Биологические основы пола и половой диморфизм
Обновлено: 04.05.2024
Под половым диморфизмом понимают подразделение людей на лиц женского и мужского пола (мужчин и женщин). Наличие в природе полового диморфизма вообще отражает различия в задачах, решаемых в процессе полового размножения мужской и женской особью. У человека с появлением культуры половой диморфизм стал проявляться и в разделении труда, или вернее экологических функций в популяции (добывание пищи, рождение и воспитание потомства, приготовление пищи, постройка жилья и так далее). В силу биологических особенностей мужчина был более приобщен к поддержанию эколого-экономического благополучия семьи и общины. Женщине достался примат воспроизводства популяции, отсюда её ведущая роль в биологическом существовании человека. Лишь в последнее время возникли тенденции стирания социальных (но не биологических) различий между мужчиной и женщиной.
На организменном уровне половой диморфизм проявляется в половых признаках. Выделяют первичные половые признаки и вторичные. К первичным половым признакам относят внутренние половые органы (половые железы (семенники и яичники) вместе с проводящими путями (семяпроводы и яйцепроводы), маткой) и внешние половые органы. Формирование половых морфологических и функциональных половых признаков определяется наличием в кариотипе данной особи в 23 паре хромосом X- или У-хромосомы. Особи, имеющие кариотип ХУ, развиваются по мужскому типу и у них формируются мужские половые признаки. Особи, имеющие кариотип XX, развиваются по женскому типу.
Считается, что половые признаки начинают формироваться на 7 неделе с момента оплодотворения, когда под воздействием генов У-хромосомы ранее не дифференцированная гонада начинает превращаться в яичко. Роль гормонов в этом процессе пока не известна. На 9 неделе в яичке появляются клетки Лейдига, которые с 10 недели начинают продуцировать мужской половой гормон тестостерон. Под действием этого гормона ранее недифференцированные наружные половые органы превращаются в пенис и мошонку.
У женщин дифференцировка яичника и наружных половых органов происходит, по-видимому, не столь бурно. В отсутствие У-хромосомы на 7 неделе ничего не происходит, а на 8 неделе гонада превращается в яичник. Формирование наружных половых органов по женскому типу происходит примерно на 12 неделе, очевидно, без участия гормонов.
Известен ещё один аспект половой дифференцировки, изученный пока только на животных, но существование которого нельзя исключить и у человека. Установлено, что секреция меток Лейдига воздействует не только на половые органы, но и на мозг. Происходит дифференциация структуры гипоталамуса, от которой у всех изученных млекопитающих зависят гормональные и в значительной степени поведенческие половые признаки. Недостаток соответствующего полового гормона или отсутствие в гипоталамусе рецепторов к нему могут привести к формированию морфологических или поведенческих признаков, более характерных для противоположного пола.
Окончательное формирование признаков, характерных для данного вида происходит к концу пубертатного периода. В это время устанавливаются ритмы и уровни секреции половых гормонов – андрогенов (тестостерона) у мужчин и эстрогена и прогестерона у женщин. Под влиянием этих гормонов формируются все вторичные половые признаки.
Из них наиболее важными являются следующие.
Особенности строения скелета – высокий рост, массивные кости и узкий таз у мужчин, низкий рост, тонкие кости, широкий таз у женщин.
Мышцы у мужчин развиты сильнее, что обеспечивает большую физическую силу. У женщин мышцы развиты в меньшей степени.
Половой диморфизм проявляется также в разном характере распределения жировой ткани у мужчин и женщин. У женщин жировая ткань наиболее выражена в области ягодиц, бедер, нижней части живота. В результате этого типичная женская фигура имеет форму груши. Жировая ткань у женщин в норме составляет около 25% от массы тела. У женщин, имеющих слабовыраженную жировую прослойку, значительно чаще наблюдаются бесплодие и невынашивание беременности. Это объясняется некоторыми авторами выработкой в жировой ткани веществ, похожих по действию на гормон второй половины менструального цикла и беременности – прогестерон.
У мужчин жировая ткань обычно откладывается в области верхней части туловища и на животе (по типу «яблока»). Такое отложение связывают с действием мужских половых гормонов.
5. Под действием мужских половых гормонов у мальчиков в пубертатном периоде увеличивается щитовидный хрящ гортани. В результате происходит перестройка голосового аппарата, и голос приобретает низкий тембр (мутация голоса). Так как у женщин нет мужских половых гормонов, у них голос остается высоким.
6. У женщин во время полового созревания под влиянием женских половых гормонов развиваются молочные железы.
