نظام تحديد الجنس XY

في معظم الثدييات، يُحدد الجنس الكروموسومي بوجود الكروموسوم Y. وهذا يجعل الأفراد ذوي النمط الكروموسومي XXY و XYY ذكورًا، والأفراد ذوي النمط الكروموسومي X و XXX إناثًا. ^{[ 1 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

في ثلاثينيات القرن العشرين، توصل ألفريد جوست إلى أن وجود هرمون التستوستيرون ضروري لتطور قناة وولف في ذكور الأرانب. ^{[ 13 ]}

يُعدّ جين SRY جينًا مُحدِّدًا للجنس على الكروموسوم Y في الثدييات المشيمية والجرابية. ^{[ 14 ]} تستخدم الثدييات غير البشرية عدة جينات على الكروموسوم Y.

لا تقع جميع الجينات الخاصة بالذكور على الكروموسوم Y. يستخدم خلد الماء ، وهو من الثدييات البيوضة ، خمسة أزواج من كروموسومات XY مختلفة مع ست مجموعات من الجينات المرتبطة بالذكور، حيث يُعد AMH هو المفتاح الرئيسي. ^{[ 15 ]}

البشر

يوجد جين واحد ( SRY ) على الكروموسوم Y، يعمل كإشارة لتحفيز ظهور الصفات الذكرية. وجود هذا الجين هو بداية عملية التذكير . هذا، إلى جانب عوامل أخرى، يؤدي إلى الاختلافات الجنسية لدى البشر . ^{[ 16 ]} في الأفراد الذين لديهم كروموسومان X، تخضع الخلايا لعملية تعطيل أحد الكروموسومين X، حيث يبقى الكروموسوم X المعطل داخل الخلية على شكل جسم بار .

طورت بعض أنواع السلاحف أنظمة تحديد الجنس XY بشكل متقارب، وتحديداً تلك الموجودة في فصيلة السلاحف ذات المنقار الطويل (Chelidae) وفصيلة السلاحف ذات المنقار الطويل (Staurotypinae) . ^{[ 17 ]}

تستخدم أنواع أخرى (بما في ذلك معظم أنواع ذبابة الفاكهة ) وجود كروموسومين X لتحديد الأنوثة: يُعطي كروموسوم X واحد صفة الذكورة المفترضة، ولكن وجود جينات الكروموسوم Y ضروري لنمو الذكورة الطبيعي. في ذبابة الفاكهة، الأفراد الذين يحملون كروموسوم XY ذكور، والأفراد الذين يحملون كروموسوم XX إناث؛ ومع ذلك، يمكن أن تكون الأفراد التي تحمل كروموسوم XXY أو XXX إناثًا أيضًا، ويمكن أن تكون الأفراد التي تحمل كروموسوم X ذكورًا. ^{[ 18 ]}

على الرغم من أن نظام تحديد الجنس XY هو الأكثر شيوعًا، كونه النظام الذي يستخدمه البشر، إلا أن هناك مجموعة من الأنظمة البديلة الموجودة في الطبيعة. يُستخدم النظام المعاكس لنظام XY (ويُسمى ZW للتمييز بينه وبين النظام السابق) في الطيور والعديد من الحشرات، حيث تكون الإناث غير متماثلة الأمشاج (ZW)، بينما الذكور متماثلة الأمشاج (ZZ). ^{[ 25 ]}

تمتلك العديد من حشرات رتبة غشائيات الأجنحة نظامًا أحاديًا-ثنائيًا للكروموسومات ، حيث تكون الإناث ثنائية الصيغة الصبغية (تظهر جميع الكروموسومات في أزواج)، بينما يكون الذكور أحادي الصيغة الصبغية (يحتوي على نسخة واحدة فقط من جميع الكروموسومات). بينما تمتلك بعض الحشرات الأخرى نظام تحديد الجنس X0 ، حيث يختلف عدد الكروموسومات في الكروموسوم المحدد للجنس فقط (XX في الإناث وX في الذكور)، في حين تظهر جميع الكروموسومات الأخرى في أزواج في كلا الجنسين. ^{[ 26 ]}

