DETERMINAZIONE DEL SESSO: TIPI DI SISTEMI E CARATTERISTICHE - BIOLOGIA - 2025

La determinazione del sesso è controllata da una serie di meccanismi variati tra i taxa che stabiliscono le caratteristiche sessuali dell'individuo. Questi sistemi possono essere intrinseci all'individuo - cioè genetici - o essere controllati da fattori ambientali che circondano l'individuo durante le prime fasi della vita.

Nella determinazione intrinseca, i biologi hanno classificato questi sistemi in tre categorie principali: geni individuali, sistema aplodiploide o cromosomi speciali o sessuali. Quest'ultimo caso è quello di noi, mammiferi, uccelli e alcuni insetti.

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Allo stesso modo, anche le condizioni ambientali influenzano la determinazione del sesso. Questo fenomeno è stato studiato in alcuni rettili e anfibi, particolarmente influenzati dalla temperatura. Questo sistema di determinazione è noto come criptico.

Tipi di sistemi di determinazione del sesso

Il sesso, inteso come la miscelazione dei genomi tramite la meiosi e la fusione dei gameti, è un evento praticamente universale nella vita degli eucarioti.

Una delle conseguenze più importanti della riproduzione sessuale è l'accoppiamento di diversi alleli, trasportati da individui diversi, in una variazione genetica benefica.

Nella maggior parte degli organismi eucarioti, la determinazione del sesso è un evento che si verifica al momento della fecondazione. Questo fenomeno può verificarsi da tre diversi sistemi: geni individuali, sistema aplodiploide o cromosomi speciali.

Allo stesso modo, abbiamo la determinazione delle caratteristiche sessuali mediata da fattori ambientali, come la temperatura. Ciò si verifica in rane, tartarughe e alligatori, dove la temperatura di incubazione sembra determinare il sesso.

Descriveremo ogni sistema di seguito, utilizzando esempi tratti dai regni animale e vegetale:

Geni individuali

Negli organismi in cui il sesso è determinato da geni individuali, non ci sono cromosomi sessuali. In questi casi, il sesso dipende da una serie di alleli situati su cromosomi specifici.

In altre parole, il sesso è determinato da un gene (o da molti di questi) e non dalla presenza di un cromosoma completo.

Diversi vertebrati, come pesci, anfibi e alcuni rettili, hanno questo sistema. È stato segnalato anche nelle piante.

Gli alleli che partecipano a questo fenomeno hanno il sistema di dominanza ampiamente noto che esiste per i caratteri autosomici. Nelle piante sono stati specificati gli alleli che determinano la mascolinità, l'ermafroditismo e il carattere femminile dell'individuo.

Sistema aplodiploide

Il sistema aplodiploide è comune nelle api

I sistemi aplodiploidi determinano il sesso a seconda della condizione aploide o diploide dell'individuo. Noi umani siamo diploidi, sia maschi che femmine. Tuttavia, questa condizione non può essere estrapolata a tutti i gruppi di animali.

Il sistema aplodiploide è abbastanza comune negli imenotteri (api, formiche e simili), negli omotteri (cocciniglie e pulcini) e nei coleotteri (coleotteri).

L'esempio classico è quello delle api e della determinazione del sesso nelle colonie. La struttura sociale delle api è estremamente complessa, così come i loro comportamenti eusociali, avendo le loro basi nel sistema genetico che decide il loro sesso.

Le api mancano di cromosomi sessuali. Le femmine sono diploidi (2n) e i maschi sono aploidi (n), chiamati droni. Per questo motivo lo sviluppo delle femmine deriva dalla fecondazione delle uova, mentre gli ovuli non fecondati si sviluppano nei maschi. Cioè, questi ultimi non hanno padre.

Nelle femmine, la divisione tra le operaie e la regina non è determinata geneticamente. Questa gerarchia è determinata dalla dieta dell'individuo nelle prime fasi della sua vita.

Cromosomi speciali

Il caso di cromosomi speciali o cromosomi sessuali è quello con cui siamo più legati. È presente in tutti i mammiferi, tutti gli uccelli e molti insetti, essendo una forma comune in organismi con diversi fenotipi sessuali.

Nelle piante, sebbene sia molto raro, è stato possibile specificare alcune specie dioccali che hanno cromosomi sessuali.

Questo sistema ha diverse varianti. Tra i più comuni e semplici troviamo i sistemi: XX-X0 e XX-XY, dove il sesso eterogamico è il maschio, e ZZ-ZW, dove il sesso eterogamico è la femmina.

Il primo sistema, XX e X0, è comune negli insetti dell'ordine degli ortotteri e degli emitteri. In questi casi, il maschio ha un solo cromosoma sessuale.

Il sistema XX e XY è presente nei mammiferi, in molti insetti dell'ordine dei Ditteri e in un numero molto ristretto di piante, come la Cannabis sativa. In questo sistema, il sesso è determinato dal gamete maschile. Se quest'ultimo ha il cromosoma X, la prole corrisponde a una femmina, mentre il gamete Y darà origine a un maschio.

L'ultimo sistema, ZZ e ZW, è presente in tutti gli uccelli e in alcuni insetti dell'ordine dei lepidotteri

Determinazione criptica

In alcuni taxa, i diversi stimoli ambientali, nelle prime fasi della vita degli individui, hanno un ruolo cruciale nel determinare il sesso. In questi casi la determinazione dal punto di vista genetico non è stata completamente chiarita e il sesso sembra dipendere interamente dall'ambiente.

Nelle tartarughe marine, ad esempio, una variazione di 1 ° C in più trasforma un'intera popolazione di maschi in una popolazione composta esclusivamente da femmine.

Negli alligatori, è stato riscontrato che un'incubazione inferiore a 32 ° C produce una popolazione di femmine e temperature superiori a 34 ° C si traducono in una popolazione di maschi. Nell'intervallo da 32 a 34, le proporzioni tra i sessi sono variabili.

Oltre alla temperatura, è stata dimostrata l'influenza di altre variabili ambientali. In una specie di anellidi, Bonellia viridis, il sesso è determinato nel suo stadio larvale. Le larve che nuotano liberamente nell'acqua si sviluppano come maschi.

Al contrario, le larve che si sviluppano vicino alle femmine mature vengono trasformate in maschi da alcuni ormoni che secernono.

Infezione da microrganismi

Infine, discuteremo il caso particolare di come la presenza di un batterio sia in grado di definire il sesso di una popolazione. È il caso del famoso batterio appartenente al genere Wolbachia.

Wolbachia è un simbionte intracellulare, in grado di infettare una vasta gamma di specie di artropodi e anche alcuni nematodi. Questo batterio viene trasmesso verticalmente, dalle femmine alla futura prole, dalle uova, sebbene sia stato documentato anche il trasferimento orizzontale.

Per quanto riguarda la determinazione del sesso negli organismi in cui vive, Wolbachia ha effetti molto rilevanti.

È in grado di uccidere i maschi nella popolazione, dove i maschi infetti muoiono durante le prime fasi della loro vita; femminizza la popolazione, dove i maschi in via di sviluppo diventano femmine; infine, è in grado di produrre popolazioni partenogenetiche.

Tutti questi fenotipi citati, che comportano la distorsione del rapporto tra i sessi con un marcato bias verso le femmine, si verificano per favorire la trasmissione dei batteri alla generazione successiva.

Grazie alla sua vasta gamma di ospiti, Wolbachia ha svolto un ruolo cruciale nell'evoluzione dei sistemi di determinazione del sesso degli artropodi e delle strategie riproduttive.

Proporzione dei sessi

Branco di lupi.

Una proprietà fondamentale dei sistemi di determinazione del sesso corrisponde alla comprensione della proporzione dei sessi o del rapporto tra i sessi. Sono state proposte diverse teorie e ipotesi:

Ipotesi di Fisher

Ronald Fisher, un acclamato statistico e biologo britannico, propose nel 1930 una teoria per spiegare perché le popolazioni mantengono un rapporto 50:50 tra maschi e femmine. Ragionevolmente, ha anche spiegato perché i meccanismi che distorcono questo rapporto uguale sono selezionati contro.

Successivamente, è stato possibile dimostrare che un rapporto tra i sessi equo o equilibrato costituisce una strategia stabile, dal punto di vista evolutivo.

È vero che i risultati di Fisher non si applicano in determinate circostanze, ma la sua ipotesi sembra essere sufficientemente generale che i meccanismi per determinare il sesso dovrebbero essere selezionati secondo i suoi principi.

Ipotesi di Trivers e Willard

Successivamente, nel 1973, questi autori notarono che il rapporto tra i sessi dipendeva da molti altri fattori - principalmente lo stato fisiologico della femmina - che non erano stati presi in considerazione nella spiegazione di Fisher.

L'argomentazione si basava sulle seguenti premesse: quando una femmina è fisiologicamente "sana", dovrebbe produrre maschi, perché questi giovani avranno maggiori possibilità di sopravvivere e riprodursi.

Allo stesso modo, quando la femmina non è in condizioni fisiologiche ottimali, la strategia migliore è la produzione di altre femmine.

In natura, le femmine deboli spesso si riproducono, nonostante il loro stato fisiologico di "inferiorità". A differenza di un maschio debole, dove le possibilità di riproduzione sono eccezionalmente inferiori.

Questa proposta è stata testata in vari sistemi biologici, come ratti, cervi, foche e persino nelle popolazioni umane.

Prospettiva evolutiva e domande future

Alla luce dell'evoluzione, la diversità dei meccanismi che determinano il sesso solleva alcune domande, tra cui: perché vediamo questa variazione? Come nasce questa variazione? E infine, perché si verificano questi cambiamenti?

Inoltre, nasce anche dalla domanda se certi meccanismi danno all'individuo un certo vantaggio rispetto ad altri. Cioè, se un meccanismo particolare è stato selettivamente favorito.

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