7. Половые гормоны определяют структуру волос и характер оволосения у людей. У мужчин волосы более толстые и жесткие, характерен их рост на лице. Кроме того, у мужчин сильнее, чем у женщин выражено оволосение туловища (хотя имеются большие вариации в разных этнических группах). С действием мужских половых гормонов связывают и облысение.
У женщин волосы тоньше, обычно более мягкие, чем у мужчин данной этнической группы. Меньше выражено и оволосение туловища и конечностей.
8. К проявлениям полового диморфизма относятся и особенности роста и развития у мальчиков и девочек, разная продолжительность жизни и другие особенности, о которых уже говорилось в соответствующих разделах (см. Разд. «Закономерности протекания онтогенеза у человека», «Видовая продолжительность жизни человека»)
- Конъюгация – характерна для бактерий и инфузорий. Две особи сближаются, образуют цитоплазматический мостик, по которому обмениваются кусочками ядра.
- Копуляция – характерна для жгутиковых. Две одинаковые особи сливаются, а затем митозом делятся надвое.
- Без оплодотворения – партеногенез. Организм развивается из неоплодотворённой клетки. Участвуют ядро яйцеклетки и цитоплазма сперматозоида.
- С оплодотворением – происходит слияние мужской и женской половых клеток. Образуется зигота, которая даёт начало новому живому организму.
Половой диморфизм – отличия самцов от самок по внешнему и внутреннему строению
- Истинный - у одного и того же организма присутствуют мужские и женские внутренние половые органы. Наружные половые органы либо мужского, либо женского типа строения.
- Ложный - половые железы относятся к одному полу, а наружные половые органы по своим признакам соответствуют другому полу.
Обеспечивает генетическое разнообразие и фенотипическую изменчивость потомства.
Половые клетки, их строение и функции. Эволюция половых клеток.
Половые клетки (гаметы) - это клетки, которые развиваются в половых железах. Обеспечивают передачу признаков от родителей к потомству. Обладают уменьшенным вдвое набором хромосом.
Сперматозоиды - небольшие подвижные клетки, состоящие из головки, шейки и хвостика. В головке находится ядро. В шейке находятся центриоли и многочисленные митохондрии, обеспечивающие энергией сперматозоид. Хвостик служит для движения сперматозоида и по строению сходен со жгутиком. Имеют одинаковую величину.
Яйцеклетка - округлая неподвижная клетка, содержащая ядро и много питательного вещества. Размеры яйцеклеток различны у разных видов животных. На верхнем полюсе яйцеклетки находится зародышевый диск, где располагается ядро. Имеется овоплазма, лучистый венец, полярная зона.
Обеспечивают передачу наследственной информации между особями разных поколений, тем самым сохраняют жизнь во времени.
- У гамет не наблюдается морфологической дифференцировки. Имеет место изогамия.
- Анизогамия – гаметы делятся на крупные и мелкие (макрогаметы и микрогаметы).
При оплодотворении попарно сливаются (Б+М, М+М).
- Оогамия – гаметы резко отличаются друг от друга. Яйцеклетка неподвижна, а сперматозоид подвижен. Сливаются обычно М+Ж.
Гаметогенез. Сущность и значение фаз сперматогенеза.
Гаметогенез – процесс образования половых клеток.
Сперматогенез – процесс образования мужских половых клеток. Фазы:
- Размножение – диплоидные клетки стенки семенных канальцев семенников сперматогонии несколько раз делятся митозом. Они содержат 2n2c до S-периода, а потом 2n4c.
- Рост – сперматогонии увеличиваются в размерах и образуются клетки – сперматоциты 1 порядка, которые содержат 2n4с, а после 2n4c
- Созревание – редукционное деление, состоящее из 2 делений. 1-мейотическое (собственное редукционное) и 2-мейотическое (эквационного). В результате 1-мейотического деления из каждого сперматоцита 1 порядка образуется 2 сперматоцита 2 порядка, которые имеют набор n2c. После 2-мейотического деления образуется 4 сперматиды, имеющие nc. Уменьшение числа хромосом во время 1 деления, происходит а анафазу-1.
- Формирование – Клетки приобретают признаки характерные для сперматозоидов.
половой диморфизм состоит из фенотипических различий, наблюдаемых между самцами и самками одного и того же вида. Эти различия не ограничиваются областью морфологии (например, размера тела, цвета кожи), они также включают символы на физиологическом и этологическом уровне. Напротив, когда особи обоих полов в одном и том же виде похожи или идентичны по внешнему виду, используется противоположный термин: мономорфный вид.