في مقابلة أجريت مع موقع "إعادة اكتشاف علم الأحياء" ، ^{[ 27 ]} وصف الباحث إريك فيلان كيف تغير النموذج منذ اكتشاف جين SRY:

لطالما اعتقدنا أن جين SRY سينشط سلسلة من الجينات الذكرية. لكن اتضح أن مسار تحديد الجنس ربما يكون أكثر تعقيدًا، وأن جين SRY قد يثبط في الواقع بعض الجينات المضادة للذكورة.

الفكرة هي أنه بدلاً من وجود آلية مبسطة حيث تعمل الجينات المؤيدة للذكورة بشكل كامل لتكوين ذكر، في الواقع هناك توازن قوي بين الجينات المؤيدة للذكورة والجينات المضادة للذكورة، وإذا كان هناك الكثير من الجينات المضادة للذكورة، فقد تولد أنثى، وإذا كان هناك الكثير من الجينات المؤيدة للذكورة، فسيولد ذكر.

إننا ندخل هذه الحقبة الجديدة في علم الأحياء الجزيئي لتحديد الجنس، حيث توجد جرعة أكثر دقة من الجينات، بعضها مؤيد للذكور، وبعضها مؤيد للإناث، وبعضها معارض للذكور، وبعضها معارض للإناث، وكلها تتفاعل مع بعضها البعض بدلاً من مسار خطي بسيط للجينات يسير واحداً تلو الآخر، مما يجعل دراستها رائعة للغاية ولكنها معقدة للغاية.

في مقابلة أجرتها مجلة ساينتفك أمريكان عام 2007، سُئل فيليان: "يبدو أنك تصف تحولاً من الرأي السائد بأن نمو الإناث هو مسار جزيئي افتراضي إلى مسارات نشطة مؤيدة للذكورة وأخرى معادية لها. هل توجد أيضاً مسارات مؤيدة للإناث وأخرى معادية لها؟" ^{[ 28 ]} فأجاب:

بدأ تحديد الجنس الحديث في أواخر أربعينيات القرن العشرين، وتحديدًا عام ١٩٤٧، عندما صرّح عالم وظائف الأعضاء الفرنسي ألفريد جوست بأن الخصية هي التي تحدد الجنس. فوجود الخصية يدل على الذكورة، وعدم وجودها يدل على الأنوثة. أما المبيض، فلا يُحدد الجنس، ولا يؤثر على نمو الأعضاء التناسلية الخارجية. وفي عام ١٩٥٩، عندما تم اكتشاف النمط النووي لمتلازمتي كلاينفلتر (ذكر يحمل كروموسوم XXY) وتيرنر (أنثى تحمل كروموسوم X واحد)، اتضح أن وجود أو غياب كروموسوم Y هو ما يُحدد الجنس لدى البشر. فجميع المصابين بمتلازمتي كلاينفلتر (الذين يحملون كروموسوم Y) هم ذكور، بينما المصابات بمتلازمتي تيرنر (اللاتي لا يحملن كروموسوم Y) هن إناث. إذن، الأمر لا يتعلق بالجرعة أو عدد الجينات X، بل بوجود أو غياب الجين Y. فإذا جمعنا هذين النموذجين، نحصل على أساس جزيئي يُرجح أن يكون عاملاً، أو جيناً، وهو عامل مُحدد للخصية، وجين مُحدد للجنس. لذا، فإن المجال القائم على ذلك مُوجهٌ نحو إيجاد العوامل المُحددة للخصية. لكن ما اكتشفناه لم يقتصر على العوامل المُحفزة لتكوين الخصية، بل هناك عدد من العوامل الأخرى، مثل WNT4 وDAX1، التي تتمثل وظيفتها في مُوازنة المسار الذكري.

