Informasi

Apakah persilangan kromosom terjadi pada pria dan wanita atau sebaliknya?

Apakah persilangan kromosom terjadi pada pria dan wanita atau sebaliknya?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Pemahaman saya adalah pasangan kromosom homolog, yang berarti kromosom pria dan wanita di dalam DNA. Jadi jika itu homolog bagaimana laki-laki lakukan dengan perempuan? Apakah itu terbalik dan berubah arah, yang tidak mungkin terjadi karena kromosom laki-laki 1 (katakanlah) tidak dapat dibedakan dari perempuan? Dan bagaimana dengan kromosom XY pada pria, katakanlah? Saya tahu beberapa adalah pseudoautosomal, tetapi kebanyakan adalah nukleotida kromosom seks normal. Jadi bagaimana dengan mereka?


Pertanyaannya tidak jelas bagi saya tetapi mudah-mudahan itu akan membantu sedikit.

Pemahaman saya adalah pasangan kromosom homolog, yang berarti kromosom pria dan wanita

Tidak ada kromosom pria dan wanita. Kromosom tidak memiliki jenis kelamin. Pada manusia, kecuali kromosomkamusemua kromosom dapat ditemukan pada individu dari jenis kelamin apa pun.

Ada kromosom yang diturunkan dari ayah dan kromosom yang diturunkan dari ibu. Seperti yang Anda katakan, kromosom yang diturunkan dari ibu tidak dapat dibedakan dari kromosom yang diturunkan dari ayah ketika membandingkan urutannya (mereka mungkin berbeda dalam hal perubahan epigenetik).

kromosom di dalam DNA.

Kromosom tidak ada di dalam DNA. DNA adalah nama molekul yang sangat panjang dari mana kromosom (terutama) terbuat. DNA dapat diatur dalam berbagai bentuk, salah satunya adalah menjadi kromosom (yang lain akan menjadi plasmid misalnya). Meskipun masih terdengar lucu, lebih tepat berbicara tentang DNA di dalam kromosom daripada berbicara tentang kromosom di dalam DNA.

Jadi jika itu homolog bagaimana laki-laki lakukan dengan perempuan?

Ini sangat tidak jelas ... melakukan apa? Mengapa kromosom yang diwarisi dari pihak ayah (dengan asumsi ini yang Anda maksud dengan kromosom pria) melakukan apa saja dengan kromosom yang diwarisi dari pihak ibu daripada sebaliknya? Meskipun jelas dari apa yang Anda ingin bicarakan tentang rekombinasi, saya tidak mengerti tujuan Anda.

apakah itu terbalik dan berubah arah, itu tidak mungkin terjadi karena kromosom laki-laki 1 (katakanlah) tidak dapat dibedakan dari perempuan?

Saya tidak mengerti "flip" seperti apa yang Anda pikirkan. Anda mungkin harus melihat artikel wikipedia untuk cross-over.

Singkatnya, sinapsis terbentuk selama profase I meiosis dan ketika pemisahan terjadi sinapsis diselesaikan dengan probabilitas $frac{1}{2}$ menyebabkan peristiwa rekombinasi. Sinapsis terjadi karena mereka memungkinkan pasangan kromosom homolog yang cocok bersama-sama yang akan memastikan pemisahan mereka selama anafase 1. Anda mungkin harus meluangkan waktu untuk meninjau arti paragraf ini.

Dan bagaimana dengan kromosom XY pada pria, katakanlah?

Maaf, agak kurang jelas juga.

Saya tahu beberapa adalah pseudoautosomal, tetapi kebanyakan adalah nukleotida kromosom seks normal. Jadi bagaimana dengan mereka?

Sepertinya Anda salah paham apa itu kromosom seks dan apa arti pseudoautosomal.

Singkatnya, pada manusia, hanya ada satu pasang kromosom seks (XXatauXYtergantung jenis kelamin). 22 pasang kromosom lainnya adalah autosom. Tidak ada yang namanya kromosom pseudo-autosomal pada manusia tetapi ada wilayah pseudo-autosomal dikamu-kromosom.

Sebagian besarkamukromosom tidak pernah bergabung kembali (sementaraxkromosom bergabung kembali pada wanita saja) karena tidak pernah ada dengan yang lainkamukromosom dalam sel yang sama. Hanya ada urutan pendek di ataskamukromosom yang bergabung kembali denganxkromosom, daerah ini disebut daerah pseudo-autosomal. Wilayah ini mungkin masih ada untuk memungkinkan pemisahanxdankamukromosom selama anafase I.


Harap perhatikan juga bahwa Anda tampaknya sangat fokus pada manusia (tanpa mengatakannya dan mungkin tanpa menyadarinya). Keragaman penentuan jenis kelamin sangat besar. Anda mungkin ingin melihat Apakah jantan dari semua spesies seksual memiliki kromosom Y?


Ada perbedaan antara proses meiosis dan mitosis. Meiosis biasanya mengarah ke 23 kromosom dalam sel baru sementara mitosis biasanya mengarah ke 46 kromosom dalam sel baru. Karena setiap manusia normal harus memiliki 46 kromosom, Anda perlu mendapatkan 23 dari ayah Anda dan 23 dari ibu Anda. Meiosis menciptakan sel-sel yang diperlukan bagi manusia untuk berkembang biak. Mitosis menciptakan sel-sel yang membantu individu tumbuh.

Hampir setiap sel dalam tubuh Anda memiliki 46 kromosom sendiri. Sel darah merah, misalnya, adalah sel yang tidak memiliki kromosom. Ketika sel memiliki 23 kromosom itu disebut sel haploid, dan ketika memiliki dua kali lipat itu disebut sel diploid.

Kromosom tidak spesifik untuk jenis kelamin. Kromosom seks hanya memberikan jenis kelamin tergantung pada apakah Anda mendapatkan satu salinan dari masing-masing X dan Y, atau dua salinan dari kromosom X. Jadi Anda bisa meminta seorang pria mewariskan 23 gen kepada putrinya dan kemudian anak perempuan itu mewariskan beberapa kromosom itu, setelah rekombinasi genetik, kepada putra atau putrinya. Tidak masalah. Pemisahannya kurang lebih acak.

Selama rekombinasi genetik, kromosom homolog disilangkan oleh untaian DNA yang dipotong oleh proses biomolekul. Gambar dari proses ini disebut persimpangan Holliday. Jadi mereka membalik dan mengubah arah, tetapi mereka hanya untaian (alias string) DNA.


Perubahan Jumlah dan Susunan Gen

Kromosom tunggal dapat mengakibatkan hilangnya bagian kecil pada ujung terminal yang disebut sebagai defisiensi terminal atau defisiensi. Kadang-kadang kromosom dapat pecah, namun, pada dua titik mana pun, melepaskan segmen interkalar yang dapat menghasilkan bentuk cincin atau batang, jika ujungnya yang patah menyatu.

Jika sentromer hadir di segmen yang rusak, ia bertahan sebagai kromosom kecil tapi kekurangan. Jika tidak ada sentromer dengan segmen yang rusak, dikatakan delesi dan segera hilang selama pembelahan inti.

Kromosom yang menunjukkan delesi, menjadi kromosom yang kekurangan. Dalam kasus sentromer difus, segmen kromosom yang dihapus mempertahankan kelangsungan hidupnya dan ditambahkan sebagai ekstra-kromosom ke set aslinya.

Dalam jenis perubahan struktural ini, kandungan gen total organisme terpengaruh. Jika ABCDEFG adalah gen dalam kromosom, maka ABCDE adalah defisiensi dan ABFG adalah delesi. Menurut Roberts (1975) semua kekurangan benar-benar interstisial atau penghapusan karena keberadaan telomer yang universal.

Efek sitologis penghapusan:

Dalam heterozigot penghapusan, pasangan kromosom terjadi secara normal tetapi di wilayah penghapusan di mana sejumlah gen hilang, kromosom normal didorong keluar dalam bentuk loop dan ini umumnya disebut sebagai pembentukan gesper. Defisiensi mengurangi jumlah pindah silang.

Efek genotipik dan fenotipik defisiensi:

Kekurangan adalah mematikan karena hilangnya gen. Individu dengan defisiensi homozigot gagal untuk bertahan hidup karena satu set gen lengkap tidak ada. Ketika segmen hilang dari hanya satu anggota pasangan homolog, membentuk heterozigot defisiensi, individu bertahan tetapi menunjukkan efek fenotipik yang abnormal atau tidak biasa.

Hilangnya segmen yang sangat kecil dari kromosom dengan penghapusan berperilaku seperti unit Mendel dalam pewarisan. Oleh karena itu, defisiensi yang sangat kecil terkadang disalahartikan sebagai mutasi gen.

Dengan kata lain, penghapusan kecil mungkin tidak mencegah perkembangan organisme, tetapi mereka menghasilkan beberapa karakter mutan pada individu. Sebuah kasus klasik kekurangan ditemukan dan dikerjakan oleh Bridges pada tahun 1917.

Karakter mutan di Drosophila yang disebut takik menghasilkan margin berlekuk pada sayap. Ini karena penghapusan kecil di bagian tertentu dari kromosom X. Ini diwariskan sebagai dominan terkait seks pada wanita dan mematikan pada pria.

Dalam F1 keturunan betina dengan sayap berlekuk semuanya bermata putih, sedangkan harapan normal akan menjadi bentuk bermata merah, karena merah adalah karakter yang dominan. Dengan tidak adanya alel dominan karena penghapusan, gen resesif menemukan ekspresi fenotip. Ekspresi tak terduga dari karakter resesif yang disebabkan oleh tidak adanya alel dominan ini disebut psendodominance.

(Penghapusan mungkin terminal di mana segmen yang hilang berada di ujung kromosom dan mereka mungkin interkalar di mana bagian yang hilang berada di tengah kromosom.)

(ii) Duplikasi:

Kehadiran bagian dari kromosom yang melebihi komplemen normal dikenal sebagai duplikasi atau kadang-kadang segmen atau bagian dari kromosom menjadi berulang dalam kromosom yang sama. Segmen duplikat tambahan ini disebut duplikasi.

Kadang-kadang nukleus ditemukan menyimpang karena memiliki bahan tambahan di luar yang ditemukan dalam komplemen kromosom normal. Bahan tambahan dapat berupa seluruh kromosom atau set kromosom tambahan (jika potongan yang patah memiliki sentromer, itu termasuk sebagai kromosom tambahan) atau mungkin hanya sebagian dari kromosom.

Yang terakhir disebut sebagai duplikasi yang berbeda dari dua yang pertama. Artinya, penambahan satu atau lebih gen sebagai akibatnya organisme membawa segmen kromosom yang sama berulang dalam komplemen kromosom haploidnya.

(Di bawah delesi dan defisiensi, satu atau lebih gen diperlihatkan. Dalam duplikasi, penambahan satu atau lebih gen, sebagai akibatnya organisme membawa gen yang sama berulang dalam komplemen kromosom haploidnya).

Jenis Duplikasi:

(a) Duplikasi Ekstra-kromosom:

Jika sentromer hadir dalam potongan yang pecah, ia berperilaku seperti kromosom tambahan atau ekstra independen.

Segmen yang digandakan terletak di sisi gen yang sama, di dalam kromosom. Gen yang diduplikasi terletak dalam urutan yang sama seperti pada kromosom normal, misalnya jika urutan gen dalam kromosom normal adalah ABCDEFGH.IJKL, duplikasi tandemnya adalah ABCDECDEFGH.IJKL (titik penuh mewakili sentromer).

(c) Duplikasi tandem terbalik:

Dalam hal ini urutan gen dalam segmen kromosom yang digandakan hanyalah kebalikan dari urutan aslinya. Misalnya, dalam kasus di atas, akan menjadi ABCDEEDCFGH.IJKL.

(d) Duplikasi yang Dipindahkan:

Dalam beberapa kasus, segmen yang diduplikasi tidak terletak berdekatan atau dekat dengan segmen normal. Tergantung pada, apakah bagian yang digandakan, berada di sisi yang sama dari sentromer (homo-brachial) atau di sisi lain seperti aslinya (heterobrachial). Dalam hal ini kita akan memiliki ABCDEFGCDEH.IJKL.

(e) Translokasi atau duplikasi yang dialihkan:

Dalam hal ini segmen duplikat melekat pada kromosom non-homolog. Daerah duplikat dapat ditransposisikan ke kromosom non-homolog secara interstisial (atau interkalar) atau terminal (terminal). Dalam hal ini, itu akan menjadi MNOPCDEQ.RSTUV.

Di Jembatan Drosophila ditemukan bahwa beberapa individu yang pasti homozigot untuk gen resesif ditemukan menunjukkan karakter dominan. Hal ini pada analisis, telah ditemukan karena bahan kromosom ekstra yang membawa gen dominan.

Jika bahan kromosom ekstra dilengkapi dengan sentromer, itu mungkin ada sebagai kromosom yang terpisah, tetapi jika tanpa sentromer, itu melekat pada salah satu kromosom normal. Duplikasi kurang berbahaya dibandingkan dengan efek penghapusan.

Segmen kecil dari suatu kromosom mungkin beberapa kali diduplikasi sebagai akibat dari persilangan yang tidak sama dan duplikasi semacam itu disebut sebagai pengulangan. Pada mata batang mutan Drosophila yang menyempit dan menyempit disebabkan oleh gen duplikat yang kecil. Duplikasi telah membantu dalam evolusi. Karena peningkatan jumlah gen, ada kemungkinan mutasi yang berbeda muncul pada gen yang sama tanpa mempengaruhi fungsi normal organisme.

Perubahan Susunan Lokus Gen:

(i) Translokasi:

Istilah translokasi digunakan oleh Bridges dan Morgan pada tahun 1923 untuk menunjukkan perilaku yang tidak biasa dari kromosom selama segmen dari salah satu dari mereka menjadi melekat pada kromosom lain. Ini adalah yang paling penting dan paling kompleks dari semua penyimpangan kromosom. Selama proses ini, segmen yang dihapus bergerak dari posisi normalnya dalam satu kromosom ke situasi baru di kromosom yang berbeda.

Dalam translokasi, segmen dengan panjang yang sama atau tidak sama dipertukarkan antara dua anggota pasangan homolog, atau antara kromosom non-homolog. Pertukaran antar kromosom ini disebut translokasi mutual atau resiprokal.

Dalam translokasi sederhana hanya sepotong kromosom yang melekat pada kromosom lain tanpa pertukaran. Namun diduga translokasi sederhana juga bersifat resiprokal tetapi salah satu segmennya sangat kecil.

Selain translokasi sederhana dan timbal balik, satu lagi jenis translokasi terlihat yang melibatkan kerusakan pada tiga titik tetapi penyatuan pada dua titik yang dikenal sebagai translokasi Shift. Selanjutnya dalam translokasi alelosom terjadi pertukaran segmen antara kromosom non-homolog.

Translokasi tidak melibatkan kehilangan atau penambahan bagian kromosom tetapi hanya penataan ulang bagian atau gen dalam kromosom, bukan kualitas atau kuantitas gen.

Untuk alasan ini, mereka kadang-kadang disebut sebagai penataan ulang kromosom. Mereka mengurangi pindah silang dengan menghalangi pasangan kromosom. Individu yang membawa penataan ulang secara fenotip normal kecuali hubungan gen atau gen ke gen yang berdekatan, mempengaruhi ekspresi fenotipik yaitu, “efek posisi.”

Jenis lain dari “lateral translokasi” juga telah diamati, di mana segmen trans-lokasi menjadi melekat pada sisi kromosom penerima.

Translokasi pada awalnya disebut sebagai “tidak sah” pindah silang, menunjukkan bahwa kedua proses tersebut mirip satu sama lain. Kesamaan utama antara keduanya adalah sebagai (i) ada kerusakan kromosom diikuti oleh penyatuan dan pertukaran segmen.

Tetapi translokasi dan pindah silang berbeda satu sama lain dalam hal atau poin berikut:

(i) Pindah silang terjadi sebagai proses alami dan normal di mana segmen kromatid non-saudara perempuan dengan ukuran yang sama dipertukarkan antara kromosom homolog. Kromatid non-saudara perempuan menunjukkan kerusakan pada titik yang sesuai dan kombinasi gen baru terbentuk tetapi tidak ada gen baru yang diperkenalkan. Persentase pindah silang juga dapat diprediksi dalam banyak kasus.

(ii) Dalam translokasi tipikal ada pertukaran kromosom non-homolog. Dengan demikian gen dari luar dimasukkan ke dalam kelompok pertalian. Translokasi tidak pernah di bawah prediksi dan tidak mengikuti aturan yang ditetapkan. Segmen yang dipertukarkan tidak harus berukuran sama.

Efek sitologi dari translokasi:

Teknik genetik untuk mendeteksi dan mempelajari translokasi akan lebih mudah dipahami ketika fenomena sitologi yang dihasilkan oleh translokasi diketahui. Misalkan dua kromosom yang masing-masing memiliki gen ABCDE.FGHI dan LMNOPQ.RST bertukar segmen dan menghasilkan kromosom translokasi LMNDE.FGHI dan ABCOPQ.RST.

Individu yang terbentuk menerima dari salah satu orang tuanya yang normal dan dari orang tua lainnya kromosom translokasi. Individu seperti itu adalah heterozigot translokasi. Karena pasangan kromosom (sinapsis) pada profase Meiotik I, zigot, disebabkan oleh tarikan spesifik segmen homolog yang mengandung gen alelik, heterozigot translokasi dapat diharapkan menghasilkan pasangan berbentuk silang.

Terjadinya persilangan pada keempat lengan persilangan akan mengakibatkan terbentuknya chiasmata pada masing-masing lengan. Alih-alih bivalen yaitu, sepasang kromosom homolog yang bersinaps akan terbentuk kuadrivalen.

Sekelompok empat kromosom terkait, masing-masing anggota kelompok menjadi sebagian homolog dengan dua kromosom lain dalam kelompok. Kuadrivalen akan muncul pada diakinesis dan pada metafase I dari pembelahan meiosis pertama sebagai lingkaran atau cincin dari empat kromosom, yang dapat dipelintir seperti yang ditunjukkan pada gambar, kiri, atau terbuka seperti pada gambar tengah dari gambar yang sama.

Jika chiasmata gagal terbentuk di salah satu lengan pachytene atau diplotene cross, cincin diubah menjadi rantai terbuka dari empat kromosom. Cincin atau rantai kromosom tersebut diamati dan ditafsirkan oleh Belling pada Meiosis di Datura dan kemudian ditemukan pada jagung, kacang polong, gandum, Tradescantia dan tanaman lain dan pada beberapa hewan. Mereka muncul secara teratur di banyak tanaman evening primroses yang menghasilkan bunga kuning.

Ada berbagai cara di mana kromosom yang terkait dalam cincin atau rantai dapat didistribusikan ke gamet yang terbentuk sebagai hasil meiosis. Dua kromosom asli, ABCDE.FGHI dan LMNOPQ.RST dapat pergi ke gamet yang sama, dan kromosom translokasi, ABCOPQ.RST dan LMNDE.FGHI, ke gamet lain.

Dapat dicatat bahwa di masing-masing gamet ini, setiap gen yang dilambangkan dengan huruf hanya muncul sekali, karena gamet dibentuk oleh individu normal. Di sisi lain, jika kromosom yang berdekatan dalam cincin pergi ke kutub yang sama pada pembelahan meiosis, empat jenis gamet terbentuk.