Эти характеристики, позволяющие проводить различие между полами, как правило, более заметны у мужчин, чем у женщин, хотя существуют важные исключения, и считаются адаптивными. Предполагается, что эти функции увеличивают приспособленность или пригодностькаждого пола, максимизируя репродуктивный успех.
Эти характеристики увеличивают биологическую адекватностьдвумя способами: быть более привлекательными для противоположного пола (например, разноцветные цвета птиц, таких как павлины и райские птицы) или служить оружием для борьбы во время встреч с людьми одного пола (например, с рогами) и награда - доступ к противоположному полу.
Хотя этот термин использовался в основном в зоологии, об этом явлении также сообщалось у растений.
- 1 Что такое половой диморфизм??
- 2 Эволюция полового диморфизма
- 2.1 Роль полового отбора
- 2.2 Роль естественного отбора
- 3.1 У позвоночных
- 3.2 У беспозвоночных
Что такое половой диморфизм??
Слово диморфизм означает «две формы». Следовательно, сексуальный диморфизм относится к различиям между людьми обоих полов в одном и том же виде.
Половой диморфизм начинает становиться все более заметным по мере роста и развития организма. Как правило, на преждевременных стадиях организма появление между полами изменяется незначительно.
Половые признаки, которые появляются после возраста половой зрелости, называются «вторичными половыми признаками». С другой стороны, основные половые признаки напрямую связаны с репродуктивным процессом: половые органы.
Различия между мужчинами и женщинами могут проявляться на разных уровнях: морфологические признаки (анатомия, размер, окраска), физиология, экология, поведение, среди прочего.
Например, у некоторых видов самцы крупные и разноцветные, а самки маленькие и с загадочной окраской. Таким же образом, есть поведения, которые встречаются только в одном поле и которые мы никогда не видим в другом.
Эволюция полового диморфизма
Почему определенные черты уникальны для одного пола, у одного вида? Почему существуют виды с половым диморфизмом, тогда как в других филогенетически близких группах они являются мономорфными видами?
Эти вопросы стимулировали любопытство эволюционных биологов, которые предложили несколько гипотез для их объяснения. Как мы увидим ниже, механизмы естественного отбора и полового отбора, по-видимому, удовлетворительно объясняют это явление, широко распространенное в мире природы..
Роль полового отбора
Понимание механизмов, которые привели к появлению полового диморфизма, очаровывало эволюционных биологов на протяжении десятилетий.
Уже в викторианскую эпоху известный британский натуралист Чарльз Дарвин начал формулировать гипотезы об этом. Дарвин считал, что половой диморфизм можно объяснить с помощью полового отбора. В этом контексте эволюционные силы действуют по-разному на пол.
Эти дифференциальные характеристики дают индивидуальные преимущества перед его сверстниками того же пола и того же вида, с точки зрения возможностей найти себе пару и совокупиться. Хотя есть некоторые вопросы, связанные с половым отбором, это важный компонент эволюционной теории.
Почему мужчины обычно кричащие, а женщины нет?
Половой отбор способен действовать со значительной силой и приводить физические характеристики к естественно выбранному оптимуму.
Поскольку вариабельность репродуктивного успеха у самцов обычно выше, чем у самок (это происходит преимущественно у млекопитающих), черты полового диморфизма обычно появляются у самцов.
Примерами этого являются поразительные расцветки в пальто, украшениях и вооружениях, чтобы противостоять своим противникам-мужчинам и привлекать женщин..
исключения
Поэтому именно женщины проявляют преувеличенные произвольные особенности, связанные с увеличением успеха в поиске партнера и достижении репродукции..
Самый известный пример этого явления встречается у видов птиц Actophilornis africanus. У самок тела больше, чем у самцов, и они сталкиваются с интенсивными битвами, чтобы получить возможность для спаривания..
Роль естественного отбора
Другие черты, по-видимому, лучше объясняются с помощью механизма естественного отбора, чем сам половой отбор.
Например, различные зяблики, принадлежащие к роду, обитают на Галапагосских островах Geospiza. У каждого вида пиковая морфология варьируется между мужчинами и женщинами. Этот факт объясняется различными привычками питания, которые характеризуют каждый пол в частности.
Точно так же естественный отбор способен объяснить различия в размерах животных - обычно самки имеют большие размеры тела и массы.
В этом случае больший размер энергетически благоприятствует процессам беременности и кормления грудью, в дополнение к рождению более крупных особей..
В заключение следует отметить, что признаки, отличающие людей обоих полов, могут возникать как в результате естественного отбора, так и в результате полового отбора. Однако установить границу между ними сложно.