في الثدييات، بما فيها الإنسان، يحفز جين SRY نمو الغدد التناسلية غير المتمايزة إلى خصيتين بدلاً من مبيضين . مع ذلك، توجد حالات يمكن فيها أن تنمو الخصيتان في غياب جين SRY (انظر: انعكاس الجنس ). في هذه الحالات، يمكن لجين SOX9 ، المسؤول عن نمو الخصيتين، أن يحفز نموهما دون مساعدة SRY. في غياب كل من SRY وSOX9، لا يمكن أن تنمو الخصيتان، ويكون المسار واضحًا لنمو المبيضين. ومع ذلك، فإن غياب جين SRY أو إسكات جين SOX9 لا يكفي لتحفيز التمايز الجنسي للجنين نحو الأنثى. تشير نتائج حديثة إلى أن نمو المبيضين والحفاظ عليهما عملية نشطة ^{[ 29 ]} ، تُنظمها عملية التعبير عن جين "مؤيد للأنثى"، وهو FOXL2 . في مقابلة ^{[ 30 ]} مع صحيفة تايمز أونلاين ، أوضحت روبين لوفيل-بادج، المشاركة في تأليف الدراسة، أهمية هذا الاكتشاف.

نعتبر من المسلّم به أننا نحافظ على جنسنا الذي ولدنا به، بما في ذلك ما إذا كان لدينا خصيتان أو مبيضان. لكن هذا البحث يُظهر أن نشاط جين واحد، FOXL2، هو كل ما يمنع خلايا المبيض لدى البالغين من التحول إلى خلايا موجودة في الخصيتين.

في البشر والعديد من أنواع الحيوانات الأخرى، يحدد الأب جنس الطفل. في نظام تحديد الجنس XY، تساهم البويضة التي تقدمها الأنثى بكروموسوم X ، بينما يساهم الحيوان المنوي الذي يقدمه الذكر إما بكروموسوم X أو كروموسوم Y، مما ينتج عنه نسل أنثى (XX) أو ذكر (XY) على التوالي.

تؤثر مستويات الهرمونات لدى الأب على نسبة الجنس في الحيوانات المنوية لدى البشر. ^{[ 32 ]} كما تؤثر العوامل الأمومية على الحيوانات المنوية الأكثر احتمالاً للتسبب في الحمل .

تُغطى بويضات الإنسان، كغيرها من بويضات الثدييات الأخرى، بطبقة سميكة شفافة تُسمى المنطقة الشفافة ، والتي يجب على الحيوانات المنوية اختراقها لتخصيب البويضة. وبعد أن كان يُنظر إليها سابقًا على أنها مجرد عائق أمام الإخصاب ، تشير الأبحاث الحديثة إلى أن المنطقة الشفافة قد تعمل بدلاً من ذلك كنظام أمان بيولوجي متطور يتحكم كيميائيًا في دخول الحيوانات المنوية إلى البويضة ويحمي البويضة المخصبة من حيوانات منوية أخرى. ^{[ 33 ]}

تشير الأبحاث الحديثة إلى أن بويضات الإنسان قد تنتج مادة كيميائية يبدو أنها تجذب الحيوانات المنوية وتؤثر على حركتها. ومع ذلك، لا تتأثر جميع الحيوانات المنوية إيجابًا؛ إذ يبدو أن بعضها لا يتأثر، بينما يتحرك بعضها الآخر بعيدًا عن البويضة. ^{[ 34 ]}

قد يكون من الممكن أيضاً وجود تأثيرات للأم تؤثر على تحديد الجنس بطريقة تؤدي إلى إنتاج توائم غير متطابقة متساوية الوزن بين ذكر وأنثى. ^{[ 35 ]}

وُجد أن توقيت التلقيح خلال دورة الشبق يؤثر على نسبة الجنس في نسل البشر والماشية والهامستر وغيرها من الثدييات. ^{[ 32 ]} تتغير الظروف الهرمونية ودرجة الحموضة داخل الجهاز التناسلي الأنثوي مع مرور الوقت، وهذا يؤثر على نسبة الجنس في الحيوانات المنوية التي تصل إلى البويضة. ^{[ 32 ]}

كما يحدث معدل وفيات خاص بالجنس للأجنة. ^{[ 32 ]}

اعتقد أرسطو خطأً أن جنس المولود يتحدد بمقدار حرارة الحيوانات المنوية للرجل أثناء التلقيح. وقد كتب:

... يختلف سائل منوي الذكر عن إفرازات الأنثى المقابلة في احتوائه على مادة داخلية قادرة على تحفيز حركات الجنين وتكوين غذائه النهائي، بينما تحتوي إفرازات الأنثى على مواد فقط. فإذا غلب عنصر الذكر، فإنه يجذب عنصر الأنثى إليه، أما إذا غلب، فإنه يتحول إلى نقيضه أو يتلاشى.

ادعى أرسطو خطأً أن المبدأ الذكري هو المحرك وراء تحديد الجنس، ^{[ 36 ]} بحيث إذا لم يتم التعبير عن المبدأ الذكري بشكل كافٍ أثناء التكاثر، فإن الجنين سيتطور كأنثى.

يُنسب الفضل إلى نيتي ستيفنز (التي كانت تعمل على الخنافس) وإدموند بيشر ويلسون (الذي كان يعمل على الحشرات نصفية الأجنحة ) في اكتشاف نظام تحديد الجنس الكروموسومي XY في الحشرات بشكل مستقل عام 1905: أي أن الذكور تمتلك كروموسومات جنسية XY والإناث تمتلك كروموسومات جنسية XX. ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]} وفي أوائل عشرينيات القرن العشرين، أثبت ثيوفيلوس بينتر أن الجنس في البشر (والثدييات الأخرى) يُحدد أيضًا بواسطة الكروموسومات X وY، وأن الكروموسومات المسؤولة عن هذا التحديد تحملها الحيوانات المنوية. ^{[ 40 ]}

جاءت أولى الدلائل على وجود عامل يحدد نمو الخصية في الثدييات من التجارب التي أجراها ألفريد جوست ، ^{[ 41 ]} الذي قام بخصي أجنة الأرانب في الرحم ولاحظ أنها جميعًا اكتسبت نمطًا ظاهريًا أنثويًا . ^{[ 42 ]}

في عام ١٩٥٩، اكتشف سي إي فورد وفريقه، في أعقاب تجارب جوست، ^{[ ٤٣ ]} أن الكروموسوم Y ضروري لنمو الجنين كذكر، وذلك عند فحصهم لمرضى متلازمة تيرنر ، الذين نشأوا كإناث ظاهريًا، ووجدوا أنهم يحملون النمط X0 ( أي نصف نسخة من الكروموسوم X ولا يحملون الكروموسوم Y). في الوقت نفسه، وصف جاكوب وسترونغ حالة مريض مصاب بمتلازمة كلاينفلتر (XXY)، ^{[ ٤٤ ]} مما يشير إلى دور الكروموسوم Y في تطور الذكورة. ^{[ ٤٥ ]}

أدت جميع هذه الملاحظات إلى إجماع على وجود جين سائد يُحدد نمو الخصيتين ( TDF ) على الكروموسوم Y البشري. ^{[ 45 ]} وقد قاد البحث عن هذا العامل المُحدد لنمو الخصيتين (TDF) فريق العلماء بقيادة بيتر غودفيلو ^{[ 46 ]} في عام 1990 إلى اكتشاف منطقة في الكروموسوم Y ضرورية لتحديد الجنس الذكري، والتي سُميت SRY (المنطقة المُحددة للجنس في الكروموسوم Y). ^{[ 45 ]}