Sifat umum dari keempat jenis gamet ini adalah bahwa mereka membawa gen tertentu dua kali dan tidak memiliki beberapa gen sama sekali. Dengan kata lain, mereka membawa duplikasi untuk beberapa dan kekurangan untuk gen lain.

Translokasi menghasilkan perubahan hubungan hubungan antar gen. Kelompok hubungan baru dibentuk. Pengurutan gen secara independen menjadi terkait dan gen terkait mulai menunjukkan bermacam-macam independen, asalkan kelompok keterkaitannya berubah karena translokasi.

[Translokasi heterozigot adalah semi-steril. Pada hewan, kadang-kadang, gamet yang tidak seimbang terlihat tetapi zigot yang terbentuk olehnya tidak dapat menjalani perkembangan dan diferensiasi normal. Pada tanaman seperti Rhoeo dan Oenothera translokasi heterozigot telah menjadi stabil karena adanya lethal yang seimbang atau lethal yang tidak diekspresikan dalam kondisi heterozigot],

(ii) Pembalikan:

Ada translokasi yang terjadi dalam kromosom tunggal. Ini terutama ditunjukkan oleh Sturtevant dan Dobzhansky dalam kromosom kelenjar ludah Drosophila.

Inversi melibatkan rotasi bagian dari kromosom atau satu set gen dengan 180 ° pada porosnya sendiri. Pemutusan dan penyatuan kembali sangat penting untuk terjadinya reversi dan hasil akhirnya bukanlah keuntungan atau kerugian materi genetik tetapi hanya penataan ulang urutan gen. Mereka mungkin terminal (terjadi pada akhir kromosom) atau interkalar ketika perubahan terjadi di tengah kromosom.

Inversi yang melibatkan sentromer dikenal sebagai inversi perisentrik sedangkan yang tidak melibatkan sentromer dikenal sebagai inversi parasentrik. Jika urutan normal gen dalam kromosom adalah ABC.DEFG, urutan atau urutan dalam inversi parasentrik dan perisentrik adalah ABC.DGFE dan AED.CBFG.

Pada individu yang homozigot untuk inversi, zigot dan pakiten adalah normal karena kesamaan kelainan pada kromosom homolog. Tetapi inversi heterozigot cukup kecil, daerah terbalik yang berlawanan gagal berpasangan dan pindah silang dicegah di bagian kromosom ini.

Perpindahan silang di daerah terbalik dari inversi parasentrik heterozigot menghasilkan kromosom dengan dua sentromer dan segmen asentrik. Ketika dua sentromer kromosom disentrik bergerak menuju dua kutub yang berlawanan, jembatan kromatid terbentuk pada anafase I. Segmen asentrik tidak melekat pada gelendong, terletak bebas di sitoplasma dan tidak bebas dengan benar. Dengan demikian, pemisahan meiosis biasanya abnormal.

Dalam kasus pemisahan meiosis normal, empat jenis gamet terbentuk-satu dengan urutan gen normal, kedua dengan urutan gen terbalik, ketiga dengan kromosom disentrik dan duplikasi beberapa gen dan keempat dengan kromosom asentrik dan penghapusan beberapa gen. Dua jenis gamet selanjutnya biasanya tidak dapat hidup dengan hasil bahwa heterozigot untuk inversi parasentrik sangat steril dan hanya induk seperti keturunan yang dihasilkan.

Dengan kata lain, pindah silang dicegah karena inversi parasentrik. Pindah silang dalam inversi perisentrik heterozigot tidak menghasilkan jembatan kromatid, tetapi menghasilkan penghapusan dan duplikasi dalam gamet. Oleh karena itu, inversi perisentrik juga tampaknya mencegah pindah silang.

Inversi perisentrik yang melibatkan lengan yang tidak sama menghasilkan perubahan drastis pada morfologi kromosom. Misalnya, kromosom metasentrik (berbentuk V) dapat diubah menjadi kromosom berbentuk batang (akrosentrik) atau sebaliknya.

Karena homozigot inversi subur dan heterozigot inversi steril, mengarah pada pembentukan dua kelompok organisme dalam spesies yang sama.

Dengan demikian, inversi berguna dalam mempertahankan kondisi heterozigot, sehingga berguna dalam asal usul spesies baru. Dalam inversi, pindah silang ditekan dan hanya keturunan tetua yang dihasilkan. Kematian resesif dapat menjadi keuntungan tambahan karena heterozigot bagi mereka akan layak tetapi homozigot tidak dapat hidup.

Berbagai penataan ulang kromosom yang dijelaskan di atas sering menyebabkan perubahan yang terlihat pada organisme. Perubahan fenotipik yang terlihat yang dihasilkan sebagai akibat dari perubahan segmen kromosom merupakan efek posisi.

Perubahan perilaku gen akibat penataan ulang ini telah dipelajari di Drosophila dan pertama kali ditemukan oleh Sturtevant dan Bridges pada tahun 1925. Mereka menemukan bahwa pembentukan mata Bar di Drosophila disebabkan oleh efek posisi.

Lewis telah mengklasifikasikan efek posisi menjadi dua kategori:

(i) Jenis beraneka ragam:

Jenis efek posisi ini telah dipelajari oleh Muller dan lainnya. Efek ini mengakibatkan ketidakstabilan somatik aksi gen. Efek posisi yang beraneka ragam menghasilkan diversifikasi karakter yang biasanya terlihat pada struktur atau area tertentu dari bintik tubuh dengan warna berbeda, misalnya, dapat terjadi pada mata Drosophila setelah penataan ulang lokus ‘w’ (mata putih) .

Pembalikan atau translokasi yang menempatkan ‘w’ di dekat heterokromatin dapat menyebabkan variegasi putih atau mosaik untuk warna mata. Konsep heterochomatinisation menghasilkan efek posisi beraneka ragam memegang barang dalam berbagai contoh warna mata.

Sejumlah besar penataan ulang struktural di Drosophila menghasilkan efek posisi stabil somatik. Ini termasuk mata bergaris, sayap berbulu dll. Contoh klasik mata batang dilakukan oleh Sturtevant dan Bridges. Dalam karakter batang ini, mata menjadi sempit dan jumlah segi berkurang. Ini muncul sebagai akibat dari duplikasi gen.

Ada hubungan kuantitatif perkiraan antara jumlah segmen kromosom dan ukuran mata. Ketika segmen diduplikasi dengan berbagai cara, karakter bergaris menjadi menonjol dengan pengurangan aspek yang menghasilkan mata bergaris ganda, bergaris ganda, dan sangat bergaris. Dua hipotesis telah diajukan untuk menjelaskan mekanisme efek posisi.

Teori ini mengasumsikan bahwa efek posisi disebabkan sebagai hasil interaksi lokal antara produk gen dari lokus yang berdekatan atau didasarkan pada perubahan lingkungan kimia di mana gen ditempatkan setelah penataan ulang. Ini menyiratkan bahwa gen tunggal tidak sepenuhnya independen dalam menghasilkan efek posisi tetapi tindakan dipengaruhi oleh gen tetangga.

2. Hipotesis struktural:

Menurut pandangan ini, dihasilkan semacam perubahan fisik di lokus gen itu sendiri di mana terjadi pemutusan, molekul nukleoprotein dapat berubah bentuk selama perubahan fisik.

Non-Disjungsi Kromosom:

Non-disjunction berarti tidak adanya pemisahan pasangan kromosom homolog selama meiosis. Kasus tersebut pertama kali dilaporkan oleh Bridges (1913) di Drosophila. Dia menemukan bahwa kadang-kadang dalam telur Drosophila, dua kromosom tidak berpisah setelah sinapsis dan berpindah ke kutub yang sama, meninggalkan yang lain tanpa dan kromosom ‘X’.

Oleh karena itu tiga jenis telur diproduksi seperti yang diberikan di bawah ini:

(i) Telur normal, masing-masing mengandung satu kromosom X,

(ii) Telur yang mengandung dua kromosom X.

(iii) Telur tanpa kromosom X.

Dengan demikian, terjadi kelainan kuantitatif atau keanehan pada kromosom X. Warna mata putih pada Drosophila adalah karakter terpaut seks resesif. Bila betina bermata putih disilangkan dengan jantan bermata merah, terjadilah pewarisan silang.

Dalam F1 keturunannya, jantan bermata putih dan betina bermata merah. Tetapi ada beberapa pengecualian dan sekitar satu dalam 2000- 3000 F1 keturunan menunjukkan mata merah pada pria dan putih pada wanita. Ini telah terbukti karena non-disjungsi kromosom X.

2. Non-Disjungsi Sekunder:

Semua pria luar biasa tanpa kromosom Y adalah mandul meskipun mereka cukup jantan dalam penampilan dan perilaku. Namun, betina ‘X X Y' bermata putih itu normal dan subur. Jembatan menyeberangi mereka ke laki-laki bermata merah normal dan mengamati pada keturunan mereka non-disjungsi sekunder. Pada keturunannya, sekitar 96% anak perempuan memiliki mata merah dan 4% mata putih. Di antara anak laki-laki, sekitar 96% bermata putih dan 4% bermata merah.

Selama pembelahan reduksi pada betina XXY, kromosom X dan Y didistribusikan dengan cara yang berbeda dan empat jenis telur terbentuk.

(i) Telur dengan satu kromosom X

(ii) Telur dengan kromosom X dan Y

(iii) Telur dengan kromosom 2X

(iv) Telur dengan kromosom Y.

Dibuahi oleh sperma pria bermata merah normal, tiga telur harus menghasilkan delapan jenis zigot yang berbeda. 3/8 jenis zigot tidak akan terjadi dengan frekuensi yang sama. Estimasi gambar menunjukkan beberapa cara untuk menguji validitas hipotesis kerja yang rumit ini.

Semua wanita bermata putih dan beberapa yang bermata merah harus membawa tidak hanya dua kromosom X tetapi juga satu kromosom Y. Bridges tidak hanya membuat prediksi ini tetapi juga memverifikasinya dengan pemeriksaan sitologi dari berbagai kelas lalat.

Non-disjunction kromosom X pada Drosophila menyebabkan munculnya zigot yang memiliki satu kromosom lebih (XXX, XXY, XYY) atau satu kromosom lebih sedikit dari lalat normal, karena kromosom Y mengandung gen yang relatif sedikit, lalat dengan kromosom Y ekstra tampaknya menjadi normal, sedangkan laki-laki yang tidak memiliki kromosom Y, berbeda dari normal hanya dalam keadaan steril. Sebaliknya, kehadiran kromosom X ekstra (XXY) biasanya mematikan.

Non-disjungsi kadang-kadang terjadi tidak hanya untuk kromosom X dan Y tetapi juga untuk kromosom lain. Ini menghasilkan produksi zigot yang memiliki salah satu kromosom komplemen normal dalam rangkap tiga (Trisomi, tipe 2n+1) yang memiliki kromosom yang hanya diwakili satu, bukan dua kali (Monosom, tipe 2n-1).


Abstrak

Kromosom seks secara klasik diprediksi berhenti bergabung kembali dalam seks heterogametik, sehingga memperkuat hubungan antara gen penentu jenis kelamin (SD) dan antagonis seks (SA). Dengan alasan yang sama, asimetri jenis kelamin yang sudah ada sebelumnya dalam rekombinasi diharapkan mempengaruhi evolusi heterogamety, misalnya, tingkat rekombinasi pria yang rendah mungkin mendukung transisi ke sistem XY, dengan menghasilkan hubungan langsung antara gen SD dan SA. Lebih lanjut, akumulasi mutasi yang merusak pada kromosom Y yang tidak bergabung kembali seharusnya mendukung transisi XY-ke-XY (yang membuang Y yang membusuk), tetapi tidak mendukung transisi XY-ke-ZW (yang memperbaiki Y yang membusuk sebagai autosom). Seperti banyak amfibi anuran, Hyla katak pohon telah terbukti menunjukkan heterochiasmy drastis (jantan hanya bergabung kembali di ujung kromosom) dan biasanya XY, yang tampaknya sesuai dengan harapan di atas. Sebaliknya, di sini kami menunjukkan bahwa dua spesies, H. sarda dan H. savignyi, berbagi sistem ZW umum setidaknya sejak 11 Ma. Anehnya, pola khas rekombinasi pria terbatas telah dipertahankan sejak saat itu, meskipun heterogamet wanita. Oleh karena itu, kromosom seks bergabung kembali secara bebas pada wanita ZW, bukan pada pria ZZ. Ini menunjukkan bahwa heterochiasmy tidak membatasi heterogamety (dan sebaliknya), dan bahwa peran gen SA dalam evolusi kromosom seks mungkin terlalu ditekankan.


3 Hukum Dasar Genetika Teratas

Poin-poin berikut menyoroti tiga hukum dasar genetika yang diajukan oleh Mendel. Hukumnya adalah: 1. Hukum Pemisahan 2. Hukum Dkeunggulan 3. Hukum Assortment Independen dan Di-Hibrida Menyeberang.

1. Hukum Pemisahan:

Menurut Altenburg, hukum ini dapat didefinisikan sebagai: “Non-pencampuran alel yaitu, alel untuk tinggi badan tidak bercampur dengan alel untuk kerdil dalam hibrida.” Keturunan yang muncul dari dua orang tua menerima kontribusi karakteristik herediter dari mereka melalui gamet. Gamet-gamet ini adalah penghubung antara generasi yang berurutan.

Karakter kontras seperti batang tinggi dan kerdil kacang polong ditentukan oleh sesuatu yang ditransmisikan dari orang tua ke keturunannya melalui gamet yang disebut faktor atau gen. Poin penting adalah bahwa faktor-faktor yang berbeda seperti tinggi dan kerdil (D dan d) tidak berbaur, mencemari, atau bercampur satu sama lain saat mereka tetap bersama dalam hibrida.

Sebaliknya, faktor-faktor yang berbeda memisahkan atau memisahkan murni dan tidak terkontaminasi melewati dua gamet berbeda yang dihasilkan oleh hibrida dan kemudian mengirimkan ke individu yang berbeda atau keturunan hibrida. Setiap gamet membawa salah satu dari dua anggota dari sepasang faktor kontras atau alternatif yaitu, baik untuk tinggi atau kerdil (D atau d) dan tidak pernah keduanya.

D d (F1 tinggi hibrida) → faktor D dan d tetap bersama murni

Metode konvensional atau kebiasaan yang paling sederhana untuk menunjukkan faktor-faktor Mendel ini adalah dengan memberikan masing-masing huruf, faktor dominan diwakili oleh huruf kapital dan resesif dengan huruf kecil. Dalam persilangan tanaman tinggi dan kerdil murni, biarkan D mewakili gen untuk tinggi dan d untuk bentuk alternatif dari gen ini yang menghasilkan kerdil batang. D dan d disebut alel atau alelomorf.

Karena seorang individu berkembang dari penyatuan dua gamet yang dihasilkan oleh induk jantan dan betina. Ia menerima dua alel D dan d. Tanaman tinggi yang berkembang biak dengan benar dapat direpresentasikan sebagai DD dan gametnya sebagai D dan tanaman kerdil yang berkembang biak dengan benar sebagai dd dan gametnya sebagai d.

Ketika dua tanaman disilangkan, telur (D) dibuahi oleh gamet jantan (d) atau sebaliknya. Zigot hibrida yang dihasilkan akan memiliki D dan d. Dengan demikian kedua alel dari suatu gen diwakili oleh simbol gen yang sama dan dibedakan satu sama lain dengan huruf pertama dalam huruf kapital atau kecil (D atau d).

Sebuah gen dapat diwakili oleh simbol yang berasal dari nama karakter yang diaturnya. Gen yang mengendalikan panjang batang sebagai kerdil pada kacang polong dapat dilambangkan dengan huruf kecil ‘d’ dan simbol untuk alel yang menghasilkan bentuk karakter dominan sama dengan simbol untuk alel resesif, tetapi huruf pertama dari ini simbol dalam huruf kapital. Misalnya, batang tinggi dominan dan diberi D

Menurut prinsip segregasi, alel-alel yang dibawa oleh tumbuhan tinggi heterozigot (Dd) tidak saling bercampur, melebur, bercampur atau mengkontaminasi satu sama lain, meskipun fenotipe F1 hibrida hanya menunjukkan karakter tinggi, dan gagal memberikan indikasi keberadaan gen (d) dalam genotipe. Alel berpisah ketika organisme hibrida menghasilkan gamet sehingga kira-kira setengah dari gamet akan membawa D dan setengah lainnya d.

Dalam pembuahan, gamet bergabung secara acak. Ada kesempatan yang sama bagi berbagai jenis gamet untuk bersatu satu sama lain. Gamet jantan dapat bersatu atau menyatu dengan gamet betina dengan D atau d. Jenis gamet jantan lainnya ‘d’ mungkin juga memiliki kesempatan yang sama untuk bersatu atau melebur dengan gamet D atau d betina. Oleh karena itu empat rekombinasi terjadi. Seperempat (1/4) di antaranya adalah tanaman tinggi homozigot yang hanya memiliki alel untuk tinggi badan (DD).

Setengah lainnya (dua dari empat) adalah heterozigot yang memiliki alel D dan d. Karena D dominan terhadap d, tanaman ini tinggi. Seperempat (1/4) di antaranya adalah tumbuhan homozigot yang hanya memiliki alel kerdil (dd). Dalam F2 generasi, tanaman tinggi dan kerdil muncul dengan perbandingan 3 : 1 (3/4 tinggi dan 1/4 tanaman kerdil).

Mendel menguji validitas hipotesis faktor dengan menerapkan metode ketat lebih lanjut yang dapat dikonfirmasi atau disangkal. Dalam F2 persilangan tanaman tinggi dengan tanaman kerdil ada tanaman tinggi dan kerdil kira-kira dengan perbandingan 3:1. Interpretasi Mendel terhadap hasil ini dengan menggunakan hukum segregasi menunjukkan bahwa ada dua jenis F2 tanaman tinggi.

Sekitar 1/3 dari mereka harus secara genotip homozigot untuk tinggi badan (DD). Sekitar 2/3 harus heterozigot (Dd) yang membawa alel dominan dan resesif (D dan d). Validitas prediksi ini dapat diuji dalam eksperimen yang sebenarnya. Tanaman kerdil homozigot harus berkembang biak benar melalui semua generasi berikutnya jika dibuahi sendiri atau disilangkan dengan yang lain.

Semua tanaman meskipun terlihat sama tidak akan berperilaku dengan cara yang sama. Sekitar 1/3 dari mereka homozigot dengan rumus genetik (DD) harus berkembang biak benar. Tapi 2/3 dari F2 tanaman tinggi, heterozigot (Dd) harus berkembang biak persis seperti F1 tanaman hibrida. Mereka harus menghasilkan tanaman tinggi dan kerdil dengan rasio fenotip 3:1 dan rasio genotip 1:2:1. Inilah yang diperoleh Mendel dalam eksperimennya. Dengan demikian hukum segregasi telah dikonfirmasi dalam eksperimen yang sebenarnya.