В настоящее время считается, что степень полового диморфизма, существующего у определенных видов, является результатом существующих различий в сумме всех селективных воздействий, которые по-разному влияют на самцов и самок..
Экологические причины
Альтернативное видение пытается объяснить возникновение полового диморфизма в природе. Это сосредотачивается на экологических причинах процесса и как различные полы приспособлены к различным экологическим нишам.
Эта идея была также представлена в работах Дарвина, где натуралист сомневался, были ли специфические экологические адаптации каждого пола распространены или не были распространены в природе. Эта гипотеза, связанная с экологической нишей, была проверена в основном на птицах.
Различия в фенотипических признаках приводят к разделению в нише. Этот факт приводит к снижению внутривидовой конкуренции (внутри одного вида).
У животных
В животном мире феномен полового диморфизма довольно распространен как у позвоночных, так и у беспозвоночных. Мы опишем наиболее подходящие примеры каждой линии.
У позвоночных
У позвоночных половой диморфизм присутствует на физиологическом, морфологическом и этологическом уровнях..
рыба
У некоторых видов рыб самцы имеют яркую окраску, связанную с ухаживанием за противоположным полом..
Некоторые рыбы испытывают трудности между самцами, чтобы получить доступ к самкам. Между полами нет общих размеров; у некоторых видов самец крупнее, а у других самка имеет самый большой размер тела. Существует крайний случай, когда самец в 60 раз больше самки.
Амфибии и не птичьи рептилии
У земноводных и рептилий уровень полового диморфизма широко варьируется в зависимости от изучаемой линии. В этой группе различия обычно присутствуют в размере, форме и окраске определенных структур. В ануранах (лягушках) мужчины демонстрируют мелодичные ночные песни, чтобы привлечь своих потенциальных партнеров..
домашняя птица
У птиц половой диморфизм проявляется в окраске оперения, размерах тела и поведении. В большинстве случаев самцы крупнее самок, хотя отмечены исключения.
Подавляющее большинство мужчин имеют яркие окраски и большое разнообразие украшений, в то время как женщины имеют непрозрачные загадочные цвета. Как мы упоминали ранее, эти различия в основном связаны с неравным вкладом в репродуктивный процесс..
Мужчины обычно делают сложные показы ухаживания (такие как танцы, например), чтобы получить пару.
Считается, что такая выраженная окраска и наличие выступающих структур указывают женщине на физиологическое состояние самца - поскольку непрозрачная окраска связана с наличием патогенов и плохим состоянием здоровья.
У видов, где вклад в репродуктивную и родительскую опеку одинаково распределен у обоих полов, диморфизм менее выражен.
млекопитающих
У млекопитающих самец обычно крупнее самки, и это различие объясняется механизмами полового отбора. Различия между обоими полами зависят от изученных видов, поэтому невозможно установить общую закономерность.
У беспозвоночных
Та же картина, что и у позвоночных, наблюдается у беспозвоночных. Различные виды различаются по размеру тела, орнаментам и цветам.
В этой линии также наблюдаются навыки между мужчинами. У некоторых бабочек самцы демонстрируют яркие радужные окраски, а самки белые.
У некоторых видов паукообразных самки значительно крупнее самцов и проявляют поведение каннибализма.
В растениях
Термин «половой отбор» широко используется зоологами. Тем не менее, он может быть экстраполирован на ботанику. Различия довольно заметны с точки зрения общих характеристик и не очень значительны, когда мы фокусируемся на вторичных половых признаках.
Хотя верно, что большинство цветов с цветами являются гермафродитами, половой диморфизм развивался в разных линиях с разделенными полами.
Половой диморфизм – это анатомические различия между самками и самцами одного и того же биологического вида, помимо половых органов. Выделяют такие компоненты полового диморфизма:
генетический; гормональный; морфологический; поведенческий; психологический.
Первые три связаны со строением организма, остальные, в основном, определяются особенностями воспитания и влияния общества.
Соотносительная роль наследственной программы и факторов среды в формировании фенотипа особи может быть прослежена на примере развития признаков половой принадлежности организма. Пол организма представляет собой важную фенотипическую характеристику, которая проявляется в совокупности свойств, обеспечивающих воспроизведение потомства и передачу ему наследственной информации. В зависимости от значимости этих свойств различают первичные и вторичные половые признаки.
Под первичными половыми признаками понимают морфофизиологические особенности организма, обеспечивающие образование половых клеток — гамет, сближение и соединение их в процессе оплодотворения. Это наружные и внутренние органы размножения.
