной биологии

Изучая механизмы определения пола у птиц, исследователи могут получить представление о сохранении исчезающих видов. Понимание генетической основы определения пола может помочь выявить потенциальные угрозы для популяций птиц и разработать эффективные стратегии сохранения. Кроме того, эти знания могут пролить свет на эволюционные процессы, формирующие разнообразие видов птиц.

Изучая эволюцию систем определения пола у разных видов птиц, ученые могут раскрыть основные механизмы, которые привели к невероятному разнообразию видов птиц, которые мы наблюдаем сегодня.

Таким образом, достижения в изучении генетической детерминации пола у птиц открыли новые возможности для исследований в области сохранения и эволюционной биологии. Понимание механизмов, участвующих в определении пола, может помочь в управлении усилиями по сохранению и дать ценную информацию об эволюционных процессах, сформировавших разнообразие птиц. С продолжением исследований и новыми достижениями в этой области мы можем ожидать еще более захватывающих открытий и перспектив в будущем.

Поговорим о хромосомах

Где находятся

Это нуклеопротеидные структуры, располагающиеся в клетках организма птиц. Они являются носителями генетической информации, состоят из спиралеобразных молекул ДНК и белков.

Полный хромосомный набор кур называется кариотип. Он включает информацию о форме, размерах и численности генетического материала.

Хромосомы есть у всех живых организмов. Но у каждой птицы набор свой. Он постоянный и не меняется с возрастом.

Внешне структуры похожи на длинную нитку. На ней располагается множество бусинок – генов. Каждый ген занимает определенное место – локус.

За что отвечают

Гены никогда не передвигаются по хромосоме. Их задача – управление признаками индивидуума.

Хромосомы занимаются хранением и передачей накопленной информации от матери к потомству.

После многочисленных исследований ученые установили, сколько хромосом у курицы и петуха – 78. Это достаточно большое количество по сравнению с другими млекопитающими. Например, у людей их всего 46.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Естественная инверсия пола у позвоночных животных – довольно редкое явление. Чаще
всего она встречается у рыб (всего 2% из всех изученных видов) [], реже – у амфибий и рептилий и не наблюдается в норме у птиц и млекопитающих. Разные
случаи инверсии пола были описаны и изучены у человека [], все они являются патологией развития. Редкие случаи подобной инверсии пола выявляются
в природе у птиц и млекопитающих, но такие особи, как правило, не оставляют потомства.
Возможно, эволюционный консерватизм ряда полоопределяющих генов у позвоночных животных
не поддерживает развитие естественной инверсии пола и этот процесс не получил преимущества
в эволюции. Изучение естественной инверсии пола далеко от завершения. Процент изученных
видов в этом аспекте низок .

Исследования в лабораторных условиях показали, что можно вызвать искусственную инверсию
пола у птиц, например у домашней курицы. Полученные результаты в таких исследованиях,
безусловно, внесли существенный вклад в понимание проблемы первичной детерминации
пола у птиц, особенно относительно разноплановой роли DMRT1. Аспекты, связанные с
взаимодействием полоопределяющих генов и стероидов, только затронуты. Необходимы дальнейшие
исследования и создание всеобъемлющей схемы взаимодействий каскада полоопределяющих
генов, половых гормонов и других участников детерминации и дифференцировки пола. Изучение
механизмов детерминации и случаев инверсии пола у позвоночных нельзя рассматривать
как завершенное, требуются уточнение и накопление более определенных результатов .

Возможность инвертирования пола у курицы может помочь решить экономическую проблему.
Необходимо проводить исследования по инвертированию пола и в деле спасения видов,
находящихся на грани исчезновения, когда счет оставшихся особей измеряется единицами,
а также продолжать исследования естественной инверсии пола у других видов, для которых
может быть характерным это явление. Было бы интересно проверить наличие/отсутствие
инвертирования пола у видов, обитающих в экстремальных условиях (горы, пустыни), видов,
имеющих узкий ареал и низкую численность. Хотелось бы понять эволюционное значение
инверсии пола для позвоночных, почему это явление не получило эволюционного преимущества
и почему у одних видов это нормальное явление, а у других – только патология. В этой
связи нужно дальше проводить изучение молекулярных механизмов инверсии пола, ее связь
с детерминацией. Инверсия пола – интересное явление в мире позвоночных животных и
ее изучение может привести к новым открытиям.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-14-50268,
“Экспансия” (The reported study was funded by RFBR, project number 20-14-50268).

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с использованием в качестве объекта
животных.

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием в качестве объекта
людей.

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.