Karakter menjadi terpisah atau terpisah dalam filial kedua (F2) generasi. Dengan demikian faktor-faktor yang bertanggung jawab atas karakter keturunan adalah unit independen, yang meskipun memasuki persilangan bersama-sama tetapi memisahkan diri lagi sebagai karakter yang berbeda. Hukum ini sejauh ini merupakan penemuan Mendel yang paling penting. Hukum ini kadang-kadang disebut sebagai hukum kemurnian gamet atau hukum pemisahan hibrida.

(Hukum segregasi berarti bahwa ketika sepasang alelomorf disatukan dalam hibrida (F1), mereka tetap bersama dalam hibrida tanpa pencampuran dan dalam F2 generasi mereka memisahkan lengkap dan murni selama pembentukan gamet. Hukum ini juga dikenal sebagai hukum kemurnian gamet).

(Dua alel yang ada di F1 dapat memisahkan dan masuk ke gamet yang terpisah dalam bentuk aslinya menghasilkan dua jenis gamet yang berbeda dalam frekuensi yang sama ini dikenal sebagai segregasi).

Fakta utama tentang segregasi:

Untuk meringkas percobaan silang monohibrida Mendel, poin-poin utama berikut ini penting:

Perbedaan herediter di antara individu tergantung pada perbedaan unit seluler gen atau faktor. Gen-gen ini adalah unit herediter, mengontrol karakter tertentu dan hadir di tempat tetap dalam kromosom yang disebut lokus. Dengan demikian gen untuk karakter tinggi pada kacang polong yang ditunjukkan oleh ‘D’ pada kromosom berada pada lokus yang tetap dan gen untuk karakter kerdil ‘d’ berada pada lokus yang sama pada kromosom lainnya.

Hukum segregasi itu sendiri menunjukkan kemurnian gamet dan kebebasannya untuk bercampur atau bercampur satu sama lain. Gamet hanya mengandung satu faktor atau gen dan murni untuk sifat atau karakter tertentu yang diatur oleh faktor atau gen gamet yang sama.

3. Non-pencampuran alel dalam hibrida:

Gen-gen atau faktor-faktor hereditas ini, apa pun sifatnya, bersatu ketika diturunkan dari sumber-sumber tetua yang berbeda dalam hibrida yang darinya mereka dapat dipisahkan selama generasi berikutnya atau berikutnya dan tidak dimodifikasi dengan adanya alel-alel lain dalam hibrida.

Singkatnya, persilangan antara kacang tinggi dan kerdil adalah sebagai berikut:

Varietas asli kacang polong tinggi dan kerdil merupakan generasi tetua pertama (P1). Hibrida yang dihasilkan dari persilangannya merupakan generasi filial pertama (F1) dan keturunan dari hibrida merupakan anak kedua atau F2 generasi.

Johansen (1911) mengusulkan empat istilah berikut untuk membedakan individu di antara mereka sendiri:

Suatu organisme atau hibrida atau zigot di mana kedua anggota dari sepasang gen yang sama (DD atau dd) disebut sebagai homozigot (Yunani: Homo = sama = zygos, kuk (ikatan atau di bawah ikatan yang lain).

Individu yang memiliki gen identik (DD atau dd) disebut homozigot. Homozigot selalu murni.

Organisme atau hibrida atau zigot di mana kedua anggota dari sepasang gen tidak seperti (Dd) disebut sebagai heterozigot (heteros = berbeda). Individu heterozigot selalu hibrida. Dalam F2 generasi, ada rasio 3 tinggi dan 1 tanaman kerdil ternyata tetapi secara genetik, rasio ini adalah 1 DD tinggi: 2 Dd tinggi: 1 dd kerdil.

3. Genotipe dan Fenotipe:

Genotipe adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan konstitusi genetik suatu organisme. Ini mewakili total kemungkinan turun-temurun dalam individu. Dalam percobaan persilangan monohibrid, tanaman hibrida F1 generasinya tinggi secara fenotipik tetapi secara genetik merupakan hibrida (Dd).

Fitur morfologi eksternal suatu organisme merupakan fenotipe atau istilah yang digunakan untuk menunjukkan karakteristik yang terlihat dari suatu organisme atau individu. Ini mewakili jumlah total dari semua karakteristik yang tampak dari suatu organisme terlepas dari susunan genetik atau genotipenya.

Dalam F2 generasi, 3 dari 4 (3/4) secara fenotip tinggi tetapi secara genotip sepertiga (1/3) dari mereka adalah tinggi murni dan dua pertiga (2/3) tinggi hibrida dengan dua alel yang kontras.

Apa yang kita amati atau yang terlihat atau dapat diukur disebut fenotipe. Sedangkan faktor genetik yang bertanggung jawab untuk menciptakan fenotipe disebut genotipe. Fenotipe ditentukan oleh alel dominan.

Persilangan balik monohibrid atau Persilangan Uji:

Persilangan antara F1 hibrida (Dd) ke salah satu induknya (DD atau dd) disebut persilangan balik sedangkan persilangan antara F1 hibrida (Dd) dan induk resesif homozigot (dd) disebut uji silang karena menegaskan kemurnian gamet.

(i) Persilangan antara homozigot dominan (DD) dan hibrida (Dd) di atas disebut persilangan balik dominan dan (ii) Persilangan antara homozigot resesif (dd) dan hibrida (Dd) disebut persilangan balik resesif. Persilangan kembali resesif ini sangat penting dalam eksperimen karena rasio fenotipik dan genotipnya identik. Oleh karena itu persilangan balik resesif disebut uji silang untuk mengidentifikasi atau menguji sifat gamet atau apakah suatu individu homozigot atau heterozigot seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Dalam kasus salib Belakang:

Diagram yang menunjukkan persilangan balik monohibrid antara F1 hibrida dan induk homozigot dominan

Fenotipe – 2 Ekor: 2 kurcaci (50% tinggi dan 50% kerdil)

Genotipe – 2 Tinggi: 2 kerdil (50% tinggi dan 50% kerdil)

Diagram yang menunjukkan uji persilangan Monohibrid antara F1 induk homozigot hibrida dan resesif (1 : 1).

2. Hukum Dkeunggulan:

Percobaan pertama Mendel adalah persilangan antara varietas kacang polong yang berbeda hanya dalam satu karakter yang terlihat. Ini adalah percobaan silang monohibrid.

heterozigot (F1 hybrid) mengandung dua gen yang kontras, tetapi hanya satu dari keduanya yang mampu mengekspresikan dirinya, sementara yang lain tetap tersembunyi. Gen yang mampu mengekspresikan dirinya dalam F1 hibrida dikenal sebagai gen dominan, sedangkan gen lain yang tidak dapat mengekspresikan dirinya di hadapan gen dominan adalah gen resesif. Tidak diragukan lagi gen resesif tidak dapat mengekspresikan dirinya sendiri, tetapi ditransmisikan ke generasi berikutnya tanpa perubahan.

Ketika Mendel menyilangkan kacang polong tinggi yang dibiakkan, dengan kacang polong kerdil yang benar-benar berkembang biak, keturunan pertama yang terbentuk semuanya adalah tanaman tinggi.

Karakter kerdil tampaknya telah ditekan dan tinggi tampaknya mendominasi. Sifat-sifat seperti tinggi, merah, biji bulat, kotiledon berwarna kuning, polong biji menggelembung, polong hijau mentah dan bunga aksial, disebut dominan dan alelnya masing-masing seperti kerdil, putih, keriput biji, kotiledon berwarna hijau, polong berbiji menyempit, polong kuning yang belum matang dan bunga terminal disebut resesif.

Hukum dominasi, dengan demikian menyatakan bahwa dari sepasang karakter allelomorphic (= karakter alternatif atau kontras) satu dominan dan resesif lainnya. Mendel menemukan fakta ini benar di antara ketujuh pasang karakter yang dipelajarinya. Pasangan karakter yang kontras atau alternatif disebut pasangan alel atau pasangan alelomorfik dan setiap anggota pasangan dapat dianggap sebagai alel dari yang lain.

Jadi tinggi dan kerdil adalah alel satu sama lain. Unit herediter yang bertanggung jawab atas munculnya karakter pada keturunan atau progeni disebut faktor atau penentu. Sekarang ini disebut gen.

Empat jenis dominasi terlihat:

Fenomena di mana kedua alel diekspresikan dalam hibrida (F1) disebut dominasi bersama. Antigen golongan darah manusia adalah salah satu contoh terbaik dari Co-dominasi. Ini menghasilkan rasio 1:2:1 dalam F2.

2. Dominasi lengkap atau dominasi sederhana:

Ini adalah kemampuan satu alel untuk menutupi atau menghambat keberadaan alel lain pada lokus yang sama dalam heterozigot atau F1 hibrida.

3. Dominasi tidak lengkap:

Jika F1 hibrida atau heterozigot secara fenotip merupakan perantara antara kedua tipe homozigot.

4. Lebih dari dominasi:

Keunggulan heterozigot atau hibrida atas kedua homozigot atau orang tuanya (DD dan dd) disebut sebagai dominasi berlebihan. Tidak seperti dominasi lengkap, parsial dan ko-dominan, dominasi berlebih bukanlah karakteristik alel tetapi merupakan konsekuensi dari kondisi heterozigot dari gen terkait.

3. Hukum Assortment Independen dan Di-Hibrida Menyeberang:

Mendel menemukan tidak hanya persilangan di mana induknya berbeda dalam satu pasangan atau karakter, tetapi juga yang lain di mana orang tua berbeda dalam dua pasangan. Persilangan seperti itu, yang mencakup dua pasang karakter yang kontras pada suatu waktu disebut persilangan di-hibrida. Hukum bermacam-macam independen berlaku untuk pewarisan dua atau lebih pasangan karakter.

Untuk percobaan di-hibrida, Mendel menyilangkan dua tanaman kacang polong, salah satunya adalah homozigot untuk biji kuning dan bulat dan yang lainnya untuk biji hijau dan keriput. Gen untuk karakter kuning dan bulat dominan terhadap karakter hijau dan keriput yang dijelaskan oleh Mendel. F1 hibrida yang dihasilkan dari persilangan ini berwarna kuning bulat yang heterozigot untuk kedua alel yang dikenal sebagai Di-hibrida.

Genotipe dan Fenotipe F2 keturunan:


Rasio fenotipik di atas, yang diperoleh Mendel dapat dianggap sebagai rasio fenotipik monohibrida 3 : 1 dikalikan secara aljabar 3 : 1 yang berarti (3: 1) x (3: 1) = 9: 3: 3: 1.

Meskipun Mendel tidak mengetahui perilaku kromosom selama meiosis, namun ia berasumsi bahwa anggota dari masing-masing dua pasang faktor (WW, ww) untuk dua pasang karakter yang kontras (bulat/keriput) dipisahkan secara independen atau bebas dari anggota. dari pasangan lainnya.

Singkatnya, menurut Mendel pada saat pembelahan reduksi selama pembentukan gamet, anggota setiap kromosom (= gen atau faktor) berpasangan memisahkan (atau terpisah) satu sama lain.

Mereka tidak melemahkan atau mempengaruhi pasangan lain dan berperilaku independen. Pemisahan kromosom atau gen yang dimiliki oleh satu pasangan tanpa mengacu pada kromosom milik pasangan lain pada pembelahan reduksi dikenal sebagai pemilahan independen (atau pemisahan) gen.

Dihibrida (GgWw) menghasilkan empat macam gamet (tipe parental atau non-parental atau tipe crossover atau non-crossover) yaitu GW, Gw, gW, gw yang dengan pembuahan sendiri menghasilkan F2 generasi dalam 16 cara yang mungkin. Karena G (Kuning) dan W (bulat) merupakan karakter dominan, maka apapun gen (G atau W), benih akan menunjukkan karakter dominan.

Secara genotip, dihibrida tipikal akan menunjukkan rasio sebagai berikut:

1GGWW : 2 GgWW : 2 GGWw : 4 GgWw : 1 ggWW : 2 ggWw : 1 GGww : 2 Ggww : 1 ggww. Rasio fenotipik mereka akan menjadi 9 Kuning bulat: 3 Kuning keriput: 3 Hijau bulat: 1 Hijau keriput.

Metode Pecahan Dihitung Perbandingan:

Metode papan catur untuk menentukan rasio Mendel yang diberikan oleh Punnet berguna dalam aspek-aspek tertentu. Ini mewakili secara grafis semua langkah penting seperti pembentukan gamet, penyatuan mereka untuk membentuk zigot dan fenotipe yang dihasilkan. Tetapi kelemahannya adalah memakan waktu dan banyak kesalahan lain yang mungkin terjadi di dalamnya. Oleh karena itu, M.D. Jones (1947) menjelaskan metode pecahan untuk menentukan rasio yang bersifat aljabar.

(ii) F2 fenotipe di-hibrida:

Rasio genotipe dapat diperoleh dengan membagi dominan menjadi homo dan heterozigot yaitu,

Jika kita menyilangkan dihibrida (GgWw) dengan tetua resesif homozigot (ggww) maka dihibrida akan menghasilkan empat jenis gamet (GW, Gw, gW, gw) sedangkan biji keriput hijau hanya akan membentuk satu jenis gamet (gw ).

Gamet ini menjadi menyatu dengan empat jenis gamet sehingga menghasilkan empat kelas keturunan sebagai berikut:

1 Bulat kuning: 1 Kuning keriput: 1 Bulat hijau: 1 Hijau keriput

Dengan demikian, uji silang dihibrid akan memberikan rasio genotipe dan fenotipik 1: 1: 1: 1 karena empat jenis gamet yang berbeda akan dihasilkan oleh F1 hibrida dalam jumlah yang sama.

Dalam kasus persilangan di-hibrida, Mendel mendemonstrasikan bermacam-macam (atau segregasi) faktor atau gen yang independen. Demikian juga percobaan tri-hibrida yang dilakukan oleh Mendel dengan melibatkan tiga pasang karakter.

Misalnya, ia mengambil biji kuning bulat abu-abu dan menyilangkannya dengan biji hijau keriput putih, F1 keturunannya akan heterozigot untuk tiga gen dan secara fenotip akan menyerupai tetua dominan. Masing-masing F ini1 keturunannya akan menghasilkan 8 jenis gamet dan karenanya 64 kombinasi F2 keturunan.

Hasil persilangan tri-hibrida dikerjakan dengan garis bercabang metode:

Genotipe F2 dan proporsi relatifnya:

Fenotipe F2 dan proporsi relatifnya:

Uji silang trihibrida akan memberikan perbandingan fenotipik dan genotipik 1 : 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1 : 1, karena 8 jenis gamet yang berbeda dan dalam jumlah yang sama akan dihasilkan oleh F1 hibrida. Persilangan uji sangat penting karena menghasilkan atau menghasilkan rasio genotip dan fenotip yang sama.

Jelas dari uraian di atas bahwa jumlah gen heterozigot yang terlibat dalam persilangan meningkatkan jumlah jenis gamet dan jumlah jenis F.2 keturunan.

Fenotipe GgWwCc, GgWwcc, GgwwCc, Ggwwcc, ggWwCc, ggWwcc, ggwwCc, ggwwcc.


Hasil

Strategi Pemetaan

Kami mempelajari tingkat rekombinasi khusus jenis kelamin di sepanjang keseluruhan tikus Chr 1 seperti yang terjadi pada meiosis hibrida C57BL/6J (B6) dan CAST/EiJ (CAST) F1 dari kedua jenis kelamin pada resolusi rata-rata 225 kb, dan selanjutnya disempurnakan wilayah subtelomerik diperpanjang 24,7 Mb. Untuk menguji efek potensial dari parental imprinting pada rekombinasi, hewan F1 diproduksi dengan persilangan timbal balik, dan kemudian disilangkan kembali ke C57BL/6J. Pemetaan lokasi persilangan dalam keturunan silang balik ini memberikan informasi tentang peristiwa rekombinasi yang muncul pada hibrida F1. Sebanyak 6028 keturunan digenotipe, di mana 1465 adalah keturunan B6xCAST betina, 1537 CASTxB6 betina, 1479 B6xCAST jantan, dan 1547 CASTxB6 jantan. Secara keseluruhan, kami mendeteksi dan melokalisasi 5472 peristiwa crossover pada Chr 1, mencapai resolusi genetik 0,017 cM pada keturunan gabungan. Frekuensi pengamatan kromosom dengan jumlah crossover yang berbeda dirangkum dalam Tabel 1 . Kami menemukan lebih banyak persilangan ganda secara signifikan pada wanita dibandingkan dengan meiosis pria (p㰐 � dengan χ 2 uji) seperti yang dijelaskan sebelumnya [22].

Tabel 1

Jumlah Crossover per Kromosom01234Total Sampel yang Diuji
B6xCAST Wanita3637503311921465
CASTxB6 wanita4327353422801537
Jumlah Wanita 795 1485 673 47 2 3002
Pria B6xCAST517731226501479
CASTxB6 pria516770259201547
Jumlah Pria 1033 1501 485 7 0 3026

Keturunan backcross digenotipe dalam dua putaran berturut-turut dengan uji polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) yang dikembangkan menggunakan sistem Amplifluor (lihat Bahan dan Metode). Pada putaran pertama, semua DNA keturunan dipetakan di seluruh kromosom pada resolusi 10-Mb. Ini cukup untuk mendeteksi hampir semua crossover, mengingat gangguan yang kuat pada meiosis tikus [33]. Pada putaran kedua, persilangan yang terjadi pada setiap interval dipetakan menggunakan penanda SNP tambahan dengan resolusi fisik rata-rata 225 Kb. Untuk memberikan sampel informasi yang lebih rinci, rekombinan dalam subtelomer 24,7 Mb menjadi sasaran putaran pengujian tambahan menggunakan kombinasi penanda SNP dan penanda polimorfisme panjang urutan sederhana (SSLP). Di antara persilangan yang terjadi di wilayah ini, 81,4% dipetakan ke resolusi di bawah 100 kb: 8,2% pada resolusi 50� kb, 33,5% pada resolusi 20� kb, 8,6% ke hampir hotspot resolusi 5� kb dan 31.1% dipetakan ke υ kb, memastikan resolusi tingkat hotspot. Semua marker yang digunakan dalam penelitian ini, posisinya menurut NCBI Build 36, resolusi fisik dan jumlah crossover pada setiap interval dimasukkan pada Tabel S1. Persilangan individu di lima hotspot yang baru diidentifikasi (ditunjukkan pada Tabel S1) diurutkan untuk menentukan lokasi yang tepat dari titik pertukaran kromatid dalam batas resolusi yang disediakan oleh lokasi SNP internal.

Variasi Regional Kegiatan Rekombinasi sepanjang Chr 1 pada Resolusi 225 kb

Secara total, panjang peta genetik rata-rata jenis kelamin dari Chr 1 dalam persilangan B6xCAST adalah 90,9 cM, yang mewakili tingkat rata-rata 0,469 cM/Mb pada 193,8 Mb, tidak termasuk sentromer yang berdekatan 3 Mb yang tidak tersedia informasi urutan menurut Urutan NCBI membangun 36.

Pada resolusi 225 kb, aktivitas rekombinasi didistribusikan sangat tidak merata di sepanjang kromosom, membentuk domain bolak-balik aktivitas yang lebih tinggi dan lebih rendah ( Gambar 1A ). Aktivitas rekombinasi hanya ditemukan di 64% dari semua interval sepanjang kromosom, 36% sisanya benar-benar tanpa rekombinasi. Di beberapa tempat di sepanjang kromosom, aktivitas rekombinasi cenderung mengelompok dalam interval berurutan yang semuanya aktif, membentuk “torrid zone”. Yang paling terkonsentrasi dari mereka adalah 1.4𠄶.1 Mb panjang dan terletak di 37� Mb, 51�.4 Mb, 72�.8 Mb, 81.6� Mb, 131.4�.8 Mb , dan 189.5�.6 Mb (kotak merah pada Gambar 1A ).

A. Peta rekombinasi rata-rata jenis kelamin dari Chr 1 pada persilangan C57BL/6J퟊ST/EiJ. Kotak mewakili interval berurutan yang menunjukkan rekombinasi (merah) atau tanpa rekombinasi (biru). B. Peta sitologi Chr 1 (dari ENSEMBL). C. Korelasi antara tingkat rekombinasi pada backcross C57BL/6J퟊ST/EiJ dan tikus HS pada resolusi berbeda. Garis merah mewakili tren logaritmik yang paling pas diekstrapolasi ke korelasi nol. Fungsi pemasangan terbaik dan koefisien korelasinya ditunjukkan, yang menunjukkan bahwa korelasi antara dua persilangan mendekati nol pada jarak sekitar 0,05 Mb.

Sejalan dengan itu, interval tanpa aktivitas rekombinasi cenderung mengelompok di ȁzona dingin”, yang terbesarnya lebih dari 6 Mb. Ini yang paling menonjol sekitar 44.6�.8 Mb, 48.6� Mb, 84.8�.0 Mb, 96�.8 Mb, 102.6�.6 Mb, 110� Mb, 119� .6 Mb, 149.2�.4 Mb, 158.6�.2 Mb (kotak biru pada Gambar 1A ).

Kami tidak mendeteksi korelasi yang signifikan di sepanjang kromosom antara lokasi zona panas dan dingin dan pola pita sitologi tradisional (Gambar 1B).

Konservasi Variasi Regional tetapi tidak Lokal dalam Tingkat Rekombinasi

Untuk menguji sejauh mana sifat rekombinasi kromosom dilestarikan secara evolusioner, kami membandingkan hasil kami, yang diperoleh dalam persilangan hanya dua galur, dengan peta rekombinasi Shifman et. Al. [17]. Peta Shifman disiapkan pada resolusi rata-rata 550 kb menggunakan keturunan tikus stok heterogen (HS) yang menggabungkan latar belakang genetik delapan galur tikus, termasuk C57BL/6J tetapi bukan CAST/EiJ. Kedua persilangan memiliki distribusi regional rekombinasi yang serupa di sepanjang kromosom, tetapi tidak berbagi sebagian besar hotspot, jika ada.

Konservasi regional antara dua persilangan ditunjukkan oleh korelasi yang signifikan dari tingkat rekombinasi sepanjang kromosom ketika diuji pada interval yang panjang (R =𠂠.87 pada resolusi 8,75 Mb, korelasi Pearson). Namun, korelasi ini menurun tajam ketika interval yang lebih kecil (4,4 Mb, 2,2 Mb, 1,1 Mb dan pada resolusi maksimum 0,55 Mb) dibandingkan (Gambar 1C). Pada skala setengah megabase, kami hanya menemukan korelasi regional yang lemah (R =𠂠.38).

Korelasi yang diperkirakan ini agak dilemahkan oleh variasi pengambilan sampel dalam perkiraan tingkat rekombinasi, dan atenuasi ini meningkat pada resolusi yang lebih tinggi, karena variasi pengambilan sampel lebih besar pada resolusi yang lebih tinggi (karena jumlah kejadian rekombinasi yang diamati lebih sedikit dalam interval yang lebih kecil). Tetapi untuk ukuran sampel dalam studi ini, atenuasi dalam korelasi yang diperkirakan dapat diabaikan (pada orde 1/1000), dan karenanya tidak dapat menjelaskan penurunan besar yang diamati dalam korelasi dari skala 8,75 Mb ke skala 0,55 Mb.

Daerah panjang dengan rekombinasi yang sangat rendah atau tanpa rekombinasi terlihat jelas pada kedua persilangan dan memberikan kesejajaran terkuat antara persilangan. Wilayah ini termasuk yang sekitar 43� Mb, 96� Mb, 111� Mb dan beberapa wilayah yang lebih kecil antara 141� Mb. Kurangnya rekombinasi di wilayah ini tidak dapat dikaitkan dengan inversi, yang akan mencegah kelangsungan hidup rekombinan. Dua alasan utama menentang kemungkinan ini. Pertama, beberapa tetua dengan latar belakang genetik campuran pasti akan memiliki orientasi yang sama dari wilayah yang bersangkutan jika itu dibalik dalam beberapa dari delapan galur, dan oleh karena itu rekombinasi akan terdeteksi pada keturunannya. Kedua, beberapa interval di wilayah ini tidak sepenuhnya tanpa rekombinasi di kedua persilangan tetapi memiliki tingkat yang sangat rendah.

Pengaruh Latar Belakang Genetik pada Tingkat Rekombinasi Keseluruhan

Selain variasi lokal dalam tingkat rekombinasi, latar belakang genetik juga berperan dalam menentukan tingkat rekombinasi secara keseluruhan. Panjang peta genetik Chr 1 �% lebih tinggi pada tikus HS daripada pada persilangan dua galur kami. Alasan untuk perbedaan yang signifikan ini tidak pasti. Kurangnya korelasi lokal menunjukkan bahwa perbedaan ini bukan hanya karena peningkatan penggunaan hotspot yang sama pada tikus HS. Data genetik saat ini [22] setuju dengan jumlah rata-rata jumlah chiasmata per meiosis selama spermatogenesis antara strain inbrida [34] dan jumlah fokus MLH1 menandai situs persilangan pada Chr 1 [35]. Ada kemungkinan bahwa rekombinasi dalam latar belakang genetik yang sangat heterogen cukup berbeda dari yang terlihat pada persilangan galur inbrida. Pentingnya latar belakang genetik dalam rekombinasi juga ditunjukkan oleh perbedaan substansial antara tingkat rekombinasi persilangan pada interval tertentu. Misalnya, di wilayah 24,7 Mb yang dipetakan pada resolusi yang jauh lebih besar (lihat di bawah), aktivitas rekombinasi sering muncul pada satu persilangan tikus (B6xCAST atau HS) tetapi tidak pada yang lain.

Pemosisian Relatif terhadap Situs Awal Gen, Ekson, dan Transkripsi

Kami menemukan korelasi positif keseluruhan antara kepadatan gen dan rekombinasi di sepanjang seluruh kromosom pada jarak megabase (R =𠂠.557 pada 10 Mb). Namun, efek ini berkurang pada jarak yang lebih pendek (R =𠂠.164 pada 500 kb) ( Tabel 2 ). Pada 200 kb, korelasinya rendah (R =𠂠.079) tetapi signifikan secara statistik. Selain itu, korelasi positif ini tidak seragam di sepanjang kromosom tetapi terbatas hanya pada beberapa wilayah, dan signifikan secara statistik hanya untuk wilayah antara 100� Mb (korelasi maksimum R  =𠂠.877 pada 5 Mb untuk data rata-rata jenis kelamin). Di wilayah ini, korelasi positif masih terdeteksi, dan signifikan secara statistik, pada 200 kb (R =𠂠.278). Untuk segmen 50-Mb pertama dan kedua (3� dan 50� Mb), korelasinya positif tetapi tidak signifikan secara statistik, sedangkan korelasi untuk wilayah terakhir (150� Mb) sedikit negatif hingga 2Mb tetapi tidak signifikan secara statistik. Bagian 24,7-Mb dari segmen terakhir dipetakan ke resolusi yang lebih tinggi (lihat di bawah) dan menunjukkan korelasi yang sedikit negatif antara kepadatan gen dan rekombinasi pada 200 kb yang menghilang pada 50 kb.

Meja 2

Seks200kb500kb1mb2mb5mb10mb
Chr 1 seluruhnya
R P R P R P R P R P R P
Perempuan 0.093 0.000 0.184 0.001 0.206 0.001 0.308 0.000 0.482 0.000 0.678 0.001
Pria 0.055 0.045 0.126 0.011 0.141 0.023 0.255 0.0050.2500.0640.3270.107
Seks-Rata-Rata 0.079 0.007 0.164 0.001 0.187 0.005 0.304 0.001 0.379 0.009 0.557 0.005
3� Mb
Perempuan 0.131 0.0300.1650.0510.1550.1280.0960.3040.3770.131
Pria0.0790.1150.1720.0530.1460.1420.1200.2510.0620.352
Seks-Rata-Rata0.1150.051 0.180 0.0360.1610.1210.1170.2850.2090.238
50� Mb
Perempuan0.0190.7710.0720.4870.0750.6140.1660.4380.6260.053
Pria0.0740.2510.0840.4140.1120.4490.3360.1090.6000.067
Seks-Rata-Rata0.0550.3960.0850.4090.1030.4870.2860.176 0.674 0.032
100� Mb
Perempuan 0.295 0.000 0.405 0.000 0.495 0.001 0.696 0.000 0.876 0.000
Pria 0.191 0.007 0.299 0.006 0.419 0.003 0.558 0.003 0.821 0.003
Seks-Rata-Rata 0.278 0.000 0.403 0.000 0.505 0.000 0.689 0.000 0.877 0.001
150� Mb
Perempuan𢄠.0350.3170.0510.321𢄠.0100.469𢄠.0190.4990.5760.068
Pria𢄠.0580.2250.0070.440𢄠.0960.305𢄠.2340.1650.2070.251
Seks-Rata-Rata𢄠.0530.2180.0250.403𢄠.0710.351𢄠.1750.2480.4330.138
168,8�,5 Mb
50kb100kb200kb
Perempuan𢄠.0070.427𢄠.0370.303𢄠.0670.238
Pria0.0180.3350.0100.430𢄠.0800.204
Seks-Rata-Rata0.0100.412𢄠.0080.460𢄠.0810.201

R mewakili koefisien korelasi, P adalah probabilitas yang dihitung dengan bootstrap. Korelasi dengan Pπ.05 ditampilkan di berani.

Rekombinasi cenderung menghindari gurun gen yang lebih besar dari 1,5 Mb tetapi menunjukkan kecenderungan pengelompokan di perbatasan mereka. Tingkat rata-rata di gurun gen besar dengan total 59,77 Mb (ditunjukkan pada Gambar S1) adalah 0,26 cM/Mb dibandingkan dengan 0,55 cM/Mb di sisa 134,02 Mb non-gurun (P㰐 � dengan χ 2) dan 0,467 cM/Mb di seluruh kromosom. Tingkat rata-ratanya adalah 0,80 cM/Mb di daerah perbatasan 0,5𠄰,7 Mb yang mengelilingi gurun gen besar (P㰐 �) dan dengan cepat menurun lebih dari itu menjadi tidak dapat dibedakan secara statistik dari tingkat kromosom rata-rata (P =𠂠.596).

Korelasi serupa ditemukan di seluruh kromosom antara kepadatan ekson dan rekombinasi (R =𠂠.566 pada 10 Mb dan R =𠂠.126 pada 500 kb, Tabel S2) dan situs awal transkripsi dan rekombinasi (R =𠂠.585 pada 10 Mb dan R =𠂠.121 pada 500 kb, Tabel S3). Namun, korelasinya tidak signifikan secara statistik pada 200 kb (R =𠂠.043, P =𠂠.101 untuk ekson dan R =𠂠.026, P =𠂠.204 untuk situs awal transkripsi). Dalam dua perbandingan ini, sebagian besar korelasi positif signifikan secara statistik untuk wilayah antara 100� Mb tetapi tidak untuk sisa kromosom. Di wilayah 24,7-Mb yang dipetakan ke resolusi yang lebih tinggi, baik kepadatan ekson maupun situs awal transkripsi sedikit berkorelasi negatif dengan rekombinasi hingga 50 kb (R =  𢄠.045 dan R =  𢄠.071, masing-masing) dan efek ini signifikan secara statistik untuk situs awal transkripsi (P =𠂠.021).

Dua contoh mencolok dari zona panas terik yang terjadi pada intron besar memberikan bukti bahwa rekombinasi tidak terbatas pada daerah intergenik. Yang pertama terdiri dari setidaknya enam hotspot di intron kedua sepanjang 218-kb dari Pbx1 (faktor transkripsi leukemia sel B pra 1, terletak di 169.995�.268 Mb, NCBI Build 36), yang juga merupakan hotspot untuk translokasi yang terkait dengan leukemia limfoblastik akut pada manusia [36],[37]. Zona panas terik kedua mencakup setidaknya tiga hotspot di intron ketiga panjang 80-kb Esrrg (Gama reseptor seperti reseptor estrogen, terletak di 189.309�.915 Mb).

Kelimpahan Relatif Interval dengan Tingkat Rekombinasi yang Berbeda

Kami mengamati hubungan eksponensial negatif yang sederhana antara tingkat persilangan di antara interval dan kemungkinan melihat hotspot dari aktivitas itu. Di antara interval dengan panjang rata-rata 225 Kb, laju rekombinasi (dinyatakan sebagai cM/Mb untuk mengoreksi variasi panjang interval) bervariasi terus menerus selama hampir tiga kali lipat, dari 0,017 cM/Mb (batas bawah deteksi dalam persilangan ini) hingga 10cm/Mb. Interval dengan tingkat rekombinasi yang berbeda tidak sama kemungkinannya sebaliknya, ketika mereka ditempatkan dalam urutan peringkat aktivitas rekombinasi, tingkat didistribusikan secara eksponensial sederhana di mana Rn, laju rekombinasi dalam ninterval peringkat sama dengan ke cn , di mana k dan C adalah konstanta ( Gambar 2A ). Gambar 2B , yang juga merupakan fungsi eksponensial, menggambarkan tingkat rekombinasi kumulatif di antara interval urutan peringkat. Hubungan eksponensial serupa untuk tingkat rekombinasi kumulatif dilaporkan oleh McVean et al [38] untuk genom manusia.

A. Distribusi rekombinasi dalam interval tingkat peningkatan (interval kekurangan rekombinasi tidak termasuk). Tingkat disajikan dalam skala logaritmik untuk menekankan bentuk eksponensial dari distribusi. Deviasi di ujung bawah distribusi mewakili interval aktivitas rendah yang dipetakan ke resolusi yang lebih rendah. Garis merah mewakili fungsi eksponensial yang paling pas. Fungsi eksponensial dan koefisien korelasinya ditampilkan. B. Rekombinasi kumulatif sebagai fungsi ukuran kromosom. Baik tingkat rekombinasi dan panjang kromosom dinyatakan sebagai pecahan dari total. Interval berada dalam urutan peringkat peningkatan tingkat rekombinasi.

Hubungan eksponensial ini menunjukkan bahwa hampir 50% dari semua aktivitas rekombinasi terjadi hanya dalam 7,6% interval sementara 22,2% interval menyumbang 80% dari semua aktivitas rekombinasi. Temuan serupa bahwa persentase tinggi dari semua rekombinasi terkonsentrasi di sebagian kecil dari interval kromosom baru-baru ini dilaporkan untuk genom manusia [39]. Fraksi interval menjadi lebih kecil dengan penurunan ukuran interval (lihat di bawah). Hasil ini, yang menunjukkan bahwa sebagian besar dari semua peristiwa rekombinasi terjadi dalam fraksi yang relatif kecil dari kromosom, memiliki implikasi praktis yang penting untuk strategi pemetaan genetik. Kesimpulan berikut adalah bahwa persilangan ukuran sedang harus optimal untuk memetakan gen dan QTL karena menambahkan lebih banyak keturunan tidak akan secara substansial meningkatkan kekuatan resolusi. Hasilnya memberikan landasan eksperimental untuk sesuatu yang telah diketahui secara intuitif oleh ahli genetika tikus selama beberapa waktu-jika gen tidak dapat dipetakan dengan beberapa ratus keturunan pertama, strategi terbaik adalah pindah ke persilangan lain jika memungkinkan.

Pemetaan Resolusi Tinggi di Telomer-Proksimal 24,7 Mb

Pemetaan resolusi tinggi lebih lanjut menekankan distribusi aktivitas rekombinasi yang tidak merata di antara interval (Gambar 3A dan Gambar S2).

A. Peta rata-rata jenis kelamin dari wilayah 168.8�.5 pada Chr 1. Tingkat rekombinasi dalam interval yang tidak sesuai skala ditampilkan sebagai angka pada setiap interval. Lingkaran merah menandai hotspot yang baru diidentifikasi sebagai lingkaran penuh, hotspot yang diurutkan untuk menentukan posisi yang baik dari pertukaran crossover. B. Hotspot di intron ketiga Esrrg (189,75�,8 Mb). C. Jumlah interval yang mengandung aktivitas rekombinasi lebih tinggi dari ambang batas yang diberikan pada ukuran interval yang berbeda. Tingkat ambang batas ditampilkan dalam legenda.

Segmen telomer-proksimal 24,7 Mb antara 168,8�,5 Mb memiliki panjang genetik 22,7 cM. Ini menyumbang tingkat rekombinasi relatif 0,92 cM/Mb, yang kira-kira dua kali kecepatan rata-rata seluruh kromosom. Ketika dipetakan lebih jauh ke resolusi rata-rata 75 kb, distribusi aktivitas rekombinasi antar interval tetap variabel terus menerus seperti pada interval 225 kb. Namun, seperti yang diharapkan dari lokasi titik-titik hotspot, fraksi yang lebih kecil dari genom-52% dibandingkan dengan 64% pada resolusi 225 kb– berisi semua rekombinasi. Memang, 50 persen dari semua rekombinasi terjadi dalam 16 interval yang hanya mencakup 1,8% dari panjang segmen, dengan masing-masing interval ini memiliki aktivitas 0,34 cM atau lebih.

Rekombinasi dalam delapan dari enam belas interval paling aktif ini dipetakan ke resolusi 20� kb sementara yang ada di delapan interval tersisa yang ditandai dengan lingkaran merah pada Gambar 3A dipetakan ke resolusi 𢏃 kb. Semua kecuali satu dari delapan interval berisi satu hotspot, yang dipisahkan dari hotspot terdekat terdekat dengan urutan setidaknya 30 kb. Pengecualian yang menonjol adalah adanya dua hotspot yang hanya berjarak 5 kb di intron ketiga Esrrg gen ( Gambar 3B ).

Jarak antara interval yang berdekatan dengan tingkat rekombinasi 0,34 cM atau lebih bervariasi selama tiga kali lipat dalam hal genomik, mulai dari 5 kb hingga 5 Mb (rata-rata 1,52 Mb). Variasinya jauh lebih kecil dalam hal genetik, dari 0,37 menjadi 2,44 cM, atau rata-rata 1,26 cM.

Jumlah Total Hotspot di Genom Mouse

Ketika ukuran interval menjadi lebih kecil, semakin besar kemungkinan bahwa suatu interval hanya berisi satu hotspot. Ini menyediakan cara untuk memperkirakan jumlah total hotspot di segmen 24,7 Mb ini, dan dengan perluasan jumlah total dalam genom. Untuk ini, jumlah interval yang menunjukkan aktivitas rekombinasi diplot sebagai fungsi dari ukuran interval dan garis tren yang dihasilkan diekstrapolasi ke ukuran interval 5kb, jarak minimal yang kami temukan antara hotspot individu yang berdekatan (Gambar 3C, hasil dirangkum dalam Tabel S4) . Ini menghasilkan perkiraan rata-rata satu hotspot per 108 kb, atau sekitar 228 hotspot untuk semua rekombinasi di segmen ini di antara 6028 meiosis. Seperti yang diharapkan dari hubungan eksponensial yang dijelaskan di atas, hotspot yang lebih aktif lebih jarang terjadi. Rata-rata, mereka dengan tingkat yang lebih tinggi dari 0,1 cM cenderung terjadi sekali per 425 kb, dan mereka dengan tingkat yang lebih tinggi dari 0,2 cM, sekitar sekali per megabase. Hasil ini jelas dipengaruhi oleh fakta bahwa mereka diperoleh untuk satu kombinasi genetik di wilayah genom yang tingkat rekombinasinya lebih tinggi daripada rata-rata lebar genom.

Sejauh wilayah ini mewakili sisa genom, kepadatan hotspotnya memberikan perkiraan jumlah total hotspot di seluruh genom tikus yang aktif dalam persilangan B6xCAST ini. Kami telah membuat estimasi ini dengan menghubungkan panjang genetik wilayah 24,7-Mb dengan total panjang genetik genom tikus. Kami berasumsi bahwa panjang genetik (diukur dalam cM) akan lebih relevan daripada panjang fisik (diukur dalam Mb) karena distribusi rekombinasi yang tidak merata di sepanjang kromosom dan keberadaan daerah panjang tanpa rekombinasi. Perhitungan ini, menggunakan panjang peta rata-rata jenis kelamin Dietrich et al [30] 1361 cM untuk persilangan C57BL/6JxCAST/EiJ yang sama, menghasilkan perkiraan sekitar 13.670 hotspot (228/22.7�) di seluruh genom tikus.

Sebuah studi baru-baru ini [40] mengetik 8,23 juta penanda SNP mendeteksi sekitar 40.000 blok haplotipe di 12 strain tikus inbrida klasik berdasarkan nenek moyang yang disimpulkan dari strain perwakilan dari empat subspesies tikus utama. Meskipun batas blok haplotipe tidak selalu didefinisikan dengan baik, sejauh mereka mewakili situs sejarah rekombinasi yang bonafide, skala dari kedua perkiraan ini tidak berjauhan. Studi kami harus dianggap sebagai perkiraan minimum karena mengukur rekombinasi dari hotspot kontemporer dalam satu generasi persilangan yang hanya melibatkan dua galur inbrida, dan dibatasi oleh sensitivitas deteksi 6028 meiosis. Perkiraan Frazer et al [40] menyarankan jumlah hotspot yang lebih tinggi dalam genom strain inbrida tikus klasik karena tidak terbatas pada hotspot kontemporer dan mencerminkan perilaku hotspot historis yang menghasilkan rekombinasi selama banyak generasi dalam berbagai latar belakang genetik.

Perkiraan terbaru [41] menggunakan lebih dari 3,1 juta SNP telah mengidentifikasi 32.996 hotspot dalam populasi manusia, yang berada dalam kisaran perkiraan ini untuk genom tikus.

Spesifisitas Jenis Kelamin Rekombinasi

Kedua jenis kelamin berbeda di semua tingkat organisasi rekombinasi. Tingkat rekombinasi keseluruhan lebih tinggi pada wanita daripada pria rekombinasi didistribusikan secara berbeda di sepanjang kromosom pada pria dan wanita, dan ada juga hotspot khusus jenis kelamin.

Peta rekombinasi betina Chr 1 adalah 99,5 cM, atau 1,21 kali lebih panjang dari peta jantan yang 82,3 cM, dengan tingkat rekombinasi rata-rata di seluruh kromosom masing-masing 0,51 dan 0,42 cM/Mb. Perbedaan ini signifikan secara statistik (P㰐 𢄦 dengan uji eksak Fisher). Di antara interval 225 Kb, ada korelasi positif keseluruhan antara tingkat perempuan dan laki-laki (R =𠂠.64) di sepanjang kromosom. Korelasi ini tidak berubah secara signifikan pada ukuran interval yang lebih besar hingga 8 Mb. Alasan yang mendasari mengapa korelasi tidak meningkat dengan ukuran interval adalah variasi substansial dalam distribusi rekombinasi di sepanjang kromosom (Gambar 4A), yang mencakup perbedaan dalam jumlah dan aktivitas rekombinasi relatif dari interval.

A. Peta rekombinasi jenis kelamin spesifik dari Chr 1. Garis merah, tingkat rekombinasi wanita garis biru, tingkat rekombinasi pria. B. Rasio perempuan:laki-laki di sepanjang kromosom. Garis biru tua: rasio wanita: pria garis ungu: tingkat rekombinasi rata-rata jenis kelamin di seluruh Chr 1.

Aktivitas rekombinasi tersebar di sebagian besar kromosom pada wanita daripada pada pria. Pada wanita, 57,1% interval aktif secara rekombinasi dibandingkan dengan hanya 42,2% pada pria (rasio 1,35). Perbedaan ini terlihat pada semua tingkat aktivitas 80% dari semua aktivitas terjadi pada 23,2% wanita versus 13,6% interval pria, dan 50% terjadi pada 8,23% wanita versus 4,65% pria. interval.

Perbedaan jenis kelamin dalam tingkat relatif rekombinasi ini dikendalikan secara regional (Gambar 4B). Tingkat rekombinasi wanita lebih tinggi di sentromer-proksimal 27 Mb dan di wilayah antara 79� Mb, sedangkan tingkat rekombinasi pria lebih tinggi di wilayah telomer-proksimal 178� Mb dan umumnya, tetapi tidak secara keseluruhan, di wilayah tersebut. antara 27� Mb.

Untuk mempelajari efek regional secara lebih rinci, kami memeriksa peralihan antara rekombinasi wanita yang lebih tinggi dan pria yang lebih tinggi yang ditemukan di wilayah sub-telomer 24,7 Mb yang dipetakan dengan baik. Tingkat rekombinasi wanita umumnya lebih tinggi daripada pria di wilayah antara 169� Mb, dengan transisi mendadak ke kasus sebaliknya di wilayah yang berdekatan antara 178� Mb di mana laki-laki memiliki rekombinasi yang lebih tinggi (Gambar 5 dan Gambar S3). Menariknya, peralihan terjadi di wilayah rekombinasi yang sangat rendah pada kedua jenis kelamin. Secara keseluruhan, perbedaan antara kedua jenis kelamin sangat signifikan di seluruh wilayah (P㰐 𢄤 ).

Tingkat rekombinasi dalam interval yang berada di luar skala ditampilkan sebagai angka pada setiap interval. Panah merah: titik api dominan aktif pada wanita Panah biru: titik api dominan aktif pada pria.

Meskipun jenis kelamin berbagi sebagian besar hotspot, ada banyak perbedaan besar dalam aktivitas. Kesamaan penggunaan hotspot ditunjukkan oleh pengamatan bahwa perbandingan pada beberapa ukuran interval tidak mengubah korelasi antara kedua jenis kelamin (R =𠂠.62). Namun, ada juga perbedaan jenis kelamin tertentu dalam aktivitas hotspot yang independen dari kontrol regional. Di antara 28 interval dengan rekombinasi yang cukup tinggi (Ϡ.2cM) untuk menyediakan jumlah persilangan yang cukup untuk analisis yang signifikan secara statistik, 18 menunjukkan perbedaan spesifik jenis kelamin setelah penyesuaian untuk beberapa pengujian (Tabel 3). Di antara 18 ini, sebelas menunjukkan setidaknya beberapa aktivitas pada kedua jenis kelamin, tujuh secara nyata lebih aktif pada wanita dan empat pada pria (Pπ.01, Qπ.1). Tujuh dari 18 terdeteksi hanya dalam satu jenis kelamin, empat pada wanita dan tiga pada pria. Kelompok terakhir menunjukkan bahwa beberapa titik panas mungkin benar-benar spesifik jenis kelamin, atau setidaknya perbedaan dalam aktivitasnya begitu besar (㸐 kali) sehingga rekombinasi tidak terdeteksi pada seks dengan aktivitas rendah bahkan dalam beberapa ribu meiosis.

Tabel 3

Jumlah RekombinanMakna
Lokasi Hotspot (Mb)Perempuanpria P * Q **
171.31500.0000.000
186.317880.0000.000
189.819630.0000.000
187.40150.0000.007
190.21310.0000.007
174.42050.0010.016
176.5900.0010.016
181.30110.0010.016
175.21740.0020.023
186.41130.0030.031
179.24200.0030.031
177.71010.0030.031
171.7700.0060.049
171.91430.0070.056
191.0080.0080.063
176.7600.0100.073
170.340240.0120.085
170.6810.0150.099

*: P nilai dihitung dengan uji eksak Fisher.

**: Q nilai dihitung seperti yang dijelaskan dalam [56].

Yang penting, kekhususan jenis kelamin dari hotspot individu ini tidak dibatasi oleh kontrol regional. Sebagai contoh, hotspot sebesar 173.967 Mb lebih aktif pada laki-laki meskipun berada di tengah-tengah wilayah yang didominasi perempuan, dan hotspot sebesar 190.204 Mb yang jauh lebih aktif pada perempuan, namun tetap berada di wilayah yang didominasi laki-laki.

Untuk menjawab pertanyaan yang lebih luas tentang bagaimana jumlah total dan aktivitas relatif hotspot berbeda antara meiosis pria dan wanita, kami membandingkan dua jenis kelamin di seluruh segmen dominan wanita dan pria dari wilayah subtelomer 24,7 Mb dengan mengekstrapolasi garis tren yang bergantung pada resolusi untuk aktivitas turun menjadi 5Kb. Menariknya, kedua wilayah memberikan jawaban yang berbeda rekombinasi wanita yang lebih besar di segmen proksimal sebagian besar dihasilkan dari peningkatan jumlah hotspot, sedangkan di segmen distal, rekombinasi pria yang lebih besar terutama merupakan hasil dari peningkatan rekombinasi dalam jumlah hotspot yang sebanding ( Tabel 4 ) . Di proksimal 9,8 Mb, di mana betina memiliki dua kali tingkat rekombinasi jantan (9,0 cM vs 4,2 cM), mereka juga memiliki dua kali lebih banyak hotspot (72 vs 34) yang agak lebih aktif, sedangkan di distal 16 Mb di mana perempuan memiliki tingkat rekombinasi yang jauh lebih rendah daripada laki-laki (12,4 cM vs 19,8 cM), ada jumlah yang sama dari hotspot yang disimpulkan (91 vs 88) pada kedua jenis kelamin, tetapi laki-laki memiliki tingkat rekombinasi rata-rata yang lebih tinggi per hotspot.

Tabel 4

Wanita Laki-laki
Wilayah Genom (Mb)Aktivitas Hotspot (cm)Jumlah Hotspot Kepadatan (HS/Mb)Jumlah Hotspot Kepadatan (HS/Mb)
168.8-193.5>.032163 6.6122 4.9
>.05105 4.382 3.3
Ϡ.181 3.354 2.2
Ϡ.232 1.330 1.2
Rek. Tingkat (cm) 21.5 24.0
168.8-178>.03272 7.334 3.5
>.0548 4.923 2.3
Ϡ.128 2.916 1.6
Ϡ.213 1.34 0.4
Rek. Tingkat (cm) 9.0 4.2
178-193.5>.03291 5.988 5.7
>.0557 3.759 3.8
Ϡ.133 2.138 2.5
Ϡ.219 1.226 1.7
Rek. Tingkat (cm) 12.4 19.8

Perbedaan jenis kelamin ini sebagian besar berlaku untuk hotspot aktivitas yang lebih rendah, yang kurang dari 0,2 cm. Jumlah titik panas yang disimpulkan dengan laju hingga 0,2 cM secara signifikan lebih tinggi pada wanita dibandingkan pria pada keseluruhan 24,7 Mb (Tabel 4). Namun, ketidaksetaraan ini tidak berlaku untuk hotspot aktivitas yang lebih tinggi, kedua jenis kelamin memiliki jumlah hotspot yang sama, lebih aktif dari 0,2 cm.

Kontrol Kromatid Berbeda di Hotspot Individu

Pemetaan halus titik pertukaran crossover dalam hotspot memungkinkan untuk mengidentifikasi kromosom induk yang memulai rekombinasi dan dengan demikian menunjukkan bahwa dua kromatid induk berada di bawah kendali rekombinasi independen.

Lokasi dari 457 peristiwa crossover di lima dari sembilan hotspot yang dipetakan ke resolusi σ kb (ditandai dengan lingkaran merah penuh pada Gambar 3A) selanjutnya dipetakan menggunakan semua SNP yang tersedia. Dalam setiap kasus, situs penyeberangan didistribusikan pada jarak mulai dari 500 hingga 2000 bp, yang merupakan ukuran tipikal untuk hotspot [3] (Dataset S1). Dalam beberapa kasus, kegiatan rekombinasi didistribusikan di sepanjang keseluruhan wilayah hotspot mengikuti distribusi normal tunggal, tetapi di lain mereka tampaknya merupakan jumlah dari dua distribusi bimodal yang tumpang tindih. Membedakan antara dua distribusi bergantung pada ketersediaan SNP untuk memetakan peristiwa rekombinasi secara tepat di dekat pusat hotspot.Ketika SNP yang diposisikan dengan nyaman tersedia, kami mengamati bahwa peristiwa persilangan sebagian besar terletak di dua sisi hotspot, dengan sangat sedikit atau tidak ada rekombinasi di tengah ( Gambar 6B ). Menurut model rekombinasi yang valid saat ini, distribusi bimodal akan diamati ketika pemutusan untai ganda dimulai di daerah yang sangat sempit, dan titik pertukaran persilangan yang terletak di lokasi resolusi persimpangan Holliday bermigrasi cukup jauh dari lokasi awal rekombinasi ganda. untai putus. Temuan kami bahwa distribusi bimodal diamati ketika SNP yang diperlukan tersedia untuk deteksi menunjukkan bahwa ini mungkin terjadi pada sebagian besar hotspot.

A. Posisi fisik SNP yang digunakan untuk menentukan titik pertukaran crossover menurut NCBI Build 36. Pada panel B, C dan D, ujung kiri (0) sesuai dengan 186.316.643 A/G. B. Distribusi titik tukar crossover pada keturunan betina dan jantan. Jumlah crossover di setiap interval ditampilkan. Merah, betina biru, jantan. C. Distribusi persilangan timbal balik (B-C dan C-B) pada keturunan betina. Jumlah crossover di setiap interval ditampilkan. Merah, B-C cokelat, C-B. D. Distribusi persilangan timbal balik (B-C dan C-B) pada keturunan jantan. Jumlah crossover di setiap interval ditampilkan. Biru, B-C hijau, C-B.

Untuk hotspot pada 186,3 Mb, ketersediaan SNP yang sangat cocok ( Gambar 6A ) memungkinkan kami untuk menyimpulkan bahwa untuk hotspot ini kromatid B6 dan CAST berada di bawah kontrol rekombinasi independen spesifik jenis kelamin. Situs pindah silang dalam hotspot cukup berbeda ketika produk persilangan adalah B proksimal-C distal v. C proksimal-B distal. Hal ini berlaku untuk hewan F1 yang berasal dari kedua persilangan timbal balik, yaitu tidak ada efek pencetakan. Di antara 16 persilangan yang muncul pada meiosis betina, semua titik pertukaran B-C diposisikan sentromer-proksimal ke pusat hotspot, sedangkan semua rekombinan C-B menyeberang di bagian sentromer-distal. Dengan demikian, pusat hotspot berasal dari CAST di semua persilangan (Gambar 6C), menunjukkan bahwa, dalam persilangan ini, peristiwa rekombinasi pada wanita hanya dimulai pada kromosom B6 [5]. Pada laki-laki, yang memiliki rekombinasi 5,6 kali lebih tinggi di hotspot ini, juga terdapat bias yang kuat terhadap inisiasi pada kromosom B6, meskipun efeknya tidak mutlak. Peristiwa pindah silang dari kedua jenis didistribusikan di kedua sisi wilayah tengah, menunjukkan bahwa rekombinasi dapat dimulai pada salah satu kromatid induk (Gambar 6D). Namun, inisiasi pada kromatid B6 adalah 2,5 kali lebih sering daripada pada kromatid CAST.

Hasil kami untuk hotspot 186,3 dengan jelas menunjukkan bahwa kontrol keseluruhan rekombinasi di hotspot adalah jumlah kontrol yang berbeda untuk setiap kromatid, dan bahwa perbedaan ini berlaku untuk masalah spesifisitas jenis kelamin dan tingkat rekombinasi absolut.

Pencetakan Kegiatan Rekombinasi

Memeriksa interval 225 Kb di seluruh kromosom untuk membandingkan hibrida F1 yang berasal dari persilangan timbal balik B6xCAST dan CASTxB6 memberikan bukti yang signifikan secara statistik untuk efek parent-of-origin pada aktivitas rekombinasi pada kedua jenis kelamin (P =𠂠.013 untuk laki-laki timbal balik dan P =𠂠.009 untuk perempuan timbal balik). Arah pencetakan tidak seragam, dan pencetakan hanya terdeteksi dengan menemukan kelebihan hotspot yang signifikan secara statistik yang menunjukkan preferensi untuk rekombinasi dalam satu arah persilangan atau yang lain. Dalam kasus apa pun kami tidak menemukan pencetakan absolut, di mana rekombinan secara signifikan tidak ada dari satu arah salib. Perbedaan yang signifikan secara statistik juga terdeteksi di wilayah kromosom 24,7 Mb yang dipetakan dengan baik pada pria (P =𠂠.001), tetapi perbedaannya hanya sedikit signifikan pada wanita (P =𠂠.07). Tak satu pun dari hotspot aktivitas yang lebih tinggi di wilayah ini menunjukkan efek induk-asal yang signifikan setelah koreksi untuk beberapa pengujian, melainkan efek pencetakan terbatas pada hotspot aktivitas sedang dan rendah. (Lihat Tabel S5 dan S6).

Namun, meskipun kami mendeteksi sedikit tetapi perbedaan kumulatif yang signifikan antara persilangan timbal balik dalam interval 225 Kb pada meiosis wanita dan pria, dan pada meiosis pria pada telomer-proksimal 24,7 Mb, tidak ada satu interval yang memberikan bukti signifikan untuk perbedaan tingkat rekombinasi antara silang timbal balik. Kemungkinan efeknya mungkin tidak kentara dan hanya dapat dikenali secara statistik ketika data dikumpulkan di seluruh wilayah kromosom yang besar. Interval individu, ketika dipertimbangkan sendiri, menunjukkan perbedaan tingkat rekombinasi antara persilangan timbal balik yang cukup dapat dijelaskan oleh variasi kebetulan, tetapi secara keseluruhan ada lebih banyak interval dengan saran perbedaan tingkat rekombinasi daripada yang dapat dijelaskan secara wajar oleh variasi kebetulan.

Konversi Gen dan Interferensi Genetik

Data tambahan yang diperoleh dari hewan persilangan balik memberikan bukti genetik pertama pada mamalia bahwa interferensi genetik, yang mengatur jarak persilangan, tidak mempengaruhi lokasi relatif, satu sama lain, dari dua hasil berbeda dari proses rekombinasi, pindah silang dan konversi gen tidak terkait dengan pindah silang.

Konversi gen yang muncul pada meiosis jantan terdeteksi di tiga hotspot yang dipetakan dengan genotip setiap SNP di setiap hotspot di antara 1365 keturunan backcross jantan (Tabel 5). Hanya sebelas konversi yang ditemukan, enam konversi tidak terkait dengan crossover (noncrossover) dan lima konversi terkait dengan crossover simultan di hotspot yang sama. Di hotspot yang dipetakan terbaik pada 186,3 Mb, kelima peristiwa yang kami deteksi diposisikan di bagian tengah hotspot. Tiga noncrossover terletak antara posisi 1135� bp pada Gambar 6B, dan dua konversi yang terkait dengan crossover membentang antara posisi 877� bp. Untuk ketiga hotspot, frekuensi nyata dari konversi non-crossover lebih rendah (5� kali) daripada frekuensi crossover di hotspot yang sama, namun rasio ini harus ditafsirkan dengan hati-hati karena meskipun kami dapat mendeteksi semua crossover, kami hanya mampu mendeteksi sampel konversi yang terjadi di lokasi SNP yang tersedia. Rasio relatif dari crossover ke konversi noncrossover di beberapa hotspot manusia dan tikus telah menunjukkan variasi yang cukup besar, dari lebih dari 12𢍡 hingga 1𢍤 [2],[5],[25],[42]. Mengingat posisi penanda yang tersedia, frekuensi konversi sebenarnya bisa jauh lebih tinggi daripada yang terdeteksi. Dari lokasi SNP kami dapat menyimpulkan bahwa panjang minimum-maksimum untuk jalur konversi noncrossover adalah 9� bp. Sebaliknya, jalur konversi yang terkait dengan pindah silang di hotspot yang sama memiliki rentang minimum-maksimum 199� bp. Kedua perkiraan memiliki skala yang serupa dengan yang dilaporkan di hotspot DNA3 manusia, 55� bp untuk jalur konversi yang tidak terkait dengan persilangan dan � bp untuk jalur konversi yang terkait dengan persilangan [25].

Tabel 5

Titik panas186.3187.8189.78
konversi NCR312
konversi CR212
Crossover311110
Tingkat NCR0.0020.0010.001
Tingkat CR0.0230.0080.007
Rasio NCR/CR0.0970.0910.200

Enam kromosom keturunan yang membawa konversi noncrossover berisi tujuh crossover yang terletak di tempat lain di sepanjang kromosom. Dalam empat kasus, jarak antara persilangan dan konversi secara signifikan lebih panjang, 95� Mb, daripada jarak interferensi jantan minimal 57 Mb antara dua persilangan yang diamati pada 3026 meiosis jantan yang digunakan dalam penelitian ini [22]. Namun, dalam tiga kasus, persilangan dan konversi hanya berjarak beberapa megabase, jarak terdekat adalah 1,12 Mb. Kami menyimpulkan bahwa proses interferensi genetik yang membatasi kedekatan persilangan, satu sama lain, tidak membatasi kedekatan persilangan dan konversi non-persilangan. Temuan kami sesuai dengan kurangnya interferensi antara crossover dan konversi non-crossover yang awalnya ditemukan dalam ragi [43].


Efek testosteron pubertas pada hippocampus yang sedang berkembang

Periode perkembangan kedua di mana hormon steroid dapat memberikan efek pengorganisasian pada otak adalah selama masa pubertas, yang didefinisikan sebagai periode remaja yang ditandai dengan peningkatan tajam steroid gonad yang bersirkulasi. Hasil paling penting dari pubertas adalah aktivasi substrat saraf yang terdiferensiasi secara seksual oleh steroid gonad untuk meningkatkan perilaku reproduksi. Namun, sirkuit yang memediasi perilaku sosial dan kognitif juga dibentuk dengan cara yang berbeda secara seksual selama waktu ini melalui berbagai mekanisme seluler (lihat [133, 134], untuk ditinjau). Bukti bahwa fungsi hipokampus dan neurofisiologi keduanya dimodulasi dan diprogram oleh androgen pubertas terlihat pada penelitian pada hewan dan manusia.

Studi pencitraan longitudinal pada anak-anak umumnya tidak menemukan perbedaan jenis kelamin prapubertas dalam ukuran atau morfologi hipokampus, tetapi volume hipokampus yang lebih besar pada anak laki-laki selama masa pubertas dan remaja, ketika dikoreksi untuk total volume intrakranial [135.136.137.138.139.140]. Namun, dalam hal lintasan pertumbuhan relatif antara laki-laki dan perempuan, data tersebut tampaknya bertentangan. Sementara beberapa penelitian menunjukkan peningkatan paralel dalam volume hipokampus selama masa pubertas pada anak laki-laki dan perempuan [138, 141], yang lain menunjukkan lintasan pertumbuhan yang berbeda secara seksual, di mana volume hipokampus meningkat terus dengan bertambahnya usia dan pubertas pada wanita, tetapi pertumbuhan melambat pada pria selama pubertas akhir. [137, 139, 142, 143]. Ini mungkin menunjukkan respons yang berbeda secara seksual terhadap steroid gonad di hipokampus, atau mungkin menunjukkan efek bifasik androgen, di mana peningkatan kadar mendorong lintasan pertumbuhan positif, tetapi kadar tinggi, seperti yang ditemukan dalam sirkulasi pria pubertas akhir, memiliki dampak negatif pada pertumbuhan. Hal ini didukung oleh data dari Wierenga et al. [140], yang mengkorelasikan testosteron yang bersirkulasi tinggi pada wanita remaja dengan pertumbuhan hipokampus yang lebih lambat. Selain itu, sementara lintasan pertumbuhan hipokampus diprediksi dengan memajukan status pubertas pada laki-laki, pada remaja perempuan volume hipokampus tidak sangat terkait dengan status pubertas, melainkan diprediksi oleh usia [144] atau kadar testosteron yang bersirkulasi [139, 140, 142 , 145]. Dukungan lebih lanjut untuk peran langsung androgen dalam menentukan perbedaan jenis kelamin dalam volume hipokampus selama masa remaja ditemukan selama adrenarche, yang ditandai dengan peningkatan androgen yang diturunkan dari adrenal dan di mana testosteron yang bersirkulasi lebih tinggi dikaitkan dengan volume hipokampus yang lebih besar pada anak perempuan [145].

Pola serupa dari efek testosteron selama pubertas terlihat secara fungsional. Pada remaja, respons terhadap wajah ketakutan atau kinerja pada tugas memori yang bergantung pada konteks secara positif terkait dengan aktivasi hipokampus. Kinerja tes dan aktivasi hipokampus keduanya diprediksi oleh tahap perkembangan pubertas pada anak laki-laki dan perempuan, namun pada anak perempuan, kekuatan prediksi tahap pubertas hampir seluruhnya disebabkan oleh kadar testosteron yang bersirkulasi, dan bukan usia atau tahap pubertas [146, 147] . Pada laki-laki, aktivasi hipokampus selama pemrosesan emosional secara signifikan lebih besar pada anak laki-laki yang memiliki pubertas dini laki-laki familial, dibandingkan dengan anak laki-laki yang tidak terpengaruh pada usia yang sama [148].

Mungkin bukti yang paling meyakinkan untuk peran androgen pubertas dalam pematangan hipokampus adalah studi pencitraan pada remaja dengan sindrom Klinefelter. Anak laki-laki aneuploid dengan lebih dari satu kromosom X memulai pubertas tetapi kekurangan androgen [149, 150] dan memiliki volume materi abu-abu hipokampus yang lebih kecil daripada anak laki-laki yang biasanya berkembang [151, 152]. Pengobatan dengan analog testosteron selama masa remaja menormalkan volume hipokampus pada pasien Klinefelter [153], menunjukkan bahwa steroid testis, dan bukan pelengkap kromosom seks, adalah pendorong utama pematangan hipokampus selama masa remaja. Terlepas dari ketidakmungkinan percobaan fungsional langsung pada manusia, apa yang muncul adalah bahwa androgen memiliki peran utama dalam mengarahkan pematangan hipokampus remaja, dan tingkat testosteron yang bersirkulasi merupakan titik awal yang penting untuk diferensiasi seksual wilayah otak ini selama masa pubertas pada keduanya. jenis kelamin. Meskipun peran serupa untuk steroid ovarium selama masa pubertas tidak didukung oleh data pencitraan pada manusia, peran estradiol yang diturunkan dari otak di otak remaja, mirip dengan periode perinatal pada hewan pengerat, tidak dapat dikesampingkan [154]. Sel darah perifer dari remaja pra dan pascapubertas menunjukkan pola metilasi spesifik wanita yang muncul selama pubertas untuk gen yang terlibat dalam pensinyalan androgen dan yang proksimal terhadap elemen respons estrogen [155], yang menunjukkan bahwa peningkatan steroid ovarium selama pubertas mungkin secara epigenetik memprogram respon terhadap androgen pada anak perempuan.

Ada relatif sedikit penelitian yang menjelaskan mekanisme seluler potensial yang memediasi efek testosteron pubertas pada perkembangan hipokampus. Data dari kera rhesus menunjukkan peran testosteron remaja dalam mengatur kelangsungan hidup dan diferensiasi sel di hipokampus, karena pengebirian pada pubertas dini meningkatkan kelangsungan hidup dan pematangan neuron granula di dentate gyrus, sementara tidak ada perubahan dalam proliferasi sel [156]. Perubahan dalam penalaran spasial dan tugas memori melibatkan perubahan dalam plastisitas sinaptik, dan androgen memainkan peran penting dalam hal ini pada hippocampus dewasa [21, 157]. Ada juga bukti bahwa androgen memodulasi plastisitas sinaptik hipokampus selama masa remaja. Tikus jantan mengalami hilangnya sinapsis tulang belakang dendritik di subregion hipokampus CA1 selama masa pubertas, efek sebagian besar dibalik oleh gonadektomi [158], meskipun gonadektomi prapubertas tidak mencegah hilangnya sinapsis yang serupa pada tikus betina [159]. Secara fungsional, tikus jantan dewasa telah mengurangi memori sosial dibandingkan dengan remaja, bertepatan dengan pergeseran dari potensiasi jangka panjang ke depresi sebagai respons terhadap stimulasi di wilayah CA1 hippocampus. Baik gonadektomi dan antagonis reseptor androgen pada awal pubertas, tetapi tidak kemudian pada masa remaja, mencegah pergeseran perkembangan ke depresi jangka panjang dan meningkatkan memori sosial pada orang dewasa [160]. Sementara data ini menunjukkan peran organisasi untuk androgen pubertas pada pria, apakah ini benar-benar respons yang dibedakan secara seksual tidak jelas, karena perawatan komparatif menggunakan pria dan wanita tidak dimasukkan dalam penelitian ini. Menariknya, efek seluler dari pensinyalan androgen pada hipokampus remaja ini berlawanan dengan efek pada orang dewasa, di mana androgen meningkatkan proliferasi dan kelangsungan hidup sel di dentate gyrus [19], dan sinaptogenesis di tanduk Ammon [21, 161].


Metode

Bahan tanaman dan isolasi DNA

Tiga populasi pemetaan bi-parental dari Actinidia digunakan untuk mempelajari tingkat rekombinasi sepanjang kromosom 25. Pemetaan populasi I adalah keluarga pemetaan bi-parental interspesifik A. rufa × A. chinensis var. chinensis (A, 'MT570001' × 'Guihai No4') [22]. Pemetaan populasi II adalah diploid intraspesifik A. chinensis var. chinensis keluarga dikembangkan dari persilangan antara 'Hort16A' dan induk jantan P1. Pemetaan populasi III juga merupakan diploid intraspesifik A. chinensis var. chinensis keluarga yang berasal dari betina dari benih dari provinsi Henan, dan tetua laki-laki dari aksesi benih dari provinsi Guangxi, Cina [21].

Bibit dari pemetaan populasi II dibesarkan dalam kultur jaringan dan 236 individu dipilih untuk genotipe. Jaringan daun muda yang diperluas, dengan berat sekitar 100 mg, dipanen dan disimpan pada suhu -80 °C dengan pembekuan cepat dalam nitrogen cair. Ekstraksi DNA genom dilakukan dengan menggunakan metode CTAB [51]. Kuantifikasi DNA dilakukan dengan menggunakan analisis fluorometrik Qubit™.

Genotyping-by-sequencing (GBS), pemanggilan varian dan pemilihan penanda polimorfisme nukleotida tunggal (SNP)

Metode untuk mengembangkan perpustakaan GBS populasi II diikuti [52], dimodifikasi dengan menggunakan bamHI untuk langkah pencernaan restriksi. Pustaka secara individual diperkuat dan persiapan yang berhasil diverifikasi dengan analisis alikuot dengan elektroforesis gel agarosa, sebelum mengumpulkan amplikon sebelum pengurutan [53]. Pustaka yang disiapkan dari 236 genotipe diurutkan lebih dari 5 jalur menggunakan Illumina™ HiSeq2000 dalam mode ujung tunggal, dengan setiap jalur menghasilkan lebih dari 200 juta pembacaan 100 bp ujung tunggal. Dua pelat perpustakaan (192 genotipe) diurutkan lebih dari 2 jalur dan setengah pelat (44 genotipe) diurutkan lebih dari 1 jalur. Pemanggilan SNP dilakukan menggunakan pipa TASSEL yang dipandu referensi pada Red5 (versi PS1.1.68.5 [54], versi sebelumnya dari genom yang diterbitkan [55]) dan genom referensi 'Hongyang' [56]. SNP disaring pada kriteria penyaringan 0,7 untuk cakupan di semua genotipe, menghasilkan

44-50 K situs SNP dari setiap genom di 29 pseudokromosom dan perancah yang tidak ditetapkan dalam grup tautan Chr 30. Penanda SNP didekonvolusi untuk setiap orang tua menggunakan kriteria berikut. Pertama, penanda SNP yang dipilih adalah heterozigot (ab) pada salah satu induk dan homozigot (aa) pada induk lainnya dan sebaliknya. Ini menghasilkan satu set penanda yang secara teoritis akan terpisah sebagai 1:1 < ab×aa> (pseudo-testcross) dan unik untuk setiap tetua. Ini digunakan untuk konstruksi peta hubungan genetik jantan dan betina secara individual.

Konstruksi peta genetik

Peta genetik menggunakan penanda 'Hort16A' dan P1 SNP dibuat menggunakan Joinmap3® (www.kyazma.nl). Data penanda SNP diproses di JoinMap menggunakan format 'CP' untuk struktur populasi. Grup linkage dikembangkan menggunakan pengaturan default untuk pengelompokan dengan modifikasi, termasuk: a) kisaran ambang batas untuk logaritma Independen (basis 10) odds (LOD) mulai dari skor LOD 10 hingga 20 dan, b) penggunaan algoritma pemetaan regresi .

Tingkat rekombinasi sepanjang kromosom

Posisi fisik penanda SNP yang terpisah pada peta genetik diplot terhadap lokasi fisik SNP pada pseudomolekul menggunakan R 3.3.0 (https://www.R-project.org) dalam dua populasi, interspesifik Actinidia rufa × A. chinensis var. chinensis ('MT57001' × 'Guihai No4') pemetaan populasi I dan intraspesifik A. chinensis var. chinensis ('Hort16A' × P1) pemetaan populasi II.

Pemisahan alel mikrosatelit dalam SDR

Pola pewarisan penanda SSR dalam SDR diselidiki secara intraspesifik A. chinensis var. chinensis pemetaan populasi yang dijelaskan sebelumnya [20]. Dua puluh satu penanda mikrosatelit dipilih untuk analisis, delapan belas dari amplifikasi ini dari dalam terminal 6 Mb kromosom 25, tiga sisanya diperkuat dari bagian distal.Orang tua dan delapan puluh tujuh keturunan dari populasi pemetaan ini disaring dengan penanda ini dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan sebelumnya [57]. Urutan primer dan suhu annealing ini diberikan dalam file tambahan 1: Tabel S1. Berdasarkan pola pemisahan alel dari penanda yang sepenuhnya informatif, informatif-wanita dan informatif-pria, alel dikelompokkan menjadi salah satu dari empat kelompok tergantung pada kromosom dari mana mereka berasal yaitu kelompok 1 berasal dari kromosom X1, kelompok 2 berasal dari kromosom X2 (diwariskan dari induk betina), kelompok 3 berasal dari X3, dan kelompok 4 dari Y1 (diwariskan dari induk jantan).

Penyelarasan urutan seluruh genom, pemanggilan varian, dan analisis kekerabatan

Adaptor dan sekuens yang berkualitas rendah atau tidak ditentukan dari sekuens seluruh genom Illumina sisipan pendek disaring dan dipotong menggunakan fastq-mcf (toolkit fastx, versi 0.0.13) [58]. Pembacaan berpasangan pada cakupan sekitar 30x dipetakan ke genom 'Hongyang' [56] menggunakan bwa-mem 0.7.15 [59]. Panggilan varian dilakukan menggunakan Freebayes 1.1.0 [60], di jendela 1-Mb. File Format Panggilan Varian (VCF) difilter menggunakan varian biallelik tanpa data yang hilang menggunakan pipa vcflib (https://github.com/vcflib/vcflib) berikut:

vcfbiallelic | vcffilter -f ‘NS = 14 & QUAL > 30 & SAR > 3 & PAIRED > 0.8 & SAF > 3.

File VCF bertahap menggunakan Beagle 4.0 dan nilai default [61]. Pertama, Tajimas Pi dan koefisien kekerabatan dihasilkan untuk setiap jendela 1-Mb pseudochromosome 25 menggunakan vcftools 0.1.14 [62] dan kekerabatan ditentukan menggunakan opsi vcftools relatedness2 [63]. Tingkat peluruhan linkage disequilibrium (LD) ditentukan dalam jendela 1-Mb menggunakan PopLDDecay (https://github.com/BGI-shenzhen/PopLDdecay). Peluruhan LD dalam setiap jendela diringkas sebagai median R2 dalam sub-interval 1 kb–10 kb.

Persiapan kromosom

Genotipe betina diploid A. chinensis var. chinensis digunakan untuk penelitian ini, CK51_05, adalah induk betina dari pemetaan populasi III yang sebelumnya digunakan untuk membuat peta genetik di A. chinensis var. chinensis [21]. Kuncup bunga muda pada berbagai tahap dikumpulkan dan segera dimasukkan ke dalam etanol 3: 1: asam asetat dan disimpan pada suhu 4 ° C setidaknya selama satu hari. Jika kuncup akan disimpan lebih dari dua minggu, mereka dipindahkan ke 70% v/v etanol dan disimpan pada 20 °C sampai diperlukan.

Kuncup bunga yang mengandung meiosit pada stadia pakiten diidentifikasi dengan meremas antera dari masing-masing orcein FLP (formo:lacto:propiono) dan mengamati stadia meiosis. Setelah tunas di pachytene telah diidentifikasi, preparasi kromosom dibuat mengikuti metode Andras SC, Hartman TP, Marshall JA, Marchant R, Power JB, Cocking EC dan Davey MR [64], menggunakan sisa kepala sari di setiap tunas dan dimodifikasi untuk menggunakan kepala sari daripada ujung akar. Anter dihidrolisis dalam 1 M HCl pada 37 ° C selama 15-20 menit dan kemudian dicerna selama 80 menit dalam campuran enzim berikut: 4% (w/v) Onozuka R10 selulase (Merck 102,321), 4% (b/v) selulase (Sigma C-9442), 2% (b/v) pectoylase (Sigma P-3026) dan 1% (b/v) cytohelicase (Sigma C -8274) dilarutkan dalam buffer sitrat 0,01 M pH 4,5. Teknik drop Felsenstein J [65] dan Henegariu O, Heerema NA, Lowe Wright L, Bray-Ward P, Ward DC dan Vance GH [66] kemudian digunakan untuk mempersiapkan penyebaran kromosom.

Konstruksi dan penyaringan perpustakaan BAC

Pustaka DNA BAC genom dari A. chinensis var. chinensis CK51_05 disiapkan oleh Bio S&T, Quebec, Kanada dan dicetak pada 23 filter nilon dalam konfigurasi pencetakan 4 × 4. Gen-gennya ndhA (NADH-dehidrogenase subunit A) dan cox2 (sitokrom c oksidase) dipekerjakan untuk memperkirakan kontaminasi dari kloroplas dan mitokondria, masing-masing. Hanya 0,6% dari perpustakaan BAC yang berisi DNA organel. Dari sampel 309 klon BAC, kami menentukan ukuran sisipan rata-rata menjadi 71,32 ± 46,15 kb dan 30% dari sampel klon BAC berisi sisipan besar 80-260 kb.

Probe reaksi berantai polimerase (PCR) dikembangkan dari penanda non-polimorfik yang berasal dari penanda SmX terkait seks [67], dan dua penanda genetik yang mengapit lokus seks (Ke225 dan udkac096) [21] digunakan untuk mengidentifikasi SDR betina induk. Probe PCR yang dimurnikan diberi label non-radioaktif dengan digoxigenin-11-dUTP (Roche Diagnostics), dihibridisasi pada 65 °C semalaman dan dideteksi seperti yang ditentukan [68]. Klon BAC yang sesuai diisolasi dan klon terkecil untuk masing-masing dari tiga penanda dipilih dan diberi label dengan biotin dengan terjemahan nick (Roche Diagnostics). Ketiga klon tersebut adalah 47F17 - mengandung Ke225 (59,7 kb), 180D13 - mengandung SmX (49,3 kb), dan 156B2 - mengandung udkac096 (85,2 kb).

Hibridisasi in situ fluoresen (FISH)

Prosedur FISH mengikuti metode yang diterbitkan sebelumnya [64], dengan beberapa modifikasi. Secara singkat, probe (50-100 ng) dilarutkan dalam 2X SSCP (0,3 M NaCl, 0,03 M natrium sitrat, 0,04 M natrium dihidrogen fosfat, pH 6,5), 50% formamida dan 10% dekstran sulfat dan didenaturasi pada 85 °C selama sepuluh menit. Tiga puluh L campuran hibridisasi ini ditambahkan ke setiap slide dan slide ditutup dengan kaca penutup plastik. Preparat didenaturasi selama 5 menit dalam 0,15 M NaOH dalam etanol 70% dan kemudian didehidrasi melalui rangkaian etanol dingin (70, 85, dan 96% masing-masing selama 3 menit). Inkubasi pada 37 °C selama 24 jam sebelum pencucian dalam 2X SSC (0,3 M NaCl, 0,03 M natrium sitrat) pada 42 °C, diikuti oleh dua pencucian ketat 0,2X SSC masing-masing selama 15 menit pada 42 °C (Ketegangan

68%), dan pencucian akhir dalam buffer deteksi (0,1 M Tris, 0,15 M NaCl, pH 7,5) selama 5 menit pada suhu kamar. Probe dideteksi menggunakan 50 ng/μL cy3-strepavidin conjugate (Sigma), 5% (w/v) bovine serum albumin (Sigma) dalam buffer deteksi selama 60 menit pada suhu 37 °C. Slide kemudian dicuci dua kali dalam buffer deteksi yang mengandung 0,05% (v/v) Tween® 20 selama 15 menit dan preparat kromosom diwarnai selama 5 menit dalam 1 mM 4′,6-diamidino-2-phenylindole, dihydrochloride (DAPI) (Sigma) dalam 1X PBS pH 7,4 dan dipasang pada 40 L larutan pemasangan (0,2% (v/v) 1, 4-diazabicyclo-[2.2.2]oktana (DABCO) (Sigma), 50% (v/v) gliserol dalam 1X PBS pH 7,4). Setelah penyimpanan pada suhu 4 ° C selama 2-3 hari sebelum pengamatan, penyebaran kromosom diamati dengan mikroskop cahaya Olympus Vanox AHT3 menggunakan epi-fluoresensi, dan gambar diambil dengan kamera digital RS Photometrics CoolSNAP. Dua gambar ditangkap per sel, pada panjang gelombang eksitasi 358 nm dan 550 nm. Seluruh gambar kemudian dimanipulasi menggunakan Adobe® Photoshop Versi 6.0. Pengukuran kromosom dilakukan dengan menggunakan aplikasi komputer MicroMeasure versi 3.3 [69].


Seleksi Pada Sel Seks Mendukung Kesenjangan Gender Rekombinasi

Jantan dan betina dari spesies yang sama bisa sangat berbeda. Merak mondar-mandir dengan bulu mencolok untuk menarik pasangan, sementara burung merak berbaur dengan lingkungan mereka dengan warna yang lebih lembut. Tetapi perbedaan tidak selalu sejelas atau mudah dijelaskan seperti dalam contoh klasik ini. Bahkan jumlah perombakan genetik yang berlangsung selama produksi telur dan sperma berbeda antara jantan dan betina di sebagian besar spesies. Alasan evolusi untuk ini telah menghindari peneliti sejak fenomena ini awalnya ditemukan pada lalat buah, ulat sutra Cina, dan amphipod hampir 100 tahun yang lalu.

Keragaman genetik di antara organisme dipromosikan ketika informasi genetik diatur ulang selama meiosis, proses pembelahan sel yang menghasilkan sperma dan telur (umumnya disebut gamet). Selama perombakan genetik ini, pasangan kromosom tumpang tindih, membentuk struktur yang disebut chiasmata (&ldquocrosses&rdquo dalam bahasa Yunani), dan bergabung kembali secara fisik. Proses ini tidak hanya menciptakan keragaman, tetapi juga merupakan contoh keragaman & laju rekombinasi yang bervariasi antar kromosom, jenis kelamin, dan spesies.

Hipotesis awal abad ke-20 untuk menjelaskan perbedaan jenis kelamin dalam rekombinasi mengusulkan bahwa rekombinasi dikendalikan dalam sepasang kromosom seks yang tidak sama (X dan Y, misalnya) dan bahwa penekanan meluas ke kromosom lainnya. Di bawah gagasan ini, jenis kelamin dengan kromosom seks yang berbeda (XY bukannya XX, misalnya) harus menjadi salah satu dengan jumlah rekombinasi paling sedikit di semua kromosom. Namun itu tidak selalu terjadi. Beberapa spesies cacing pipih hermafrodit, misalnya, kekurangan kromosom seks sama sekali tetapi masih menunjukkan perbedaan yang mencolok dalam tingkat rekombinasi jantan dan betina. Pada satu genus salamander, perombakan lebih banyak terjadi secara tak terduga pada jenis kelamin dengan dua kromosom seks yang berbeda.

Dalam sebuah studi baru yang menganalisis kumpulan data terbaru dari 107 tumbuhan dan hewan, Thomas Lenormand dan Julien Dutheil memperkuat argumen menentang hipotesis penekanan rekombinasi dengan menunjukkan bahwa pada spesies dengan kromosom seks, jenis kelamin dengan dua kromosom seks yang berbeda tidak selalu memiliki tingkat rekombinasi yang berkurang. . Selain itu, mereka menemukan bahwa, sebagai suatu sifat, perbedaan jenis kelamin dalam tingkat rekombinasi tidak jauh lebih mirip antara dua spesies dalam genus yang sama daripada antara dua spesies dalam genus yang berbeda, menunjukkan bahwa perbedaan tersebut berkembang dengan cepat.

Hipotesis alternatif menunjukkan bahwa seleksi seksual mungkin memainkan peran dalam perbedaan rekombinasi. Keberhasilan reproduksi di antara laki-laki sering sangat dipengaruhi oleh seleksi, sehingga mencampur kombinasi genetik yang berhasil pada laki-laki bisa menjadi kontraproduktif evolusioner. Tetapi dalam penelitian sebelumnya, seleksi seksual tidak terkait dengan variasi dalam tingkat rekombinasi.

Menempatkan twist baru pada hipotesis ini, Lenormand dan Dutheil menyadari bahwa seleksi tidak selalu terbatas pada tahap dewasa dan bahwa perbedaan seleksi antara telur atau sperma mungkin membantu menjelaskan perbedaan rekombinasi antara jenis kelamin. Para penulis beralasan bahwa lebih banyak kesempatan untuk seleksi pada sperma daripada telur harus sesuai dengan lebih sedikit rekombinasi selama sperma daripada produksi telur (dan sebaliknya), konsisten dengan gagasan bahwa kombinasi genetik seleksi yang bertahan harus tetap lebih utuh pada jenis kelamin yang mengalami seleksi terkuat di tahap gametik.

Meskipun gamet jantan mungkin diharapkan berada di bawah seleksi yang lebih kuat di banyak spesies, pada pinus sejati tampaknya gamet betina. Ovul bersaing satu sama lain untuk sumber daya selama satu tahun penuh sebelum dibuahi, dan, memang, dari analisis dataset, produksi ovula melibatkan tingkat rekombinasi yang rendah dibandingkan dengan serbuk sari jantan dalam kelompok ini. Pada jantan, peluang kompetisi serbuk sari secara tidak langsung diperkirakan dengan menggunakan tingkat pembuahan sendiri. Para penulis berasumsi bahwa butiran serbuk sari yang bersaing untuk ovula tanaman yang membuahi sendiri akan serupa secara genetik dan karenanya mengalami lebih sedikit seleksi. Sekali lagi, dalam analisis, seleksi rendah berkorelasi dengan lebih sedikit rekombinasi dalam produksi gamet betina, seperti yang diperkirakan.

Apakah seleksi di antara telur dan sperma merupakan kekuatan evolusi yang menghasilkan variasi berbasis jenis kelamin dalam pengocokan genetik? Dengan menunjukkan bahwa perbedaan dapat dipengaruhi oleh seleksi gamet pada tumbuhan, penelitian ini telah menambah kejelasan pada pengamatan yang kontradiktif.

Kutipan: Lenormand T, Dutheil J (2005) Perbedaan rekombinasi antara jenis kelamin: Peran untuk seleksi haploid. PLoS Biol 3(3): e63.


Hermafrodit

Signifikansi Adaptif dari Memiliki Dua Rute Menuju Kebugaran

Bisa dibilang perbedaan terbesar antara gonochorists dan hermaphrodites adalah bahwa pada yang terakhir setiap individu memiliki (setidaknya berpotensi) akses ke rute pria dan wanita untuk kebugaran ( Gambar 1 ). Saat ini tidak jelas apakah evolusi anisogami awalnya mengarah ke gonochorism atau hermafroditisme ( Schärer dkk., 2014 ), dan jawabannya mungkin tergantung pada kelompok organisme tertentu. Meskipun demikian, banyak model yang ada untuk evolusi anisogami membuat asumsi yang mengarah pada evolusi gonochorism (misalnya, Lehtonen dan Kokko, 2011 Parker, 2011 ), sehingga memperluas basis teori ini tetap menjadi tantangan yang signifikan (seperti halnya melakukan pekerjaan empiris di kelompok yang masih ada di mana evolusi anisogami yang sedang berlangsung dapat dipelajari). Dari perspektif hermafrodit, dapat dikatakan bahwa gonokoris adalah kasus khusus, di mana beberapa individu telah kehilangan (atau menyerah) kemampuan mereka untuk bereproduksi melalui salah satu dari dua rute, dan aspek penting dari memahami hermafroditisme adalah memahami kondisi di mana mungkin atau mungkin tidak menguntungkan bagi individu untuk mempertahankan dua rute menuju kebugaran.

Gambar 1 . Dua rute menuju kebugaran dalam hermaprodit. Dalam hermafrodit, kelangsungan hidup, kesuburan, dan keberhasilan kawin akan sering berkontribusi pada kebugaran secara terpisah melalui fungsi seks pria dan wanita. Namun demikian, kita dapat mengharapkan efek umpan balik yang penting antara komponen kebugaran yang berbeda ini, hanya beberapa di antaranya yang diilustrasikan di sini. Misalnya, keberhasilan kawin dalam satu fungsi seks dapat berdampak pada keberhasilan reproduksi dalam fungsi seks lainnya (disebut efek lintas-seks tanda panah), seperti yang dapat terjadi jika perkawinan timbal balik sehingga perkawinan tambahan dalam peran laki-laki secara otomatis sesuai dengan lebih perkawinan dalam peran perempuan, dengan konsekuensi yang berpotensi negatif (lihat Anthes dkk., 2010 untuk pembahasan lebih lanjut). Perhatikan juga bahwa untuk penyederhanaan hanya satu komponen fekunditas yang telah diplot, tetapi komponen ini dapat dipecah lagi menjadi komponen jantan dan betina dan komponen ini sering kali saling bertentangan karena pertukaran alokasi jenis kelamin.

Dimodifikasi dari Schärer, L., Janicke, T., Ramm, S. A., 2014. Konflik seksual pada hermafrodit. Perspektif Pelabuhan Mata Air Dingin dalam Biologi doi: 10.1101/cshperspect.a017673, berdasarkan angka asli untuk gonochrists di Arnqvist dan Rowe (2005) .

Pemikiran saat ini tentang evolusi hermafroditisme sekuensial menganggap bahwa fungsi pria dan wanita mungkin memiliki ukuran tubuh optimal yang berbeda, sehingga seorang individu dapat memaksimalkan kebugaran totalnya dengan terlebih dahulu menunjukkan satu jenis kelamin dan kemudian beralih ke yang lain ('model ukuran-keuntungan' Ghiselin, 1969 Gambar 2). Dinyatakan lebih luas, model ukuran-keuntungan memprediksi bahwa seorang individu harus ingin mengubah jenis kelamin setiap kali dapat meningkatkan 'nilai reproduksi' dengan melakukannya, menekankan bahwa faktor-faktor sosial dan ekologi ikut bermain dalam menentukan strategi perubahan jenis kelamin yang optimal (Warner , 1975, 1988 Charnov, 1982 Munday dkk., 2006 ). Kami mempertimbangkan alasan model ukuran-keuntungan secara lebih rinci di Bagian 'Kompetisi Lokal dan Alokasi Jenis Kelamin,' dan kemudian memberikan contoh di Bagian 'Seks dalam Hermafrodit Berurutan' di bawah ini.

Gambar 2 . Model ukuran-keuntungan untuk hermafroditisme sekuensial. Jika kebugaran yang diharapkan kembali beroperasi baik sebagai laki-laki atau perempuan berubah diprediksi dengan ukuran (atau usia), ini mungkin – asalkan fisiologis mungkin dan biaya melakukannya tidak terlalu tinggi (lihat Kazancıoğlu dan Alonzo, 2009). – mendukung strategi reproduksi yang melibatkan perubahan jenis kelamin. (a) Protogini (perubahan jenis kelamin dari betina ke jantan) disukai ketika hubungan antara ukuran dan fekunditas lebih dangkal untuk betina daripada jantan, misalnya, karena jantan besar lebih berhasil menguasai wilayah di mana mereka dapat kawin dengan banyak betina. . (b) Sebaliknya, jika hubungan ukuran-fekunditas lebih curam untuk betina, misalnya, karena betina yang lebih besar lebih subur, sedangkan ukuran jantan relatif tidak penting untuk fekunditasnya, ini mungkin mendukung protandry (jantan ke betina). perubahan jenis kelamin).

Dimodifikasi dari Munday, P. L., Buston, P. M., Warner, R. R., 2006. Keragaman dan fleksibilitas strategi perubahan jenis kelamin pada hewan. Tren Ekologi &amp Evolution 21, 89–95.

Untuk hermafrodit simultan, manfaat seksualitas ganda dapat berasal dari jaminan reproduksi ketika tingkat pertemuan calon pasangan rendah, misalnya di bawah kepadatan populasi yang rendah (Ghiselin, 1969 Schärer, 2009). Berbeda dengan gonochorists, untuk hermafrodit simultan setiap ditemui sejenis adalah pasangan kawin potensial (Tomlinson, 1966). Selain itu, bahkan tanpa akses sama sekali ke pasangan kawin, menunjukkan kedua jenis kelamin secara bersamaan – atau dalam urutan singkat, seperti di beberapa Caenorhabditis nematoda – memiliki manfaat tambahan dengan memungkinkan pembuahan sendiri (Charlesworth dan Morgan, 1991 Jarne dan Charlesworth, 1993 Jarne dan Auld, 2006). Namun, hermafroditisme simultan jelas tidak terbatas hanya pada organisme yang terjadi pada kepadatan rendah, dan lebih umum lagi, sistem seksual ini diharapkan stabil setiap kali ada pengembalian kebugaran yang semakin berkurang pada investasi ke salah satu fungsi seks (Charnov, 1982 Schärer, 2009 ), sebuah argumen yang kami kembangkan lebih lengkap di Bagian 'Persaingan Lokal dan Alokasi Jenis Kelamin'.

Sementara penjelasan adaptif untuk hermafroditisme ini tidak diragukan lagi penting dalam memahami bagaimana ia dapat berkembang, distribusi taksonomi saat ini dari sistem seksual yang berbeda di antara hewan juga mengungkapkan tingkat inersia filogenetik yang kuat (lihat Renner dan Ricklefs, 1995 untuk data tentang tumbuhan). Sementara beberapa kelompok (hampir) seluruhnya hermafrodit (misalnya, cacing pipih, cacing panah, dan gastrotrichs), ada kelompok lain yang (hampir) seluruhnya gonochoristic (misalnya, serangga, nematoda, dan acanthocephalans), sementara kelompok lain menunjukkan lebih banyak variabel seksual. sistem (misalnya, coelenterates, polychaetes, dan moluska) (lihat juga Ghiselin, 1969 Schärer, 2009 Weeks, 2012 Collin, 2013 ).

Terlepas dari kondisi yang tepat di mana hermafroditisme disukai atau dipertahankan, begitu dua rute menuju kebugaran hadir pada individu yang sama, ini membuka kemungkinan untuk secara strategis memvariasikan jumlah sumber daya yang diinvestasikan ke dalam dua fungsi seks, baik dalam hal kuantitas keseluruhan. dan sehubungan dengan waktu selama riwayat hidup individu (yaitu, secara bersamaan vs berurutan). Ini adalah pertanyaan tentang 'alokasi seks', yang akan kita bahas selanjutnya.


Gonad adalah organ yang sangat labil di mana sinyal jantan dan betina bersaing untuk mendominasi embrio yang sedang berkembang.

Kontroversi baru-baru ini mengenai gender pelari Afrika Selatan Caster Semenya menggambarkan kompleksitas bagaimana seks ditetapkan pada manusia. Para ahli harus memutuskan apakah DNA, alat kelamin, atau hormon harus menjadi ciri yang menentukan. Meskipun ada kasus perempuan XX secara genetik dengan alat kelamin laki-laki dan sebaliknya, tiga pengidentifikasi jenis kelamin disejajarkan pada kebanyakan orang. Ini karena, pada manusia dan sebagian besar mamalia, jenis kelamin genetik (yaitu, apakah Anda XX atau XY) mengontrol perkembangan testis atau ovarium selama kehidupan janin, dan semua karakteristik seks sekunder (alat kelamin, otot, saluran kelamin) dikendalikan oleh hormon. dan sekret lain dari testis atau ovarium. 1

Pada banyak hewan, karakteristik seksual cukup plastis&mdasheven dalam kehidupan dewasa. Pada beberapa spesies ikan, yang diperlukan hanyalah pandangan sekilas.

Pada banyak hewan, karakteristik seksual cukup plastis—bahkan dalam kehidupan dewasa. Pada beberapa spesies ikan, yang diperlukan hanyalah pandangan sekilas, atau ketiadaan, untuk menyebabkan betina dewasa mengubah jenis kelaminnya dan menjadi jantan. Ketika jantan dominan menghilang dari pandangan sekolah, salah satu betina akan mengalami perubahan jenis kelamin, mengambil warna dan perilaku jantan alfa, dan transisi dari membuat telur menjadi sperma sebagai gantinya. Contoh yang lebih halus adalah spesies tahi lalat yang mempertahankan "ovotestes" dalam kehidupan dewasa, berubah dari karakteristik perempuan menjadi laki-laki dan kembali lagi, tergantung pada musim dan apakah lebih menguntungkan untuk tunduk atau untuk menghasilkan tingkat testosteron yang tinggi dan menunjukkan agresif. perilaku. 2

Artikel Terkait

Apa yang menyebabkan plastisitas seksual luar biasa yang terlihat pada banyak hewan? Mungkin itu adalah plastisitas yang melekat pada gonad. Untuk sebagian besar proses perkembangan, hanya ada satu hasil yang mungkin. Misalnya, primordium ginjal hanya dapat membuat ginjal, dan primordium paru-paru hanya dapat membuat paru-paru. Sebaliknya, gonad dapat berkembang menjadi testis atau ovarium. Pilihan ini, "penentuan jenis kelamin", terjadi selama kehidupan janin dan stabil setelahnya, tetapi pada hewan lain seperti beberapa ikan, pilihan ini dapat dipertimbangkan kembali nanti.

Perbedaan mencolok lainnya antara penentuan jenis kelamin dan proses perkembangan lainnya adalah bahwa gen yang mengontrol sebagian besar mekanisme perkembangan dilestarikan secara ketat di seluruh kerajaan hewan. Namun, mekanisme yang mengendalikan penentuan jenis kelamin tampaknya sangat bervariasi di seluruh dunia hewan. Pada beberapa hewan, jenis kelamin keturunan tergantung pada kepadatan populasi, sedangkan pada hewan lain, itu tergantung pada suhu. Manusia berkembang di dalam rahim, di mana mereka (sebagian besar) terlindung dari keanehan lingkungan. Mereka menggunakan mekanisme genetik untuk menentukan jenis kelamin berdasarkan kromosom X dan Y mereka. Tidak ada mekanisme pemersatu yang ditemukan yang mengontrol penentuan jenis kelamin di semua vertebrata, namun tampaknya tidak mungkin bahwa proses penting seperti itu tidak dilestarikan secara ketat pada tingkat tertentu.

Ketika saya memulai penelitian di lab saya sendiri, bagi saya tampaknya wawasan tentang masalah ini mungkin berasal dari pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana penentuan jenis kelamin terjadi pada tingkat biologi sel perkembangan organ. Bagaimana sel-sel gonad memutuskan untuk membentuk testis atau ovarium, dan bagaimana mekanisme yang berbeda dari penentuan jenis kelamin terlihat di seluruh kerajaan hewan mengatur proses ini? Pekerjaan terbaru dari lab saya dan banyak lainnya menunjukkan bahwa mungkin ada mekanisme dasar yang sama.

Bagi saya, ceritanya dimulai pada tahun 1991, dengan ditemukannya gen yang mengatur penentuan jenis kelamin pada mamalia. Saya mengingatnya sebagai minggu yang penting di lab Robin Lovell-Badge di National Institute for Medical Research di London, tempat saya menjadi postdoc. Kami memiliki jurnalis dan fotografer yang menempatkan kami dalam pose "ilmuwan sibuk" dan kru film memberi tahu kami tentang detail pekerjaan kami. Kami telah mengambil gen kandidat kami, tikus sory gen pada kromosom Y, dan memasukkannya ke dalam genom embrio tikus XX (betina), mengubahnya menjadi jantan. Dalam drama tentang eksperimen itu, satu surat kabar menampilkan kartun Minnie Mouse yang membalikkan jenis kelamin.

Dalam percobaan timbal balik, kami menunjukkan bahwa penghapusan sory gen dari kromosom Y embrio jantan menyebabkan hewan jantan XY secara genetik berkembang menjadi betina. 3 Bekerja sama dengan lab Peter Goodfellow di Imperial Cancer Research Fund (ICRF) di London (yang bekerja pada manusia SRY gene), kami berkunjung ke Kebun Binatang London untuk mengumpulkan sampel DNA dari kuda jantan dan betina, simpanse, kelinci, babi, sapi, dan harimau. Kami menemukan bahwa semua hewan ini membawa SRY gen pada kromosom Y mereka, yang mencerminkan konservasi luas mekanisme penentuan jenis kelamin ini pada mamalia. 4

Dengan sory bekerja di belakang saya, saya memulai lab saya sendiri di Duke University pada tahun 1993. Sementara kelompok lain yang keluar dari lab Lovell-Badge dan Goodfellow terus mengkarakterisasi sory gen dan gen lain segera hilir, saya ingin mempelajari mekanisme seluler paling awal yang memicu keputusan untuk mengembangkan testis atau ovarium, pada titik ketika faktor transkripsi SRY diekspresikan dalam gonad.

Tantangan pertama adalah membuat sistem di mana saya bisa mempelajari gonad saat mereka berkembang di lingkungan yang terkendali. Itu bukan tugas kecil untuk mencari tahu kondisi yang tepat untuk menjaga gonad tikus embrio tetap hidup dalam piring selama beberapa hari sementara mereka membuat keputusan nasib mereka.

Robin Lovell-Badge dan mantan post-doc-nya, Katarina Nordqvist, datang mengunjungi lab baru saya pada tahun 1995. Kami bertiga sangat tertarik untuk menguji gagasan lama bahwa populasi sel dari mesonefros—jaringan terdekat yang berhubungan erat dengan gonad pada tahap ini—bermigrasi ke dalam gonad. Kami membuat organ rekombinan dengan menggabungkan mesonefros yang membawa beta-galaktosidasegen yang membuat semua sel menjadi biru, dengan gonad "putih" yang tidak berlabel, dan mengkulturkan kedua bagian tersebut bersama-sama selama beberapa hari. Yang membuat kami senang, sel-sel biru dari mesonefros bermigrasi ke gonad yang tidak berlabel—tetapi hanya ke gonad XY jantan, tidak pernah ke gonad betina XX. Begitu berada di gonad jantan, sel-sel mesonefrik mengelilingi sory-mengekspresikan sel Sertoli dan membentuk korda testis, perubahan morfologis pertama yang menandakan komitmen terhadap perkembangan testis. 5

Kami dapat melihat bahwa sel telah bermigrasi, tetapi tidak jelas apakah itu benar-benar penting. Salah satu murid saya, Christopher Tilmann, merancang eksperimen untuk menguji pentingnya migrasi sel. Dia menempatkan penghalang membran antara mesonefros dan gonad yang dikultur, menunjukkan bahwa menghalangi sel-sel mesonefros bermigrasi mencegah langkah-langkah awal perkembangan testis. Kami bertanya-tanya apa yang akan terjadi jika kami menginduksi migrasi ke gonad XX—dapatkah kami membuatnya berkembang lebih seperti testis daripada ovarium?

Setelah banyak usaha yang gagal untuk menguji ide ini, akhirnya saya sadar bahwa kami dapat membuat kultur organ "sandwich". Kami akan menempatkan gonad betina XX yang sedang berkembang di antara gonad jantan XY di satu sisi dan mesonefros biru di sisi lain. Kami senang melihat bahwa sel-sel dari mesonefros melintasi gonad betina XX menuju gonad jantan XY. Sepanjang jalan, sel-sel yang bepergian ini menginduksi gonad betina yang sedang berkembang untuk mengaktifkan beberapa gen yang terkait dengan perkembangan jantan dan untuk membentuk struktur mirip jantan yang menyerupai korda testis — semua tanpa adanya master. sory gen. 6

Eksperimen ini dan eksperimen lainnya di lab secara bertahap mengubah cara kita memandang masalah penentuan jenis kelamin. Meskipun SRY terletak di puncak kaskade penentuan jenis kelamin pada mamalia, menjadi jelas bahwa jalur hilir SRY sangat penting dalam mengendalikan morfogenesis testis, dan tanpa testis, embrio mengembangkan semua karakteristik seks sekunder wanita.

Pada akhir 90-an kami telah mengidentifikasi beberapa proses perkembangan yang penting untuk perkembangan gonad, tetapi masih kekurangan gambaran yang jelas tentang gen yang mengendalikannya. Keberuntungan mengambil tangan ketika David Ornitz di Washington University Medical School menelepon untuk memberi tahu saya tentang tikus mutan. Seorang post-doc di labnya, Jenny Colvin, telah menghasilkan tikus yang tidak mampu memproduksi faktor pertumbuhan fibroblast 9 (FGF9). Tikus kurang Fgf9 meninggal saat lahir karena paru-paru mereka tidak dapat terbentuk dengan baik. Namun, Jenny memperhatikan bahwa semua embrio berkembang sebagai betina. Ini adalah temuan yang sangat menarik karena menyarankan bahwa Fgf9 adalah salah satu gen yang mengontrol proses perkembangan penting untuk perkembangan testis. Sementara SRY — faktor transkripsi — hanya dapat bekerja pada sel yang mengekspresikan protein, FGF9 adalah protein yang disekresikan dan bertindak sebagai molekul pensinyalan ke sel-sel di dekatnya. Kedengarannya seperti itu mungkin hanya semacam sinyal yang mengontrol proliferasi atau menarik migrasi sel dari mesonefros.

Pekerjaan lebih lanjut di lab saya menunjukkan bahwa selama tahap bipotensial perkembangan gonad—sebelum keputusan nasib kritis—Fgf9 diekspresikan dalam gonad XX dan XY. Tapi setelah sory diungkapkan, Fgf9 diatur secara kuat pada gonad jantan XY, dan diatur ke bawah pada gonad betina XX. Pada gonad jantan XY yang kekurangan Fgf9, perkembangan testis benar-benar terhambat dan beberapa aspek perkembangan ovarium dapat dideteksi (lihat grafik di bawah).

Karena FGF9 adalah faktor yang disekresikan, kami bertanya-tanya apa yang akan terjadi jika kami menambahkannya ke media kultur untuk gonad betina. Yang membuat kami senang, FGF9 yang larut menginduksi sel mesonefrik untuk bermigrasi ke gonad betina XX, mendorong perkembangannya menuju jalur testis. 7,8

Semua indikator menunjuk pada gagasan bahwa Fgf9 memainkan peran penting dalam perkembangan testis. Tapi apa yang mengendalikan perkembangan wanita? Banyak peneliti wanita di lapangan sangat kesal, perkembangan wanita secara klasik disebut sebagai "jalur default"—menunjukkan proses pasif. Bagi kebanyakan dari kita, ini bukan ide yang menarik.

Bukti pertama untuk jalur wanita aktif datang pada tahun 1999, ketika kelompok Andy McMahon di Harvard menghasilkan tikus yang tidak mampu menghasilkan WNT4. Seperti FGF9, WNT4 adalah molekul pensinyalan yang disekresikan yang dapat memengaruhi sel di kejauhan. Pada tikus yang tidak memiliki Wnt4 gen, bahkan yang secara genetik betina XX, gonad berkembang dengan beberapa karakteristik testis. Misalnya, gonad XX dari mutan ini menunjukkan pola migrasi sel yang mirip dengan gonad XY dan, dalam perkembangannya, menghasilkan testosteron. 9,10 Ini sangat menarik karena konsisten dengan kasus yang dilaporkan dari manusia wanita XX secara genetik yang mengembangkan testis tanpa adanya SRY. Satu penjelasan yang disarankan untuk pasien ini adalah bahwa ada yang tidak beres dengan jalur penentu ovarium aktif mereka—jalur yang diperlukan untuk memblokir perkembangan testis.

Kami menemukan itu, seperti Fgf9, Wnt4 diekspresikan pada kedua jenis kelamin saat gonad masih bipotensial, tetapi diregulasi ke atas dalam gonad XX dan diregulasi ke bawah pada gonad XY tepat pada saat keputusan nasib gonad terjadi—kebalikan dari Fgf9 ekspresi.

Sekitar waktu ini, kami ingat sepotong bukti dari eksperimen kultur organ yang dilakukan sebelumnya di lab saya yang menunjukkan bahwa FGF9 dapat memblokir ekspresi Wnt4. Mungkinkah kedua jalur pensinyalan ini bertindak secara antagonis, mementaskan pertempuran jenis kelamin di gonad? Yuna Kim, mahasiswa pascasarjana lain di lab saya, merencanakan serangkaian eksperimen untuk menguji ide ini.

Peneliti lain telah menunjukkan bahwa peran utama SRY adalah untuk mengatur faktor transkripsi yang terkait erat, sox9. Berbagai percobaan menunjukkan bahwa SOX9 mampu menggantikan SRY dalam mengaktifkan perkembangan testis. Pertanyaannya adalah bagaimana WNT4 dan FGF9 masuk ke dalam cerita. Yuna menemukan bahwa FGF9 dan SOX9 memperkuat sinyal satu sama lain untuk membentuk jalur testis pada gonad XY. Dia menunjukkan itu ketika Fgf9 dihilangkan, gonad jantan XY beralih jenis kelamin dan mengaktifkan gen ovarium. Tetapi temuan kami yang paling menarik adalah ketika dia menemukan bahwa SOX9 dan FGF9 keduanya diatur ke atas dalam gonad betina XX ketika Wnt4 tidak hadir. Ini dengan jelas menunjukkan bagaimana jalur pria dapat diaktifkan pada wanita genetik XX, tanpa adanya sory gen—seperti yang diprediksi oleh pasien pria XX manusia itu. 11

Berdasarkan percobaan ini, kami mengusulkan model baru untuk penentuan jenis kelamin mamalia. Baik pada gonad primordial XX dan XY, Fgf9, sox9, dan Wnt4 semuanya diekspresikan secara bersamaan pada awal perkembangan, ketika nasib gonad masih belum ditentukan. Pada gonad XX, WNT4 mendominasi dan mematikan jalur testis. Namun, dalam gonad XY, SOX9 dan FGF9 mendapatkan dorongan ekstra dari SRY, yang memungkinkan mereka untuk mendominasi dan menekan WNT4.

Kerajaan hewan memiliki banyak cara untuk menentukan jenis kelamin, mulai dari kepadatan populasi dan isyarat perilaku pada ikan, hingga suhu pada kura-kura, buaya dan reptil lainnya, dan pengaruh hormonal pada banyak spesies bertelur. Namun, tentunya proses yang sama pentingnya dengan penentuan jenis kelamin harus dilestarikan pada tingkat tertentu.

Saya dan yang lain mulai curiga bahwa meskipun gen utama yang mengendalikan penentuan jenis kelamin bervariasi di antara spesies, mungkin yang dipertahankan adalah pola dasar dari sinyal antagonis—seperti yang telah kita lihat pada tikus dengan FGF9 dan WNT4. Mekanisme penentuan jenis kelamin mendasar ini dapat dengan mudah beroperasi sebagai respons terhadap perubahan genetik (seperti sory pada mamalia) atau isyarat lingkungan (seperti suhu pada kura-kura), selama keputusan awal diperkuat dan diperkuat oleh jalur hilir yang merekrut semua sel gonad ke satu rencana permainan. 12

Dalam upaya untuk belajar dari spesies lain, kami mulai bekerja dengan kura-kura penggeser bertelinga merah, yang menentukan jenis kelamin melalui suhu. Ketika telurnya diinkubasi pada 26 derajat Celcius, 100% menjadi jantan tetapi ketika diinkubasi pada 31 derajat, 100% menjadi betina. (Pada suhu di antaranya, rasio jenis kelamin campuran terjadi.) Kami telah mulai mengeksplorasi dasar seluler untuk perkembangan testis dan ovarium pada kura-kura, dan untuk mencari sinyal kontrol serupa dengan kembali ke metode kultur organ kami.

Pekerjaan ini membuat kami curiga bahwa sistem sinyal antagonis yang kami temukan hanyalah puncak gunung es—bahwa kita harus melihat cara kerja seluruh sistem sinyal kompleks yang mendasari penentuan jenis kelamin dan perkembangan gonad, bukan pada gen tunggal. . Kami sangat senang dengan proyek baru untuk melakukan hal itu, menggunakan banyak teknik baru dan keterampilan komputasi biologi sistem.

Pemahaman kita tentang perkembangan seksual berkembang seiring dengan kemampuan kita untuk menguji dan mengukur prosesnya. Kami baru mulai mengklarifikasi proses genetik dan seluler awal yang mempengaruhi tahap awal diferensiasi gonad. Efek selanjutnya dari hormon, lingkungan, dan kabel neurologis semuanya memiliki peran penting dalam identifikasi individu sebagai "laki-laki" atau "perempuan".

Menghadapi kompleksitas ini, tes digunakan oleh banyak organisasi atletik untuk kehadiran SRY sebagai satu-satunya cara untuk mengklasifikasikan kontestan sebagai pria atau wanita tampaknya sangat sederhana. Antara lain, penilaian ini tidak memberikan kategori untuk individu yang memenuhi syarat yang memiliki beberapa kombinasi karakteristik pria dan wanita. Namun individu-individu ini juga mewakili spektrum kemampuan manusia. Dalam kasus Caster Semenya, sangat disayangkan bahwa pencapaiannya yang mengesankan mungkin dibayangi oleh tuduhan yang mungkin hanya berasal dari ketidakselarasannya dengan standar kecantikan Barat dan bukan dari penipuan yang disengaja sehubungan dengan jenis kelaminnya.

Blanche Capel adalah Profesor di Departemen Biologi Sel di Duke University Medical Center. Dia berterima kasih kepada banyak mantan dan anggota labnya saat ini atas pekerjaan mereka yang luar biasa, terutama Lindsey Barske dan Jonah Cool, yang telah membantu mengedit artikel ini.

Koreksi (15 September 2009): Artikel ini awalnya mengidentifikasi Blanche Capel sebagai profesor. Dia sebenarnya adalah profesor penuh. Ilmuwan menyesali kesalahannya.


Tonton videonya: Persilangan terpaut kromosom X (Oktober 2022).