Вторичными половыми признаками называют отличительные особенности того или другого пола, не связанные непосредственно с гаметогенезом, спариванием и оплодотворением, но играющие важную роль в половом размножении. Их развитие контролируется гормонами, синтезируемыми первичными половыми органами.
Важным доказательством в пользу наследственной детерминированности половой принадлежности организмов является наблюдаемое у большинства видов соотношение по полу 1:1.
Такое соотношение может быть обусловлено образованием двух видов гамет представителями одного пола (гетерогаметный пол) и одного вида гамет — особями другого пола (гомогаметный пол).
У разных видов организмов хромосомный механизм определения пола реализуется по-разному. У человека и других млекопитающих, а также у дрозофилы гомогаметным является женский пол (XX), а гетерогаметным — мужской (XY). У некоторых насекомых (клопы рода Protenor) гетерогаметный мужской пол имеет лишь одну Х-хромосому (ХО). У птиц и некоторых насекомых женский пол является гетерогаметным (XY), а мужской — гомогаметным (XX).
Таким образом, хромосомный механизм определения половой принадлежности организмов обеспечивает равновероятность встречаемости представителей обоих полов. Это имеет большой биологический смысл, так как обусловливает максимальную вероятность встречи самки и самца, потомки получают более разнообразную наследственную информацию, поддерживается оптимальная численность особей в популяции.
Доказательства роли факторов среды в развитии признаков пола
У большинства видов развитие признаков пола осуществляется на основе наследственной программы, заключенной в генотипе. Однако известны примеры, когда половая принадлежность организма целиком зависит от условий, в которых он развивается. Так, у морского червя Bonellia viridis пол зависит от того, будет зигота развиваться в непосредственном контакте с материнским организмом или самостоятельно. В первом случае образуется самец, во втором —самка.
У высших организмов значение среды в определении признаков пола, как правило, невелико. Вместе с тем даже для них известны примеры, когда в определенных условиях развития происходило переопределение пола на противоположный, несмотря на имеющуюся комбинацию хромосом в зиготе.
Ведущим началом в дифференцировке пола являются гены, контролирующие уровень мужских и женских половых гормонов. Соотношение этих гормонов в организме является особенно важным для формирования и поддержания соответствующих признаков. Так как у млекопитающих и человека дифференцировка пола начинается очень рано, то полное переопределение пола в эмбриогенезе у них невозможно. (стр.230 Ярыгин)
Половая дифференциация человека. Мужской пол. Женский пол. Генетический пол. Аутосомы. Половой диморфизм.
При фертилизации, в зиготе, находящейся в репродуктивном тракте женского организма, на основе генетической программы первоначально формируется хромосомный, или генетический, пол человека. Затем в ходе развития эмбриона формируется гонадный пол, когда недифференцированные гонады развиваются либо в семенники, либо в яичники. В зависимости от гонадного пола у плода происходит дифференциация мужских или женских внутренних и наружных гениталий (формируется фенотипиче-ский пол). В целом указанные превращения называется половой дифференциацией человека (рис. 16.2).
![Половая дифференциация человека. Мужской пол. Женский пол. Генетический пол. Аутосомы. Половой диморфизм.]()
Рис. 16.2. Половая дифференциация человека. Эмбрион имеет мужской (XY) и женский (XX) хромосомный пол. Хромосомный пол сменяется развитием индифферентных гонад в яичники или семенники. В результате формируется гонадный пол. Семенники секретируют тестостерон, который обусловливает развитие мужского фенотипического пола, а отсутствие секреции тестостерона обусловливает развитие женского фенотипического пола.
Генетический пол
Половые хромосомы (X и Y) являются единственными из 23 хромосом, которые определяют пол организма. Половые клетки, продуцируемые женским организмом, содержат Х-хромосому, тогда как сперматозоиды — X-или Y-хромосому. Остальные 22 хромосомы предопределяют характеристики организма, не связанные с полом, и поэтому называются аутосомами.
Во время фертилизации образуется зигота, содержащая 23 пары хромосом. В зиготе, из которой будет развиваться плод женского пола, содержится две Х-хромосомы, т. е. по одной из каждой женской и мужской гаметы. В зиготе, из которой будет развиваться плод мужского пола, содержится Х- и Y-хромосомы. Развитие гонад и гениталий в мужском организме обусловлено Y-хромосомой. При отсутствии в генах эмбриона Y-хромосомы у эмбриона развиваются яичники. Y-хромосома ответственна за начальный половой диморфизм, т. е. две различные половые формы, мужская и женская, одного и того же индивидуума.
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.Читайте также:
