Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
- Введение
- Терминология
- 3. Классификация
- 4. Аномалии половых хромосом
- 5. Истинный гермафродитизм
- 6. Смешанная дисгенезия гонад
- Заключение
Введение
Рождение детей с бисексуальными гениталиями (наружные половые органы мужского и женского типа) и интерсексуальными (когда при осмотре пол ребенка не ясен) представляют собой сложную проблему не только медицинского характера, но и социального характера, но и социальную проблему.
Целью данного реферата является раскрытие темы «Гермафродитизм». Для выполнения цели поставлены следующие задачи: описать терминологию, связанную с данной тематикой, нормальную половую дифференцировку, отметить возможные ее нарушения, рассмотреть классификацию гермафродитизма и разобрать все его типы, описать метод гистологической диагностики гермафродитизма.
Терминология
Интерсексуальность -- наличие у раздельнополого организма признаков обоих полов, причем эти признаки являются не полностью развитыми, промежуточными. Признаки обоих полов проявляются совместно на одних и тех же частях тела.
Гермафродитизм - врождённое нарушение полового развития, при котором наружные половые органы имеют половые признаки женского и мужского пола. Гермафродитизм вызывает затруднения при отнесении индивида к какому-либо определённому полу. Является одной из форм интерсексуализма. Встречается в среднем у одного из 2000 новорождённых.
Эмбриональное развитие такого организма называется интерсексом, начинается нормально, но с определённого момента продолжается по типу другого пола. Чем раньше меняется направление развития организма, тем резче выражена у него интерсексуальность.
Различают истинный и ложный гермафродитизм. Истинный (гонадный) гермафродитизм характеризуется одновременным наличием мужских и женских половых органов, наряду с этим имеются одновременно мужские и женские половые железы. Истинный гермафродитизм встречается гораздо реже ложного (во всей мировой литературе описано около 150 случаев). Яички и яичники при истинном гермафродитизме могут быть или объединены в одну смешанную половую железу, или располагаются отдельно. Вторичные половые признаки имеют элементы обоих полов: низкий тембр голоса, смешанный (бисексуальный) тип фигуры, в той или иной мере развитые молочные железы. Хромосомный набор (кариотип) при истинном гермафродитизме обычно соответствует женскому кариотипу, реже имеются клетки, содержащие женский хромосомный набор, и клетки, содержащие мужской хромосомный набор (явление так называемого мозаицизма).
Если признаки истинного гермафродитизма распространяются не только на половые железы, но и на внутренние половые признаки - это полный истинный гермафродитизм.
Ложный гермафродитизм (псевдогермафродитизм) имеет место, когда налицо противоречие между внутренними (хромосомными и гонадными) и внешними (строение половых органов) признаками пола (бисексуальное развитие), т.е. половые железы сформированы правильно по мужскому или женскому типу, но наружные половые органы имеют признаки двуполости. Большую роль в дифференциации пола играют эндокринные факторы и хромосомные механизмы. Нарушения взаимоотношений гормонов, выделяемых корой надпочечников, половыми железами, гипофизом матери и плода и плацентой, отражаются на правильном формировании пола ребенка во внутриутробный период, что может вызвать наличие половых желез одного пола и половых черт, присущих другому полу. По внешнему виду и строению наружных половых органов пол при псевдогермафродитизме установить почти невозможно.
Мужской псевдогермафродитизм связывают с 46 XY мужского типа, который имеет двойственные половые признаки или женские наружные половые органы. Отклонения могут различаться от простой гипоспадии до полного женского фенотипа. Такие расстройства являются результатом недостаточной андрогенной стимуляции развития гениталий и чаще всего бывают из-за недоразвития клеток Лейдига, дефектов биосинтеза тестостерона и частичной или полной невосприимчивости к андрогенам. Это может быть вызвано при редких феминизирующих опухолях коры надпочечников матери, чрезмерном лечении ее женскими половыми гормонами и др.
Развитие у девочек наружных половых органов мужского типа и других вторичных мужских половых признаков при наличии яичников, матки и труб, определяет женский ложных гермафродитизм. Он характеризуется 46 XX кариотипом, нормальными структурами протока Мюллера, отсутствием структур вольфовых протоков и вирилизацией наружных половых. Возникает в результате опухоли коры надпочечников матери, лечения ее во время беременности мужскими гормонами и некоторыми другими гормональными препаратами. Мужской и женский гермафродитизм, в свою очередь, подразделяют на наружный внутренний и полный. При наличии мужских половых желез и сходстве наружных половых органов с женскими говорят о наружном мужском ложном гермафродитизме; при наличии яичек и одновременно матки, труб, недоразвитых предстательной железы и семенных пузырьков - о внутреннем мужском ложном гермафродитизме; сочетании неправильного развития наружных и внутренних половых органов - о полном ложном гермафродитизме.
1. Нормальная половая дифференцировка
Этапы и механизмы половой дифференцировки. В момент оплодотворения определяется генетический пол зародыша (набор половых хромосом в зиготе). Генетический пол предопределяет становление гонадного пола (формирование мужских либо женских половых желез). В свою очередь, гонадный пол обусловливает становление фенотипического пола (формирование половых протоков и наружных половых органов по мужскому либо по женскому типу).
Дифференцировка половых желез (становление гонадного пола). На 3-й неделе эмбриогенеза в стенке желточного мешка возникают первичные половые клетки -- предшественники оогониев и сперматогониев. На 4-й неделе на медиальных поверхностях первичных почек появляются утолщения -- половые тяжи. Это зачатки половых желез, состоящие из мезенхимных клеток первичной почки и покрытые целомическим эпителием. Первоначально половые тяжи у эмбрионов мужского и женского пола не различаются (индифферентные половые железы).
На 5--6-й неделе эмбриогенеза первичные половые клетки перемещаются из желточного мешка в половые тяжи. Они мигрируют по кровеносным сосудам и мезенхиме брыжейки задней кишки. С этого момента начинается становление гонадного пола. Первичные половые клетки стимулируют пролиферацию и дифференцировку мезенхимных клеток и клеток целомического эпителия в половых тяжах. В результате индифферентные половые железы превращаются в яички или яичники и от шнуровываются от первичных почек. В норме половые тяжи дифференцируются в яичники, если они заселяются первичными половыми клетками с кариотипом 46, XX, и в яички -- если они заселяются клетками с кариотипом 46, XY. Превращение половых тяжей в яички определяется геном SRY (sex-determining region Y), локализованным на Y-хромосоме. Ген SRY кодирует фактор развития яичка. Этот ДНК-связывающий белок индуцирует транскрипцию других генов, направляющих дифференцировку яичек.
Развитие яичек. На 6--7-й неделе эмбриогенеза из целомического эпителия полового тяжа формируется корковое вещество яичка. Впоследствии поверхностный слой клеток коркового вещества превращается в белочную оболочку яичка. От внутреннего слоя коркового вещества в мезенхимную строму железы врастают половые шнуры. Они состоят преимущественно из эпителиальных (соматических) клеток, между которыми залегают первичные половые клетки. Половые шнуры вместе с мезенхимной стромой образуют мозговое вещество яичка. Почти с самого начала роста половых шнуров в эпителиальных клетках усиливается экспрессия гена SRY. В результате корковое вещество дегенерирует (остается только белочная оболочка), а половые шнуры превращаются в извитые семенные канальцы. Эпителиальные клетки половых шнуров дифференцируются в клетки Сертоли, а мезенхимные клетки мозгового вещества -- в клетки Лейдига. К 9-й неделе эмбриогенеза клетки Сертоли начинают секретировать фактор регрессии мюллеровых протоков, а клетки Лейдига -- тестостерон. Под влиянием тестостерона первичные половые клетки в извитых семенных канальцах дифференцируются в сперматогонии (это происходит после 22-й недели).
Развитие яичников. На 7-й неделе эмбриогенеза яичники отделяются от первичных почек. Из целомического эпителия полового тяжа вглубь мезенхимной стромы врастают короткие половые шнуры, содержащие первичные половые клетки. Первичные половые клетки размножаются и превращаются в оогонии. К 5--6-му месяцу эмбриогенеза образуется около 7 млн оогониев. Около 15% оогониев превращается (без деления) в ооциты I порядка, а остальные дегенерируют. Ооциты I порядка вступают в 1-е деление мейоза, которое блокируется на стадии профазы. Одновременно происходит расчленение половых шнуров и образуются примордиальные фолликулы. Каждый примордиальный фолликул содержит ооцит I порядка, покрытый одним слоем эпителиальных клеток. Затем начинается созревание фолликулов: вокруг ооцита образуется прозрачная оболочка; эпителиальные клетки разрастаются и формируют многослойный эпителий -- гранулярный слой. В дальнейшем у фолликула появляется внешняя оболочка, образованная мезенхимными клетками и плотной соединительной тканью. Мейотическое деление ооцита I порядка возобновляется только в зрелых (преовуляторных) фолликулах под влиянием ЛГ. На 17--20-й неделе эмбриогенеза окончательно формируется структура яичников. Фолликулы на разных стадиях созревания образуют корковое вещество яичника. У новорожденной девочки имеется около 1 млн фолликулов. Часть фолликулов подвергается атрезии, так что к моменту наступления менархе в яичниках остается 400 000 фолликулов. Мозговое вещество состоит из соединительной ткани, в которой проходят кровеносные сосуды и нервы.
Вероятно, на дифференцировку половых желез влияют и другие, пока не известные факторы.
2. Развитие половых протоков. К 4-й неделе эмбриогенеза рядом с половыми тяжами из мезодермы образуются парные вольфовы (мезонефральные) протоки, а к 5-й неделе латерально от них формируются мюллеровы (парамезонефральные) протоки.
Дифференцировка вольфовых протоков. Если рядом с вольфовым протоком находится нормальное яичко, то между 9-й и 14-й неделями из этого протока формируются придаток яичка, семявыносящий проток, семенной пузырек и семявыбрасывающий проток. Дифференцировку вольфова протока стимулирует тестостерон, секретируемый клетками Лейдига. Тестостерон не диффундирует на противоположную сторону зародыша и потому действует только на ближний к яичку вольфов проток. Если же рядом с вольфовым протоком находится яичник или если яичко не секретирует тестостерон, этот проток дегенерирует.
Дифференцировка мюллеровых протоков. Если рядом с мюллеровым протоком находится нормальное яичко, то этот проток на 9--10-й неделе эмбриогенеза дегенерирует. Дегенерация обусловлена фактором регрессии мюллеровых протоков -- гликопротеидом, который секретируют клетки Сертоли. Если продукция или действие фактора регрессии мюллеровых протоков нарушены или если рядом с мюллеровым протоком находится яичник, то из этого протока формируются маточная труба, половина тела матки (которая позже срастается с противоположной половиной) и верхние две трети влагалища. Яичники не участвуют в дифференцировке мюллеровых протоков, поэтому при дисгенезии яичников формирование производных этих протоков не нарушается.
3. Развитие наружных половых органов. Фенотипический пол новорожденного определяют именно по наружным половым органам. Их развитие происходит одновременно с развитием мочевых путей и дистальных отделов ЖКТ.
К 3-й неделе эмбриогенеза формируется клоакальная мембрана, перекрывающая заднюю кишку. Спереди от нее образуется непарный половой бугорок, латерально -- две половые складки. К 6-й неделе клоакальная мембрана разделяется на мочеполовую и заднепроходную мембраны, а к 8-й неделе превращается в мочеполовую бороздку спереди и заднепроходно-прямокишечный канал сзади. Половые складки разделяются на 2 пары складок: мочеполовые складки, расположенные медиально и окружающие мочеполовую бороздку, и губно-мошоночные складки, расположенные латерально. Все эти события происходят до формирования половых желез и не регулируются гормонами. Различия мужских и женских наружных половых органов появляются после 8-й недели эмбриогенеза. Направление развития наружных половых органов определяется половыми гормонами, прежде всего -- тестостероном.
У плода мужского пола тестостерон, образующийся в яичках, с кровью достигает полового бугорка, где превращается ферментом 5альфа-редуктазой в дигидротестостерон. Этот гормон действует на рецепторы андрогенов и вызывает быстрый рост полового бугорка. Мочеполовая бороздка смещается вперед, ее края (мочеполовые складки) срастаются и к 12-й неделе формируется губчатая часть мочеиспускательного канала. Губно-мошоночные складки срастаются в каудальном направлении, образуя мошонку. Формирование губчатой части мочеиспускательного канала заканчивается к 4-му месяцу эмбриогенеза, когда эктодерма полового члена инвагинирует в просвет мочеиспускательного канала.
У плода женского пола уровни тестостерона в крови в норме очень низкие. Поэтому индифферентные наружные половые органы, сформировавшиеся к 8-й неделе эмбриогенеза, в дальнейшем подвергаются лишь незначительным изменениям. Половой бугорок превращается в клитор, который может увеличиваться под действием андрогенов не только во внутриутробном периоде, но и после рождения. Мочеполовые складки остаются на прежнем месте и образуют малые половые губы. Губно-мошоночные складки увеличиваются, не смещаясь, и превращаются в большие половые губы, а мочеполовая бороздка остается открытой, образуя преддверие влагалища. Положение наружного отверстия мочеиспускательного канала определяется к 14-й неделе эмбриогенеза. На более поздних сроках эмбриогенеза андрогены уже не способны вызывать срастание губно-мошоночных складок и смещение мочеполовых складок вперед.
2. Возможные нарушения половой дифференцировки
Главный признак нарушений половой дифференцировки -- наружные половые органы промежуточного типа у новорожденных. Такие новорожденные нуждаются в срочном обследовании и постоянном наблюдении, так как у них могут развиться криз потери соли и шок. Необходимо как можно быстрее выяснить причину аномалии половых органов, успокоить и обнадежить родителей и вместе с ними выбрать для ребенка тот пол воспитания, которому лучше всего соответствуют строение и функция половых органов.
Половая дифференцировка может нарушаться на любом этапе дифференцировки пола. Нарушения могут быть вызваны аберрациями половых хромосом, мутациями генов, участвующих в становлении гонадного и фенотипического пола, а также негенетическими причинами (например, приемом вирилизирующих лекарственных средств во время беременности). Генетический пол зависит от кариотипа зиготы. Кариотип 46,XX соответствует женскому полу, а 46,XY -- мужскому. Причины нарушений генетического пола:
1. Изменения числа или структуры половых хромосом. Например, классические варианты синдрома Клайнфельтера (кариотип 47,XXY) и синдрома Тернера (кариотип 45,X) обусловлены нерасхождением половых хромосом в мейозе при гаметогенезе. Синдром Тернера также может быть обусловлен делецией одной из X-хромосом.
2. Мозаицизм по половым хромосомам (XX/XY). Такой мозаицизм обнаруживается у трети больных с истинным гермафродитизмом.
3. Точечные мутации генов на половых хромосомах, например -- мутации гена SRY на Y-хромосоме.
Нарушения гонадного пола
1. Дифференцировка половых желез справа и слева происходит независимо. Поэтому их гистологическое строение может различаться. Более того, в одном половом тяже могут одновременно формироваться разные половые железы. Например, истинные гермафродиты имеют с обеих сторон яичко и яичник в виде единого образования (овотестис), либо на одной стороне располагается яичко, а на другой -- яичник.
2. В норме развитие яичек определяется геном SRY, локализованным на Y-хромосоме. Однако этот ген обнаруживают у некоторых больных с гонадным и фенотипическим мужским полом, не имеющих Y-хромосомы. Вероятно, в таких случаях ген SRY переносится на X-хромосому или на аутосому в результате транслокации. Яички могут формироваться и у больных с кариотипом 46,XX, не имеющих гена SRY. Предполагают, что у таких больных имеются мутантные гены, направляющие дифференцировку половых тяжей в яички, а не в яичники.
3. На этапе миграции первичных половых клеток в половые тяжи могут возникать следующие аномалии:
Кариотипы первичных половых клеток и соматических клеток половых тяжей не совпадают (например, клетка 46,XX мигрирует в половой тяж, образованный клетками 46,XY). Первичные половые клетки обычно погибают, и формируется «стерильное» яичко, не содержащее половых клеток. Однако бывают случаи, когда первичные половые клетки выживают. Тогда яичко содержит только половые клетки с кариотипом 46,XX.
Возможен и обратный вариант. Первичные половые клетки 46,XY могут индуцировать гены, которые направляют дифференцировку соматических клеток 46,XX в половых тяжах по пути формирования яичка.
4. В отличие от яичка, яичники могут дедифференцироваться и превращаться в соединительнотканные тяжевидные образования. Возможные причины дедифференцировки яичников:
Из оогониев не образуются ооциты I порядка.
Ооциты I порядка не способны к мейотическому делению (например, при анеуплоидии или хромосомных аберрациях). Вероятно, именно так развиваются тяжевидные гонады у девочек с синдромом Тернера (кариотипы 45,X или 46,X).
Вокруг ооцитов не формируются фолликулы.
Таким образом, для развития яичника необходимо не только наличие нормальных X-хромосом в клетках половых тяжей, но и наличие нормальных ооцитов I порядка.
5. Нарушения на этапе развития наружных половых органов приводят к атрезии заднего прохода, экстрофии мочевого пузыря или формированию врожденной клоаки, транспозиции полового члена и мошонки (когда половой бугорок формируется каудальнее половых складок) и агенезии полового члена. Такие аномалии обычно обусловлены нарушениями ранних этапов эмбриогенеза, а не нарушениями генетического и гонадного пола или секреции половых гормонов.
6. На этом же этапе процесс инвагинирования полового члена в просвет мочеиспускательно канала нарушается при недостаточности тестостерона и дигидротестостерона или избытке антагонистов андрогенов (прогестерона).
3. Классификация
1. Нарушения половых хромосом:
А) истинный гермафродитизм;
Б) нарушения закладки половых хромосом и соответствующие мозаики;
В) атипичная или смешанная дисгенезия гонад.
2. Мужской псевдогермафродитизм (МПГ):
А) дисгенезия гонад, агонадизм;
Б) тестикулярная феминизация;
В) неполная тестикулярная феминизация;
Г) дефекты биосинтеза тестостерона;
Д) персистенция овидукта.
3. Женский псевдогермафродитизм(ЖПГ):
А) дефекты синтеза стероидов;
Б) опухоли у матери, продуцирующие андрогены;
В) экзогенные влияния (лекарственные препараты).
Первым диагностическим шагом при отчетливо интерсексуальных гениталиях является хромосомный анализ, так как аберрации половых хромосом в количественном отношении имеют преобладающее значение в генезе аномалий гениталий. В большинстве случаев это позволяет включить наблюдение в определенную группу. В действительности же 50% больных истинным гермафродитизмом имеют в культуре лимфоцитов чистый кариотип 46-XX, 80% - хроматин-положительны.
При чисто мужском кариотипе в сочетании с интерсексуальными или женскими гениталиями с определенной осторожностью говорят о мужском псевдогермафродитизме. Больных с чисто женским хромосомным набором и не полностью или полностью мужскими гениталиями относят к группе женского псевдогермафродитизма. Если при нормальных половых хромосомах дополнительно к аномалиям гениталий имеются соматические уродства, после исключения эндокринных причин можно предполагать наличие семейного или спорадического синдрома неясного генеза.
Однако в последнее время данная классификация перестала удовлетворять как пациентов, так и врачей. С одной стороны, активное использование термина «гермафродитизм» привело к нарушению конфиденциальности болезни пациента и частым неправильным интерпритациям в окружение пациента. Рождение ребенка с неправильным строением наружных половых органов является тяжелым психологическим тестом для семьи малыша, неизбежно влечет за собой социальные проблемы для родственников, и существующая терминология данного состояния (гермафродит), только усугубляет психологический дискомфорт в семье. С другой стороны, после того как механизмы тех или иных заболеваний точно установлены и современные возможности уточняющей диагностики позволяют установить нозологический диагноз, возникла необходимость изменения классификации для отображения более полного отображения природы возникшего состояния. Предложено заменить как сам термин «гермафродитизм», звучащий оскорбительно для пациентов, так и указание в диагнозе половой принадлежности, т.е. мужской или женский гермафродитизм. Рекомендовано использование термина «нарушение формирования пола»(НФП). См. таблицу на слайде.
В дальнейшем для удобства понимания проблемы, прибегнем к более устоявшейся терминологии.
4. Аномалии половых хромосом
Состояние измененных гениталий при синдроме Тернера и синдроме Клайнфелтера нельзя считать интерсексуальными. Возможная гипоплазия малых половых губ и гипоплазия мужских гениталий с маленькими яичками у взрослых в детском возрасте не столь заметны, чтобы возникли сомнения при установлении соматического пола на основании осмотра наружных гениталий. При других кариотипах это (в частности, при рождении) также не вызывает затруднений.
Если имеется мозаичность закладки половых хромосом, действительно развиваются аномалии наружных гениталий, преимущественно гипертрофия клитора, а также частичное слияние малых и больших половых губ, что делает невозможным первичное определение пола.
5. Истинный гермафродитизм
Диагноз истинного гермафродитизма можно предположить при наличии у больных двойственных или неопределенного вида гениталий. Диагноз может быть окончательно подтвержден только после лапаротомии и гистологического исследования внутренних половых органов. Дифференцировать истинный гермафродитизм необходимо с ложным мужским гермафродитизмом, при котором имеется тестикулярная ткань, но отсутствуют яичники, и ложным женским гермафродитизмом, обусловленным вирилизирующсй гиперплазией коры надпочечников, характеризующейся резко увеличенной экскрецией 17-кетостероидов.
Развитие половых органов зависит от преобладания женской или мужской гонады, их развития и функциональной активности. Существует несколько комбинаций тестикулярной и яичниковой ткани. Так, с одной стороны может располагаться яичко, а с другой -- яичник; половые органы могут быть представлены с двух сторон образованиями, представляющими собой анатомически сочетание тестикулярной и овариальной ткани -- овотестис; при наличии яичка или яичника с одной стороны с другой стороны может располагаться овотестис и, наконец, овотестис может существовать с одной стороны при отсуствии гонадальной ткани с другой.
Степень развития тестикулярной и овариальной ткани значительно варьирует вплоть до появления зрелых фолликулов в яичниках и начальных стадий сперматогенеза в яичках. Установлено, что тестикулярная ткань, представленная в виде яичка, обладает более выраженным андрогенным действием по сравнению с овотестис. Так, у большинства больных при рождении по наличию овотестисов устанавливали женский паспортный пол. Внешне у больных может быть развит половой член небольшого размера, имеется гипоспадия, скрото-лабиальные складки приближаются по форме к мошонке, которая содержит яичко или напоминает половые губы при отсутствии гонад. Влагалище нередко хорошо развито, может открываться в заднюю уретру, клитор гипертрофирован, что придает половым органам уже женский вид. У ряда больных при наличии полового члена могут возникать периодические кровотечения из влагалища или уретры (при существовании урогенитального синуса) в сперме иногда обнаруживаются сперматозоиды. Экскреция эстрогенов и андрогенов с мочой находится в пределах между мужской и женской нормой.
6. Смешанная дисгенезия гонад
Форма интерсексуализма, при которой, с одной стороны выявляется дисгенетическая гонада - гонада-тяж, с другой - яичко или опухоль гонады. В большинстве случаев развитие парамезонефральных протоков задержано только частично. В отдельных наблюдениях в связи с выраженным воздействием тестостерона плода сохраняются производные мезонефральных протоков (например, семявыносящий проток). Симптоматика. Наружные гениталии сформированы весьма различно. В связи с только односторонним опущением яичка или наличием компонентов труб и матки формирование половой складки (большие половые губы или половинки мошонки) может быть ассиметричным. Такие общие симптомы, как низкорослость, и прочие факультативные признаки в некоторых случаях позволяют, и прочие факультативные признаки в некоторых случаях позволяют предполагать наличие синдрома Тернера.
7. Мужской псевдогермафродитизм
Несомненный мужской кариотип и двусторонняя закладка яичек (исключение составляет агонадизм), отсутствие структурных производных парамезонефральных протоков (исключение - синдром персистенции овидукта, причисление которого к мужскому псевдогермафродитизму спорно). Причины: снижение или отсутствие продукции тестостерона, а также неэффективность действия тестостерона на клетки органов-мишеней при нормальном уровне секреции андрогенов. В зависимости от степени нарушения спектр аномалий наружных гениталий представлен от нормально женских (с укороченным, слепо заканчивающимся влагалищем без шейки матки) до почти нормальных мужских с гипоспадией или крипторхизмом.
Агонадизм. Речь идет о редком, часто семейном, заболевании. Больные имеют кариотип 46, XY, нормальные женские или слегка вирилизированные (I - II степень по Прадеру) гениталии без закладки матки и труб; в отдельных случаях обнаруживаются остатки мезонефральных протоков. Гонады анатомически могут не выявляться. Однако, судя по тому что имеются признаки влияния АМГ (фактора X), ткань яичка или клетки Сертоли должны существовать в эмбриональном периоде. Авторы считают, что невыявление яичек при лапаротомии недостаточно для диагноза "агонадизм". Они предполагают, что между фактическим агонадизмом и "анорхией" с нормальными мужскими гениталиями существует спектр аномалий наружных половых органов в зависимости от количества продуцирующей тестостерон ткани.
Тестикулярная феминизация. В большинстве случаев тестикулярная феминизация диагностируется в пубертатный период.
Определение. Мужской псевдогермафродитизм с кариотипом 46, XY, яичками, обычными женскими наружными гениталиями (полная форма) или интерсексуальными гениталиями (неполная форма) вследствие резистентности периферических тканей (органов-мишеней) к тестостерону и 5альфа-дигидротестостерону, образующимся в нормальных количествах.
Генетика. Семейные случаи встречаются часто. Наследование по Х-хромосоме, по рецессивному типу. Полные и неполные формы не встречаются одновременно в одной и той же семье.
Распространенность неизвестна, так как бывают значительные трудности в диагностике неполных форм. В отношении полных форм считается, что распространенность составляет 1: 60 000; на самом деле она, очевидно, больше.
Дефекты биосинтеза тестостерона. В то время как дефекты 21- и 11-гидроксилаз ведут к женскому псевдогермафродитизму вследствие усиленной внутриутробной андрогенизации, существует ряд нарушений, препятствующих синтезу тестостерона уже во внутриутробном периоде. Эти дефекты вплоть до недостаточности 20,22-десмолазы никогда не бывают настолько полными, чтобы сформировались обычные женские гениталии: в большинстве случаев при мужском кариотипе и нормальных яичках отсутствуют матка и верхняя часть влагалища, а интерсексуальные наружные гениталии отчетливо вирилизированы. Особенно характерна гипоспадия различной степени как при неопустившихся, так и нормально локализованных яичках.
Персистенция овидукта. Речь идет о фенотипически нормальных мужчинах, у которых нередко имеет место нарушение опускания яичка, хотя в остальном наружные гениталии без особенностей. Если в семье подобные заболевания не встречались, то в большинстве случаев диагноз ставят во время операции по поводу грыжи или крипторхизма. При этом находят (например, в грыжевом мешке) гипоплазированную матку с зачатками труб. Полагают, что причиной заболевания является дефицит антимюллеровского гормона (АМГ, фактора X) или резистентность к нему парамезонефральных протоков.
8. Женский псевдогермафродитизм
Внутриутробная вирилизация плода женского генетического и гонадного пола может быть следствием трех известных причин:
а) внутриутробной вирилизации вследствие продукции андрогенов надпочечниками при дефектах синтеза стероидов (адреногенитальный синдром);
б) эндогенной продукции андрогенов в организме матери;
в) введения матери гормонов или других лекарственных препаратов.
Женский псевдогермафродитизм при дефектах синтеза стероидов. Речь идет о: а) дефекте 21-гидроксилазы без и с синдромом потери соли; б) дефекте 11-гидроксилазы; в) дефекте дегидрогеназы, при котором выявляется легкая вирилизация плода генетически женского пола. На первый план в клинической картине выступает недостаточность продукции минерало- и глюкокортикоидов.
Женский псевдогермафродитизм при продуцирующих андрогены опухолях яичников или коры надпочечников у матери. В большинстве случаев вирилизация матери заметна уже во время беременности. Женский псевдогермафродитизм в результате воздействия гормонами или другими лекарственными препаратами во время беременности. Прием матерью во время беременности гормонов или других препаратов может быть причиной вирилизации плода. Женский псевдогермафродитизм у ребенка, у матери которого во время беременности наблюдались преходящие симптомы, свидетельствующие об андрогенных влияниях.
9. Гистологическая диагностика
Непременным условием обследования гермафродита является гистологическое исследование ткани обеих гонад, получаемой при их биопсии. Состояние правой и левой гонады может быть неоднотипно, поэтому биопсия одной из них не дает представления о строении обеих гонад
При расположении гонад в брюшной полости получение биопсийного материала возможно с помощью лапароскопии и лапаротомии, более предпочтительна лапаротомия: это дает возможность более широкого осмотра гонад и органов малого таза и одновременно проведения необходимых хирургических вмешательств.
При исследовании гонад оцениваются функциональное состояние и степень зрелости всех морфологических структур: гоноцитов, семенных канальцев, фолликулов и интерстициальной ткани (лейдиговых клеток, тека-ткани). Это помогает прогнозировать потенциальную функциональную возможность гонады и принять решение о выборе пола гермафродита.
половой дифференцировка гермафродитизм хромосома
Заключение
Тема гермафродитизма является актуальной в наше время, т.к. представляет собой не только медицинскую, но и огромную социальную проблему для самих людей, страдающих этим заболеванием, для их ближайшего окружения.
Возможности современной медицины позволяют этой группе пациентов полноценно жить и в некоторых случаях позволяют иметь детей. Однако эта проблема полностью не подвластна современной медицине. Имеется великое множество причин возникновения гермафродитизма, но очень немного методов, позволяющих его исправить, за исключением некоторых форм. Проявления гермафродитизма многообразны, и не всегда его можно обнаружить сразу. При гермафродитизме человек испытывает трудности с половым самоопределением, в социальной среде.
Гистологическая диагностика (биопсия гонад) позволяет оценить функциональное и морфологическое состояние половых желез и является одним из главных методов постановки этого диагноза. Задачей медицины является разработка эффективных методов диагностики гермафродитизма, позволяющих с высокой степенью вероятности сказать о диагнозе ребенка, и разработка методов коррекции и лечения гермафродитизма у человека, возвращение человеку возможности иметь детей.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проявление гермафродитизма у человека - наличия воедино мужских и женских половых признаков. Анализ истинного и ложного гермафродитизма. Сущность полового диморфизма, синдрома дисгенезии гонад, неполной маскулинизации. Способы лечения гермафродитизма.
контрольная работа , добавлен 28.03.2012
Основные клинические признаки врожденной патологии. Преждевременное половое развитие. Истинный (гонадный) гермафродитизм. Этиология и клиническая картина. Причины и патогенез крипторхизма, осложнения и прогноз. Адреногенитальный синдром у девочек.
презентация , добавлен 07.04.2015
Определение синдрома Шерешевского-Тернера (дисгенезии гонад). Рассмотрение клинической картины нарушения развития половых желез, вызванного аномалией половых хромосом. Лечение женскими половыми гормонами. Причины и развитие синдрома Кляйнфельтера.
презентация , добавлен 01.06.2015
Синдром Тернера как генетически обусловленная форма первичной агенезии или дисгенезии гонад. Частота развития заболевания среди новорожденных и осложнения в период беременности. Патогенез нарушения формирования половых желез, диагностика и методы лечения.
контрольная работа , добавлен 27.12.2010
Классификация аномального развития половых органов. Адреногенитальный синдром - диагностика и лечение. Аномалии развития яичников. Дисгенезия Гонад. Синдром склерокистозных яичников - гормональная и медикаментозная терапия. Неправильные положения матки.
презентация , добавлен 23.06.2012
Факторы возникновения нарушения развития половых желез в раннем периоде развития зародыша, вызванного аномалией половых хромосом. Клинические симптомы Шереевского-Тернера. Методы лечения больных с данным заболеванием, способы диагностики и обследования.
презентация , добавлен 21.10.2013
Понятие наследственных заболеваний: изменение числа или структуры хромосом. Классификация хромосомных нарушений, обусловленных изменениями половых и неполовых хромосом. Основные типы наследственности. Болезни обмена вещества и нарушения иммунитета.
презентация , добавлен 21.11.2010
Развитие мужской половой системы и наружных половых органов. Процесс формирования яичка. Пороки развития семенного пузырька, предстательной железы. Аномалии мочеиспускательного канала. Причинами несвоевременного опущения яичка, его гипоплазия и дисплазия.
реферат , добавлен 19.01.2015
Синдромы, развитие которых обусловлено изменениями числа или структуры хромосом. Частота хромосомных болезней среди новорожденных детей. Синдром Дауна, синдром Патау, синдром Эдвардса. Аномалии сочетания половых хромосом. Синдромы частичных моносомий.
презентация , добавлен 06.01.2013
Гонадальные, экстрагонадальные и экстрафетальные врожденные формы нарушения полового развития. Хромосомная патология. Синдром Шерешевского-Тернера и "чистой" агенезии гонад. Нарушения расхождения х-хромосом. Синдром Клайнфельтера, неполной маскулинизации.
Преимущества гермафродитов
Теперь, описав достаточно примеров нарушений четкого определения пола у человека, давайте зададимся простым на первый взгляд вопросом - почему это природа вообще разделила род человеческий на отдельно существующие в пространстве половинки - на женский и мужской пол? Мы так привыкли с детства к этому делению, что воспринимаем его уже чуть ли не как единственно возможный вариант решения сексуальных взаимодействий в природе. Действительно, ведь окружающие нас звери, птицы и рыбы, не говоря уже о большинстве прочих менее сложно устроенных существ, как и люди, тоже раздельнополы. Между тем некоторые живые существа демонстрируют нам совсем иное и, вроде бы, куда более разумное решение. И женская и мужская половые системы мирно уживаются у них в одном теле. Такое явление биологи назвали гермафродитизмом.
Легенда рассказывает, что Гермафродитом звали сына греческих богов Гермеса и Афродиты. В прекрасного юношу влюбилась нимфа Салмакида, но тот не отвечал ей взаимностью. Обиженная таким невниманием нимфа подала жалобу в вышестоящую инстанцию - самой Афродите, матери Гермафродита. А поскольку та была богиней любви и по должности была обязана потворствовать влюбленным, то она, недолго думая, со свойственной подчас богам решимостью, слила нимфу и Гермафродита в единое существо - чтобы последний не бегал от девушки.
Гермафродитизм, как вы уже знаете, у людей встречается чрезвычайно редко как тяжелая патология сексуальной детерминации на генетическом или гормональном уровнях. В результате же получается ни то ни ее. Среди животных, однако, попадаются виды, для которых гермафродитизм - жизненная норма. Они обладают обеими половыми системами и способны как к взаимному оплодотворению, так и к самооплодотворению. Так устроены, например, некоторые ракообразные, многие черви и моллюски.
Если пренебречь неудобностью и некоторой неприятностью сравнения себя с мягкотелыми, то легко обнаружить многие преимущества, которые несет гермафродитизм. Например, совершенно очевидно, что обоеполые существа должны быть более плодовиты, чем их раздельнополые соседи по эволюционной лестнице. В самом деле, если при образовании пары только один из партнеров может со временем разродиться, то общее количество потомков в каждом поколении при таком способе воспроизводства будет меньше, чем при образовании гермафродитных пар, когда любой из двух партнеров может стать мамой!
Только представьте себе, как легче было бы в некоторых страна вроде современной Франции справляться с падением рождаемости, если бы через некоторое время после вступления в брак оба молодых человека ложились в родильное отделение! Будь человек гермафродитом, Робинзону Крузо не пришлось бы страдать на свое острове от одиночества, и жалеть, что Пятница не оказался туземкой. Окончив труды по благоустройству своего немудреного быта, Робинзон совершенно сознательно приступил бы к размножению, и менее чем через год познал бы счастье и материнства и отцовства одновременно!
Немного знакомый с биологией скептик может возразить, что возможное при гермафродитизме самооплодотворение чревато накоплением и проявлением генетических ошибок. В самом деле, одна из задач раздельнополого способа размножения - хорошенько «перемешать», «перетасовать» разнородный генетический материал родителей, что приводит к увеличению разнообразия потомства и к маскированию возможных дефектов в генах. Так две книги с одним и тем же текстом, изданные в разных издательствах и в разные годы, вряд ли будут иметь одни и те же опечатки. Если читать их одновременно, можно восстановить исходный текст без искажений. Коррекция примерно такого рода происходит при совместной работе любой пары хромосом, одна из которых достается от отца, а другая от матери. Вспомните - длительная практика политически выгодных близкородственных династических браков нередко подрывала здоровье царствующих фамилий. Чего уж тут говорить о самооплодотворении - самом близкородственном браке, какой только можно вообразить!
Все это так. Однако у настоящих гермафродитов дело до самооплодотворения доходит редко. Например, известен только один вид рыб ривулюсов (Rivulus marmoratus), которые занимаются самооплодотворением. То есть каждая особь оплодотворяет сама себя. Чаще же представители видов гермафродитов выступают последовательно то в роли самца, то в роли самки. Если бы, кстати, такая ситуация была возможна у людей, отпали бы проблемы эмансипации, сексизма - то есть любой дискриминации, вызванной той или иной сексуальной ориентацией и принадлежностью к одному конкретному полу.
Какая уж тут дискриминация при приеме на работу, если даже лучший мастер цеха Сидоров может в принципе по желанию в любое время уйти в декретный отпуск! Наверно, и психологические проблемы внутри семьи решать было несравненно проще, если бы партнеры регулярно менялись сексуальными ролями. Исчезли бы все проблемы сексуальных меньшинств. В случае разводов гермафродитных пар проблему дележки детей тоже было бы решать не в пример проще ведь у каждого из супругов может быть ребенок, которого он самостоятельно родил! В самых же крайних житейских обстоятельствах можно решиться и на самооплодотворение.
Слов нет, преимущества гермафродитизма в приложении к человечеству по сравнению с раздельнополым существованием могут показаться соблазнительными и даже в чем-то выгодными. Однако за редчайшими исключениями все позвоночные четко разделены на самцов и самок, а мы, люди, на мужчин и женщин. В чем же дело?! Чем раздельнополость выгоднее и эволюционно привлекательнее гермафродитизма? Зачем природе потребовалось создавать отдельный мужской пол? Эта загадка волновала еще Чарльза Дарвина, который так писал по этому поводу: «… Если в природе все целесообразно, а это так, ибо нецелесообразное погибает, то зачем возникли мужские особи, которые не воспроизводят себе подобных, как это делают самки»?
Из книги Пчелы автора Из книги Генетика этики и эстетики автора Эфроимсон Владимир Павлович1.3. Существование самоотверженности и ее эволюционные преимущества Логике примитивного социал-дарвинизма противоречат факты массового героизма и самоотвержения, с существованием героической верности долгу, с самоуничтожением ради выполнения долга, с существованием
Из книги Мы и её величество ДНК автора Полканов Федор Михайлович«Зловредная» серповидность и ее преимущества Речь пойдет о сложном случае, когда наследственное заболевание в гомозиготе приводит к гибели, в гетерозиготе же - благоприятствует выживанию.Началось с того, что молодой негр из Вест-Индии обратился к врачу - он жаловался
Из книги Пчелы [Повесть о биологии пчелиной семьи и победах науки о пчелах] автора Васильева Евгения НиколаевнаПреимущества оседлости Покинув на время пчелиный сотоград с его неутихающим кипением ульевой жизни, перейдем в дальний угол сада и попробуем последить здесь за небольшой темной пчелой (или осой), которая усердно копошится на обочине утоптанной дорожки. Поведение
Из книги Психопаты. Достоверный рассказ о людях без жалости, без совести, без раскаяния автора Кил Кент А.Преимущества тюрьмы Работа в Йельском университете и Институте жизни приносила мне большое удовлетворение как в личном, так и в профессиональном плане. У меня появились близкие друзья, с которыми я ездил на лыжах, на горном велосипеде и проводил отпуск,
В чем преимущества гермафродитизма и особенности раздельнопо-лости?
Гермафродитизм существует, т.к в некоторых случаях наблюдается. Малая плотность популяции
Раздельнополость выгодна тем, что не происходит гомозиготизация мутаций, поэтому меньше летальных случаев при размножении. Увеличивается генетическая изменчивость популяции.
Ароморфозы растений и животных, способствующие завоеванию суши:
Растения: Покровные ткани (эпидермис, пробка), проводящие ткани, механические ткани, половой процесс, не зависящий от капельно-жидкой воды,
Животные: появление лёгких, сначала влажные, затем сухие и жёсткие покровы тела, развитие органов чувств, приспособленных к наземным условиям (зрение), размножение, независящее несвязанное с водой, совершенствование системы выделения (продукты выделения стали совеем другими, из-за недостатка воды).
Семинар №6
Элементарные понятия синтетической теории эв-ции.
1. Основные свойства живой материи на нашей планете.
Необходимо иметь общие представления об объекте эв-ции, основных свойствах живого. Порознь такие свойства как обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение, приспособляемость встречаются и среди неживой природы, и поэтому не могут рас-сматриваться как специфические свойства живого.
Пять аксиом теоретической биологии. В одной из последних и наиболее удачных попыток живое хар-тся следующими особенностями, сформулированными Б. М. Медниковым (1982) в виде аксиом теоретической биологии:
1) Все живые организмы оказываются единством фенотипа и про-граммы для его построения (гено-типа), передающейся по наследству из поколения в поколение (аксиома А. Вейсмана).
2) Генетическая программа обра-зуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения (аксиома Н. К. Кольцова).
3) В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменя-ются случайно и ненаправленно, и лишь случайно такие изменения могут ока-заться удачными в данной среде (1-я аксиома Ч. Д.а).
4) Случайные изменения генети-ческих программ при становлении фе-нотипа многократно усиливаются (ак-сиома Н. В. Тимофеева-Ресовского).
5) Многократно усиленные измене-ния генетических программ подвер-гаются отбору условиями внешней сре-ды (2-я аксиома Ч. Дарвина).
Некот. свойства, имеющие прямое отношение к протекающему всюду процессу эволюционного разви-тия.
Дискретность и целостность-два фундаментальных свойства организации жизни на Земле.
Живые объекты в природе относительно обособлены друг от друга (особи, популяции, виды). Любая особь многоклеточного животного состоит из клеток, а любая клетка и одноклеточные существа - из определенных органелл. Органеллы состоят из дискретных, обычно высоко-молекулярных, органических веществ, кот. в свою очередь состоят из дискретных атомов, элементарных (то-же дискретных!) частиц. В то же время сложная организация немыслима без взаимодействия ее частей и структур- без целостности. Целостность биологических систем качественно отличает-ся от целостности неживого, и прежде всего тем, что целостность живого поддерживается в процессе развития. Для них характерна отрицательная энтропия. Вероятно, что в живом проявляется способность к са-моорганизации материи.
Конвариантная редупликация (са-мовоспроизведение с изменениями), осуществляемая на основе матричного принципа (сумма трех первых ак-сиом),- это, видимо, единственное специфическое для жизни (в извест-ной нам форме ее существования на Земле) свойство. В основе его лежит уникальная способность к самовос-произведению основных управляющих систем (ДНК, хромосом и генов). При само-воспроизведении управляющих систем в живых организмах происходит не ме-ханическое повторение, а воспроизведение с внесением изменений.
2. Уровни организации жизни на Земле. Какие эволюционные события совершаются на каждом уровне организации.
Если попытаться выде-лить основные уровни, отражающие не столько уровни изучения, сколько уров-ни организации жизни на Земле, то основными критериями такого выделе-ния д.б. признаны наличие специфических элементарных, дискрет-ных структур и элементарных явле-ний. (Выделили Н. В. Тимо-феев-Ресовский и др.).
Молекулярно-генетический уро-вень . Элементарными единицами на этом уровне являются основные управляющие системы (ДНК, хромосомы и гены). Основными элементарными явлениями, связанными с ними, мож-но считать способность их к конвариантной редупликации, локальным структурным изменениям (мутациям) и способность передавать хранящуюся в них информацию внутриклеточным управляющим системам.
Онтогенетический уровень . Прежде надо опреде-лить понятие «особь». Индивид (индивидуум, особь) – элементарная неделимая единица жизни на Земле. (В ряде случаев вопрос об определении границ особи не столь очевиден, напр., для колоний полипов, лишайников). С эволю-ционной точки зрения особью следует считать все морфофизиологические единицы, происходящие от одной зиго-ты, гаметы, споры, почки, и индиви-дуально подлежащие действию элемен-тарных эволюционных факторов.
На онтогенетическом уровне еди-ницей жизни служит особь с момента ее возникновения до смерти. Онтогенез - это процесс развер-тывания, реализации наследственной информации, закодированной в управ-ляющих структурах зародышевой клет-ки. На онтогенетическом уровне про-исходит не только реализация наслед-ственной информации, но и апроба-ция ее посредством проверки согла-сованности в реализации наследствен-ных признаков и работы управляющих систем во времени и простран-стве в пределах особи. Через оценку индивидуума в процессе естественного отбора происходит проверка жизне-способности данного генотипа. Онтогенез возник после дополнения конвариантной редупликации новыми этапами развития. В ходе эв-ции возникает и постепенно усложняется путь от генотипа к фенотипу, от гена до признака.
Элементар-ными структурами на онтогенетичес-ком уровне организации жизни служат клетки, а элементарными явлениями - какие-то процессы, связанные с дифференцировкой.
Популяционно-видовой уровень . Объединение особей в популяции, а популяций в виды по степени генети-ческого и экологического единства приводит к появлению новых свойств и особенностей в живой природе, отличных от свойств молекулярно-генетического и онтогенетического уровней.
Популяция - элементарная струк-тура на популяционно-видовом уров-не, а элементарное явление на этом уровне - изменение генотипического состава популяции; элементарный ма-териал на этом уровне - мутации. Выделены элементарные факторы, действующие на этом уровне: мута-ционный процесс, популяционные вол-ны, изоляция и естественный отбор. Каждый из этих факторов может оказать то или иное «давление».
Популяции являются элемен-тарными единицами, а виды - качест-венными этапами процесса эв-ции. В целом же на популяционно-видовом уровне реально осуществляется в чреде поколений процесс эв-ции.
Конкретная сре-да протекания процесса эв-ции, идущего в отдельных популяциях,- биогеоценоз. В то же время био-геоценоз - элементарная единица сле-дующего уровня организации жизни на Земле.
Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Экосистема - «безразмерное» поня-тие, но есть один класс экосистем, имеющий определенные размеры и принципиальное значение как «кир-пичики» организации всей биосферы - биогеоценозы. Биогеоценоз - это такая экосистема, внутри которой не проходит биоценотических, микро-климатических, почвенных и гидроло-гических границ. Биогеоценоз - одна из наиболее сложных природных сис-тем. Биогеоценозы - среда для эв-ции входящих в них популяций. На этом уровне также протекают эволюционные процессы, может измениться популяционный состав биогеоценоза.
3. Макроэволюция. Эволюционный процесс в семействе лошадей.
Макроэволюция – процесс, протекающий длительное время, охватывающий обширные территории и приводящий к образованию новых таксономических групп.
Род, семейство, отряд, класс, тип и царство представляют реальности совершенно другого качества, нежели вид. Целостность таксонов высших рангов определяется не генетической интег-рацией отдельных составляющих их единиц (популяций), как это наблюдается внутри вида, а единством «плана строения», основанном на об-щности происхождения.
Эволюционный процесс протекает и во времени и в пространстве. Либо меняются условия существования вида на занимаемой им территории, либо изменения условий связаны с заселением им новых территорий.
Классическим примером является история видообразования в семействе лошадей (В.О. Ковалевский). В нем показана тесная зависимость исторического развития данной группы животных от изменения среды.
Семейство лошадей характеризуется признаками: глазные впадины целиком отграничены костями; зубы с очень высокой коронкой; их жевательная поверхность покрыта складчатой эмалью; локтевая и лучевая кости срослись, а малая берцовая кость редуцирована; обе пары конечностей однопалые, развит только третий палец.
Как показал В. О. Ковалевский, современ-ная однопалая лошадь развилась из формы, имевшей пятипалую конечность. Предками семейства лошадей являлись жившие в палеоцене фенакодусы. Это сравнительно мелкие животные с длинным хвостом и пятипалыми конечностями, заканчивающимися маленькими копытцами. Они были полупальцеходными формами, т. е. при ходьбе касались земли нижней поверхностью своих фаланг. Фе-накодусы имели зубы с длинными корнями и низкой коронкой, снабженной по верхней поверхности бугорками. Наличие бугор-чатых зубов указывает, на то, что фенакодусы были всеядны.
Их потомок-древнейший представитель семейства лошадей эогиппус – жил в нижнем эоцене. Это было небольшое животное, размером с лису, с головой, в которой глазница не была сзади отграничена костями. В коренных зубах его наметилось отклоне-ние от бугорчатого типа, так как на них появились V-образные складки эмали, что указывает на употребление преимущественно растительной пищи. Локтевая и лучевая кости был и еще раз-делены, но уже наступила редукция краевых лучей конечностей: передние конечности имели четыре пальца, а задние только три. Жил в тропических лесах Северной Америки и питался сочной растительностью. От эогиппуса произо-шел близкий к нему орогиппус, отличающийся лишь некоторыми изменениями в строении зубов.
В конце эоцена начинает меняться характер растительности: широкое распространение получают злаки. К миоцену жаркий и влажный климат сменяется сухим и умеренным. У предков лошади отбор в новых условиях способствовал формированию ряда приспособлений к питанию новой пищей (изменились зубы, челюсть, жевательная мускулатура, органы пищеварения). Изменилось строение органов движения, что помогало спасаться бегством от степных хищников. Происходило увеличение тела животного.
Уже олигоценовый мезогиппус был размером с овцу. У этой фор-мы глазница сзади то-же еще не была отгра-ничена костями; все четыре конечности были трехпалыми. При этом наибольшее развитие получил третий палец. Травояд-ный тип зубов у мезогиппуса был более выражен, чем у предыдущих форм.
Начиная с миоцена идет сильный дивергентный процесс, при-ведший к формированию большого количества боковых ветвей, отошедших от основного ствола филогенетического древа ло-шадей. У миоценового меригиппуса началось срастание лучевой и локтевой костей, наподобие того как у современной лошади. Краевые пальцы стали уже настолько короткими, что при беге животное употребляло только один третий палец.
В плиоцене один из ближайших предков современной лоша-ди, трёхпалый плиогиппус, величиной с осла, вместе с другими североамериканскими эмигрантами переселился в Европу. От него произошел род лошадей, кот. широко распространился по Евразии и обеим Америкам. В четвертичном периоде амери-канские виды лошадей вымерли, в то время как в Евразии шло формирование ряда степных и пустынных видов.
В результате такого длительного исторического процесса раз-вития возникла специфическая форма животного, ведущая стад-ный образ жизни и пасущаяся на обширных открытых простран-ствах. В связи с обитанием в этих условиях у нее развился ряд характерных приспособлений, к которым, помимо питания тра-вянистой пищей и быстроты передвижения, нужно отнести еще длительную беременность и рождение детенышей, способных вскоре же после рождения следовать за матерью.
Процесс образования аллопатрических видов, обычно связанный с изменением ареала ис-ходного вида. Эти изменения могут быть двоякого характера: или вид расширяет свой ареал, занимая новую территорию, или ареал расчленяется под влиянием возникновения физических преград, что ведет к изоляции отдельных популяций. И в том и в другом случае пути к образованию нового вида лежат через возникнове-ние новых подвидов.
4. Микроэволюция. Характер микроэволюционного процесса на примере синиц, чаек, саламандр.
Микроэволюция – процесс, протекающий внутри популяции и приводящий к дифференцировке вида – распаду вида на внутривидовые группы различного ранга. В современном смысле термин «микроэволюция» впервые был предложен Добржанским (1937) и Тимофеевым-Ресовским (1938).
Большая синица в плейстоцене разделилась на три группы: собственно большую, бухарскую и так называемую малую. Первая отличается наиболее крупными размерами, зеленой окраской спинки и желтым брюшком. Бухарские синицы средние по размерам, окраска спинки и брюшка серая. «Малые» синицы наиболее мелкие, с желтой спинкой. После отступания льдов эти группы опять встретились, их взаимоотношения изменились. Бухарская группа свободно скрещивалась с двумя другими, в то же время «малые» и собственно большие, встречаясь, ведут себя как разные виды, не скрещиваясь между собой.
Эти «виды» являются конечными звеньями единой цепи подвидов, связанных между собой зонами интеградации. Для таких форм, кот. находятся на грани между подвидами и видами, Э. Майр ввел термин «полувид».
По-видимому, это явление широко распространено в природе.
Чайки. В Западной Европе совместно обитают две формы чаек (серебристая чайка и клуша), кот. были выделены в самостоятельные виды. Они существуют на одной территории, но не скрещиваются между собой. В то же время эти формы объединяются рядом подвидов, образующих непрерывное кольцо вокруг Ледовитого океана. В сложной цепи подвидов эти две, совместно обитающие формы представляют собой типичные полувиды.
Саламандры. У североамериканской саламандры Ensatina eschscholtzi ареал напоминает элипс, по периферии которого располагаются горные массивы, обрамляющие его центральную пустынную низменную часть. Саламандра обитает в горной части своего ареала. Вид распадается на ряд географических рас, хорошо различимых по окраске. Живущие по соседству подвиды имеют переходы. Но в Южной Калифорнии форма eschscholtzi живет совместно с croceater и klauberi, не скрещиваяс с ними. Следовательно эти три формы являются полувидами.
Обособление нового вида произойдет тогда, когда действие изолирующих механизмов распространится на все остальные популяции этого вида. Иначе говоря, полувиды – это виды, находящиеся в процессе становления, «зарождающиеся виды».
5. Элементарная единица эволюционного процесса. Вид и особь. Основные свойства популяции.
Эволюционная единица должна удовлетворять условиям:
Должна выступать во времени и пространстве как единство
Должна наследственно изменяться
Должна реально и конкретно существовать
Популяция – это наименьшая самовоспроизводящаяся группа особей одного вида, на протяжении эволюционно длительного времени населяющая определенное пространство, образующая самостоятельную генетическую систему и формирующая собственную экологическую нишу.
Вид тоже некоторое единство, но популяция – наименьшая.
Особь меньше, но не обладает собственной «эволюционной судьбой» в череде поколений.
Основные экологические характе-ристики популяции - численность, ареал, возрастная и половая струк-тура, а также популяционная динамика.
Популя-ция обладает определенным ареалом. Особи вне этого ареала выходят из состава популяции. Ареал популяции может расширяться, но для этого популяция должна освоить это новое пространство. Величина ареала популяции в зна-чительной мере зависит от степени подвижности особей - «радиусов индивидуальной или, точнее, репродук-тивной активности» (Тимофеев-Ресовский). Во многих других случаях трофи-ческий ареал не совпадает с репро-дукционным (с эволюционно-генетической точки зрения, нас прежде всего интересует репродукционный ареал).
С вопросами о численности попу-ляций связана проблема минимальных численностей. Минимальная числен-ность - это такая численность, ниже которой популяция неизбежно исчезает по разным эколого-генетическим при-чинам. Численность популяции, как и остальные популяционные характерис-тики, варьирует. В каждом конкретном случае минимальная численность попу-ляции окажется специфической для разных видов.
Динамика. Размеры по-пуляции (пространственные и по чис-лу особей) подвержены постоянным колебаниям. Причины динамики попу-ляций в пространстве и времени чрезвычайно многообразны и в общей форме сводятся к влиянию биоти-ческих и абиотических факторов.
Половой состав популяции. Извест-но, что генетический механизм опре-деления пола обеспечивает расщепле-ние потомства по полу в отношении 1:1 (первичное соотношение полов). В силу неодинаковой жизнеспособнос-ти мужского и женского организма (разная жизнеспособность, несомнен-но, эволюционно выработанный при-знак) это первичное соотношение порой уже заметно отличается от вторичного (характерно при родах у млекопитающих) и тем более заметно отличается от третичного - характер-ного для взрослых особей.
6. Популяция – наименьшая хорогенетическая единица эв-ции. Типы популяционных ареалов. Популяция как хорогенетическая единица.
Хорос – пространство, место, площадь. … …
Некот. виды имеют двойной ареал: трофический и репродукционный.
Розовые чайки гнездятся в мокрой тундре северовостока сибирских рек. Трофический ареал не определен.
Речной угорь большую часть времени проводит в пресных водах рек черного, азовского и др. морей и озер. Размножаться мигрирует в морскую воду (300-400 м, +7˚С). Затем мальки мигрируют в реки.
7. Изоляция как фактор эв-ции. Географическая. Различные типы биологической изоляции.
Изоляция - возникновение любых барьеров, ограничивающих панмиксию. Значение изоляции в процессе эв-ции и сводится к нарушению свобод-ного скрещивания, что ведет к увели-чению и закреплению различий между популяциями и отдельными частями всего населения вида. Без такого закрепления эволюционных различий невозможно никакое формообразова-ние. В природе существуют: пространствен-ная и биологическая изоляции.
Пространственная изоляция может существовать в разных формах: водные барьеры разделяют население «сухо-путных» видов, а барьеры суши изоли-руют население видов-гидробионтов, возвышенности изолируют равнинные популяции, а равнины - горные попу-ляции и т. д. Возникновение территориально-механической изоляции объясняется историей развития видов на определен-ных территориях. В определенных случаях основной причиной изоляции стало наступление ледников. Пространственная изо-ляция внутри вида существует в двух ее проявлениях: изоляция какими-либо барьерами между частями видового на-селения и изоляция, определяемая большей возможностью спаривания близко живущих особей, т. е. изоляция расстоянием.
Биологическую изоляцию обеспечи-вают две группы механизмов: устра-няющие скрещивание (докопуляционные) и изоляция при скрещивании (послекопуляционные).
Спариванию близких форм препят-ствуют различия во время половой активности и созревания половых про-дуктов. В природе обычна биотопическая изоляция, при которой потенциальные партнеры по спариванию не встречают-ся, так как они чаще обитают в разных местах. Так, часть зябликов (Fringilla coelebs) гнездится в Московской облас-ти в лесах таежного типа, а другая - в невысоких и редких насаждениях с большим числом полян. Потенциаль-ная возможность перекрестного спари-вания особей этих групп несколько ограничена. Интересный пример биотопической изоляции – симпатрические внутривидовые формы у обыкно-венной кукушки (Cuculus canorus). В Европе обитает несколько «биологи-ческих рас» кукушек, различающихся генетически закрепленной окраской яиц. В Восточной Европе одни откла-дывают голубые яйца в гнезда обыкно-венной горихвостки и лугового чекана, другие - светлые в крапинку яйца в гнезда мелких воробьиных птиц, имею-щих яйца сходной окраски. Изоляция между этими формами кукушек под-держивается за счет уничтожения вида-ми-хозяевами недостаточно замаски-рованных яиц. У многих видов пред-почтение биотопа - эффективный изо-ляционный механизм.
Большое значение в возникнове-нии и поддержании биологической изо-ляции у близких форм имеет этоло-гическая изоляция - осложнения спа-ривания, обусловленные особенностя-ми поведения. Ничтожные на пер-вый взгляд отличия в ритуале ухажи-вания и обмене зрительными, звуко-выми, химическими раздражителями будут препятствовать продолжению ухаживания.
Важным изолирующим механиз-мом, затрудняющим скрещивание близ-ких видов, оказывается возникновение морфофизиологических различий в органах размножения (морфофизиологическая изоляция).
Вторая большая группа изолирую-щих механизмов в природе связана с возникновением изоляции после опло-дотворения (собственно-генетическая изоляция), включающей гибель зигот после оплодотворения, развитие пол-ностью или частично стерильных гиб-ридов, а также пониженную жизнеспо-собность гибридов.
Ланской григорий николаевич отечественная историография экономической истории россии начала xx векаАвтореферат диссертации
... принципиальное ... XX века в общий ... картину ... на пути к современному периоду отечественная историография экономической истории России начала XX века прошла три ... XX века эти взгляды отличались наибольшей устойчивостью, лишь дополняясь новыми ... Мир историка: XX век / ...
Багрова наталья викторовна архитектурно-критический дискурс как феномен отечественной культуры xx века специальность 24 00 01 – теория и история культуры
Автореферат диссертации... на наш взгляд , наметил новую ... на заре XX века , продолжившимся в социальных условиях строительства новой ... на законы, тенденции, общие ... Выделяются три основные группы... сформулировать принципиально новый ... 15 Ревзин, Г. И. Картина мира в архитектуре. Космос и...
«мир без границ»
ДокументНачиная с 70-х годов XX века , прежде всего в... мозга в картине двигательных проявлений... общались с детьми-инвалидами. Возникновение принципиально новых взглядов на ... видеть и воспринимать мир на личностном уровне, ... условно разделить на три группы: ...
Гермафродитизм или нарушение половой дифференциации - это целая группа пороков развития с различными клиническими проявлениями и генетическим разнообразием, характеризующаяся наличием у одного индивида признаков обоих полов. Термин "гермафродитизм" связан с древнегреческим мифом, согласно которого сын двух греческих богов - Гермеса и Афродиты - Гермафродит был превращен в двуполое существо. Гермафродитизм иначе именуют двуполостью, бисексуальностью, андрогенией. Естественный гермафродитизм встречается в природе у некоторых видов растений, у представителей семейства кишечнополостных, у плоских червей, у ряда моллюсков и рыб.
Различают ложный гермафродитизм , или псевдогермафродитизм , который подразумевает наличие наружных половых органов обоих полов в одном организме, и истинный, или гонадный, гермафродитизм, при котором половые железы индивида представлены и яичниками, и яичками. Выявление формы нарушения половой дифференцировки позволяет выбрать соответствующий метод коррекции патологии. При рождении младенца с бисексуальными наружными половыми органами производят кариотипирование и ультразвуковой исследование органов малого таза для определения половой принадлежности половых желез, что позволит установить и документально зафиксировать гражданский пол ребенка.
Истинный гермафродитизм встречается крайне редко. Распространенность псевдогермафродитизма составляет примерно 1 случай на две тысячи новорожденных.
Классификация гермафродитизма
Все проявления гермафродитизма можно разделить на 2 группы - нарушения дифференцировки наружных половых органов и нарушение дифференцировки гонад.
К дефектам генитальной дифференцировки относят:
1. Женский гермафродитизм , характеризующийся кариотипом 46ХХ с частичной вирилизацией. Возникает при врожденной дисфункции коры надпочечников или внутриутробной вирилизации плода, связанной с наличием андрогенсекретирующих опухолей у женщины, либо с приемом андрогенактивных препаратов.
2. Мужской гермафродитизм , для которого характерен кариотип 46ХУ и неадекватная вирилизация. Возникновению этой формы гермафродитизма способствуют синдром тестикулярной феминизации, недостаток 5а-редуктазы и дефекты синтеза тестостерона.
Нарушения дифференцировки гонад могут проявляться в виде:
- истинного гермафродитизма;
- синдрома Тернера;
- дисгенезии тестикул;
- чистой агенезии гонад.
Причины и механизм развития гермафродитизма
В основе развития гермафродитизма лежит нарушение нормального эмбрионального развития плода вследствие наследственных или внешних причин. Наследственные причины могут быть связаны с количественными и качественными хромосомными дефектами половых хромосом и аутосом - генными мутациями, транслокациями, делециями. К внешним причинам, способствующим развитию гермафродитизма, относят интоксикации, облучение, андрогенпродуцирующие опухоли в организме беременной женщины, прием лекарственных средств, обладающих андрогенной активностью. Особо опасно воздействие этих факторов в критические периоды эмбрионального развития плода (на седьмой - восьмой неделе беременности).
Формирование пола индивида происходит в несколько этапов. Все начинается с детерминации генетического пола и дифференцировки гонад в период внутриутробного развития, исходя из чего намечается потенциальное направление функции размножения. После этого происходит формирование гормонального фона с преобладанием мужских или женских половых гормонов. Завершается процесс половой идентичности ребенка формированием соматического и гражданского пола, который и определяет направленность полового воспитания. Генетическая детерминация пола и предполагаемый путь развития гонад зависит от генов, а развитие половых желез и гениталий по мужскому типу определяют факторы, которые продуцируются гонадами плода. Исходя из этого, гермафродитизм может возникать вследствие дефекта одного из внутриутробных этапов формирования пола.
Признаки гермафродитизма
Ложный женский гермафродитизм характеризуется женским кариотипом 46ХХ и гонадами, присущими женскому полу - яичниками. А вот наружные половые органы имеют бисексуальное строение. У больных отмечается различная степень вирилизации от незначительного увеличения клитора до формирования половых органов, близких по строению с мужскими. Вход во влагалище сужается. Так как заболевание чаще всего связано с ферментативной недостаточностью 21-гидроксилазы и 11-гироксилазы, которая сопровождается нарушением калий-натриевого обмена, пациентки предъявляют жалобы на отеки и повышение артериального давления.
Ложный мужской гермафродитизм, иначе именуемый синдромом андрогенной нечувствительности или синдромом тестикулярной феминизации, для которого характерен мужской кариотип 46ХУ на фоне женского фенотипа, характеризующегося спонтанным ростом молочных желез, скудным оволосением по мужскому типу, отсутствием матки и аплазией влагалища. При этом яички располагаются в паховых каналах, больших половых губах или в брюшной полости. Если фенотип имеет наружные половые органы, сходные с нормальными мужскими, то говорят о синдроме Райфенстайна .
Изредка причиной мужского гермафродитизма может стать врожденная патология продукции тестостерона в надпочечниках и яичках, которая проявляется либо его недостаточной секрецией, либо нарушенным механизмом действия.
Синдром Тернера является одним из вариантов нарушенной дифференцировки гонад и обусловлен полным отсутствием Х - хромосомы или её структурной аномалией. Дефект Х-хромосомы приводит к деформациям в процессе экспрессии генов, которые контролируют дифференцировку и функцию яичников, что в итоге приводит к нарушению формирования гонад и образованию вместо них стрек. Гены аутосомных хромосом, контролирующих рост и дифференцировку клеток внутренних органов, также подвергаются трансформациям, что приводит к низкорослости, развитию высокого неба. Кроме того, при осмотре пациентов выявляются деформации ушей, короткая шея с кожными складками со стороны спины в виде "крыльев". При инструментальном обследовании больных обнаруживаются пороки сердца и почек.
У больных с синдромом чистой дисгенезии гонад гениталии обычно сформированы по женскому типу, лишь при кариотипе 46ХУ иногда отмечается вирилизация гениталий. Рост у пациентов нормальный, внешние половые признаки не выражены, характерен половой инфантилизм. У больных со смешанной дисгенезией гонад отмечается ассиметричное формирование внутренних половых органов. Таким образом, с одной стороны у них обнаруживается стрека, а с другой - яичко, функциональность которого сохранена.
При истинном гермафродитизме, встречающемся крайне редко, у больного обнаруживаются элементы тканей яичников и яичек. Признаки такой формы гермафродитизма вариативны и зависят от активности овариальной и тестикулярной тканей. Гениталии устроены по бисексуальному типу.
Методы диагностики гермафродитизма
Диагностика заболевания складывается из сбора и анализа анамнестических данных, осмотра, инструментальных и лабораторных методов исследования.
При сборе анамнеза важно выяснить, были ли подобные нарушения у ближайших родственников по материнской линии. Необходимо заострить внимание на характере и темпах роста в период детства и пубертата, так как активный рост до 10 лет с его последующим прекращением может свидетельствовать о надпочечниковой дисфункции в результате гиперандрогенемии. Заподозрить этот процесс можно и по факту раннего появления полового оволосения.
При осмотре больного оценивают телосложение, которое может информировать об отклонениях, происходящих в период полового созревания. К примеру, телосложение "евнуха" формируется из-за гипогонадизма, основой которого может выступать гермафродитизм. Низкорослость, сочетающаяся с половым инфантилизмом, позволяет задуматься о синдроме Тернера. Ложный мужской гермафродитизм может быть заподозрен при пальпаторном выявлении яичек в больших половых губах или в паховых каналах.
Лабораторные исследования для диагностики гермафродитизма сводятся к определению хромосомных и генных мутаций с помощью кариотипирования и исследования генов. Определение уровня содержания гонадотропинов и половых гормонов в крови позволяет дифференцировать гермафродитизм с другими заболеваниями. Для выявления потенциального направления половой адаптации у пациентов со смешанной формой дисгенезии гонад проводят пробу с хорионическим гонадотропином. А для диагностики больных с нарушением синтеза тестостерона и андрогенов, исследуют уровень тестостерона, глюкокортикоидных и минералокортикоидных гормонов, а также их предшественников, используя для этого стимуляционную пробу аналогами адренокортикотропного гормона.
С помощью ультразвукового исследования и компьютерной томографии получают информацию о состоянии внутренних половых органов.
Лечение гермафродитизма
Основными задачами лечебных мероприятий для коррекции гермафродитизма являются определение гражданского пола и формирование всех необходимых для этого признаков больному, и обеспечение нормального гормонального фона. Складывается лечение больных гермафродитизмом из хирургической коррекции пола и заместительной гормональной терапии.
Хирургическая коррекция пола направлена на формирование наружных половых органов с помощью маскулинизирующей или феминизирующей реконструкции и на определение судьбы половых желез. В настоящее время из-за высокого риска развития опухолей хирурги прибегают к двустороннему удалению гонад всем пациентам с женским фенотипом, но имеющих при этом мужской кариотип.
Гормональную терапию пациентам с женским полом проводят с целью профилактики проявлений посткастрационного синдрома, который развивается у больных, которым проведено удаление гонад. Гормональное лечение складывается из использования только препаратов эстрадиола - эстрофема, прогинова. Кроме того, возможно назначение комбинированных пероральных контрацептивов, таких как мерсилон, новинет, жанин, диане-35. Для коррекции расстройств в постменопаузе используют монофазные и двухфазные препараты заместительной гормональной терапии. Консультация эндокринолога
Специалисты Северо-Западного центра эндокринологии проводят диагностику и лечение заболеваний органов эндокринной системы. Эндокринологи центра в своей работе базируются на рекомендациях Европейской ассоциации эндокринологов и Американской ассоциации клинических эндокринологов. Современные диагностические и лечебные технологии обеспечивают оптимальный результат лечения.
УЗИ малого таза
УЗИ малого таза – ультразвуковое исследование органов малого таза (матки, маточных труб, влагалища, яичников, мочевого пузыря). УЗИ малого таза может выполняться с целью диагностики заболеваний женских половых органов или мочевого пузыря, а также с целью диагностики состояния плода при беременности или диагностики самой беременности
Консультация уролога-андролога
Андрология - область медицины, изучающая мужчин, мужскую анатомию и физиологию, заболевания мужской половой сферы и методы их лечения. На данный момент специализации по андрологии в России не существует, поэтому специалисты, желающие заниматься этой областью медицины, должны получать базовое образование по урологии с последующей дополнительной специализацией по эндокринологии
Консультация детского эндокринолога
Очень часто на прием к специалистам Северо-Западного центра эндокринологии обращаются пациенты, не достигшие 18 лет. Для них в центре работают специальные врачи – детские эндокринологи
УЗИ органов мошонки и яичек
УЗИ органов мошонки и яичек – один из наиболее эффективных способов обследования половой системы мужчин, включая яички, семенные канатики и придатки
Самооплодотворяющиеся животные размножаются при прочих равных вдвое быстрее, чем раздельнополые. Почему же раздельнополость преобладает в природе? Для ответа на этот вопрос были искусственно выведены породы круглых червей Caenorhabditis elegans , одни из которых практикуют только перекрестное оплодотворение, другие — только самооплодотворение. Эксперименты с этими червями подтвердили две гипотезы о преимуществах перекрестного оплодотворения. Одно преимущество состоит в более эффективном очищении генофонда от вредных мутаций, второе — в ускоренном накоплении полезных мутаций, что помогает популяции приспосабливаться к меняющимся условиям.
|
|
Двойная цена самцов
Зачем нужно половое размножение, зачем нужны самцы? Ответы на эти вопросы совсем не так очевидны, как может показаться.
|
Известный эволюционист Джон Мэйнард Смит (John Maynard Smith) обратил внимание на серьезность данной проблемы в своей книге The Evolution of Sex (1978). Мэйнард Смит подробно рассмотрел парадокс, которому дал название «двойная цена пола» (two-fold cost of sex). Суть его в том, что при прочих равных бесполое размножение (или самооплодотворение) ровно в два раза эффективнее, чем перекрестное оплодотворение с участием самцов (см. рисунок). Иными словами, самцы обходятся популяции непомерно дорого. Отказ от них дает немедленный и очень значительный выигрыш в скорости размножения. Мы знаем, что чисто технически переход от раздельнополости и перекрестного оплодотворения к бесполому размножению или самооплодотворению вполне возможен, тому есть масса примеров как у растений, так и у животных (см., например: Самки гигантского комодского варана размножаются без участия самцов, «Элементы», 26.12.2006). Тем не менее бесполые расы и популяции самооплодотворяющихся гермафродитов почему-то до сих пор так и не вытеснили тех, кто размножается «обычным» образом, с участием самцов.
Зачем они все-таки нужны?
Из сказанного следует, что перекрестное оплодотворение должно давать некие преимущества, настолько значительные, что они перекрывают даже двойной выигрыш в эффективности размножения, даваемый отказом от самцов. Причем эти преимущества должны проявляться сразу, а не когда-нибудь через миллион лет. Естественному отбору нет дела до отдаленных перспектив.
Есть много гипотез о природе этих преимуществ (см.: Evolution of sexual reproduction). Мы рассмотрим две из них. Первая известна под названием «храповик Мюллера» (см.: Muller"s ratchet). Храповик — это устройство, в котором ось может крутиться только в одну сторону. Суть идеи в том, что если у бесполого организма возникает вредная мутация, его потомки уже не могут от нее избавиться. Она будет, как родовое проклятие, передаваться всем его потомкам вечно (если только не произойдет обратная мутация, а вероятность этого очень мала). У бесполых организмов отбор может отбраковывать только целые геномы, но не отдельные гены. Поэтому в череде поколений бесполых организмов может (при соблюдении определенных условий) происходить неуклонное накопление вредных мутаций. Одним из таких условий является достаточно большой размер генома. У круглых червей, между прочим, геномы маленькие по сравнению с другими животными. Может быть, поэтому они и могут позволить себе самооплодотворение (см. ниже).
Если же организмы размножаются половым путем и практикуют перекрестное оплодотворение, то индивидуальные геномы постоянно рассыпаются и перемешиваются, а новые геномы формируются из фрагментов, ранее принадлежавших разным организмам. В результате возникает особая новая сущность, которой нет у бесполых организмов, — генофонд популяции. Гены получают возможность размножаться или выбраковываться независимо друг от друга. Ген с неудачной мутацией может быть отбракован отбором, а остальные («хорошие») гены данного родительского организма могут благополучно сохраниться в популяции.
Таким образом, первая идея состоит в том, что половое размножение способствует очищению геномов от «генетического груза», то есть помогает избавляться от постоянно возникающих вредных мутаций, не допуская вырождения (снижения общей приспособленности популяции).
Вторая идея сродни первой: она предполагает, что половое размножение помогает организмам эффективнее адаптироваться к меняющимся условиям за счет ускоренного накопления мутаций, полезных в данной обстановке. Допустим, у одной особи возникла одна полезная мутация, у другой — другая. Если эти организмы бесполые, у них практически нет шансов дождаться объединения обеих мутаций в одном геноме. Половое размножение дает такую возможность. Оно фактически делает все полезные мутации, возникшие в популяции, «общим достоянием». Ясно, что скорость приспособления к меняющимся условиям у организмов с половым размножением должна быть выше.
Все эти теоретические построения, однако, основаны на определенных допущениях. Результаты математического моделирования свидетельствуют о том, что степень полезности или вредности перекрестного оплодотворения по сравнению с бесполым размножением или самооплодотворением зависит от целого ряда параметров. В их числе размер популяции; скорость мутирования; размер генома; количественное распределение мутаций в зависимости от степени их вредности/полезности; число потомков, производимых одной самкой; эффективность отбора (степень зависимости числа оставляемых потомков не от случайных, а от генетических факторов) и т. д. Некоторые из этих параметров очень трудно измерить не только в природных, но и в лабораторных популяциях.
Поэтому все гипотезы такого рода остро нуждаются не столько в теоретических обоснованиях и математических моделях (всего этого уже в избытке), сколько в прямой экспериментальной проверке. Однако подобных экспериментов до сих пор проведено не так уж много (Colegrave, 2002. Sex releases the speed limit on evolution // Nature . V. 420. P. 664-666; Goddard et al., 2005. Sex increases the efficacy of natural selection in experimental yeast populations // Nature . V. 434. P. 636-640). Новое исследование, выполненное биологами из Орегонского университета на круглом черве Caenorhabditis elegans , ярко проиллюстрировало действенность обоих рассмотренных механизмов, обеспечивающих преимущество тем популяциям, которые не отказываются от самцов, несмотря на их «двойную цену».
Уникальный объект для изучения роли самцов
Черви Caenorhabditis elegans словно нарочно созданы для экспериментальной проверки вышеупомянутых гипотез. У этих червей нет самок. Популяции состоят из самцов и гермафродитов, причем последние численно преобладают. У гермафродитов две X-хромосомы, у самцов — только одна (система определения пола X0, как у дрозофилы). Гермафродиты производят сперматозоиды и яйцеклетки и могут размножаться без посторонней помощи путем самооплодотворения. Самцы производят только сперматозоиды и могут оплодотворять гермафродитов. В результате самооплодотворения на свет появляются только гермафродиты. При перекрестном оплодотворении половина потомства оказывается гермафродитами, половина — самцами. Обычно частота перекрестного оплодотворения в популяциях C. elegans не превышает нескольких процентов. Чтобы определить эту частоту, не обязательно наблюдать за интимной жизнью червей — достаточно знать процент самцов в популяции.
Следует пояснить, что самооплодотворение — это не совсем то же самое, что бесполое (клональное) размножение, однако различия между ними быстро сходят на нет в череде самооплодотворяющихся поколений. Самооплодотворяющиеся организмы за несколько поколений становятся гомозиготными по всем локусам. После этого потомство перестает отличаться от родителей генетически, точно так же, как и при клональном размножении.
У C. elegans известны мутации, влияющие на частоту перекрестного оплодотворения. Одна из них, xol-1 , смертельна для самцов и фактически приводит к тому, что в популяции остаются только гермафродиты, размножающиеся путем самооплодотворения. Другая, fog-2 , лишает гермафродитов способности производить сперму и фактически превращает их в самок. Популяция, в которой все особи несут эту мутацию, становится обычной раздельнополой популяцией, как у большинства животных.
Авторы при помощи классических методик (путем скрещиваний, а не генной инженерии) вывели две пары пород червей с почти одинаковыми геномами, различающимися только наличием мутаций xol-1 и fog-2 . Первая порода в каждой паре, с мутацией xol-1, размножается только самооплодотворением (obligate selfing, OS). Вторая, с мутацией fog-2, может размножаться только путем перекрестного оплодотворения (obligate outcrossing, OO). К каждой паре пород прилагалась третья, с таким же генетическим «бэкграундом», но лишенная обеих мутаций (wild type, WT). У пород WT частота перекрестного оплодотворения в стандартных лабораторных условиях не превышает 5%.
Самцы нужны! Проверено экспериментально
С этими тройками пород были проведены две серии экспериментов.
В первой серии проверялась гипотеза о том, что перекрестное оплодотворение помогает избавляться от «генетического груза». Эксперимент продолжался в течение 50 поколений (червей, разумеется, а не экспериментаторов). Каждое поколение червей подвергалось действию химического мутагена — этилметансульфоната. Это приводило к увеличению частоты мутирования примерно в четыре раза. Молодых животных помещали в чашку Петри, разделенную пополам стенкой из вермикулита (см. рисунок), причем червей сажали в одну половину чашки, а их пища — бактерии E. coli — находилась в другой половине. Червей при пересадке обрабатывали антибиотиком, чтобы очистить от случайно прилипших бактерий. В результате для того, чтобы добраться до еды, а значит получить шанс выжить и оставить потомство, черви должны были преодолеть препятствие. Тем самым экспериментаторы повысили эффективность «очищающего» отбора, который отсеивает вредные мутации. В обычных лабораторных условиях эффективность отбора очень низка, потому что черви окружены пищей со всех сторон. В такой ситуации могут выжить и размножиться даже очень слабые, перегруженные вредными мутациями животные. В новой экспериментальной установке этой уравниловке был положен конец. Чтобы переползти через стенку, червь должен быть здоров и крепок.
Авторы сравнивали приспособленность (fitness) у червей до и после эксперимента, то есть у особей первого и пятидесятого поколения. Червей C. elegans можно долго хранить в замороженном виде. Это сильно облегчает подобные эксперименты. Пока длился эксперимент, выборка червей 1-го поколения спокойно лежала в морозильнике. Приспособленность измеряли следующим образом. Червей смешивали в равной пропорции с контрольными червями, в геном которых был вставлен ген светящегося белка, и сажали в экспериментальную установку. Животным давали время, чтобы преодолеть барьер и размножиться, а затем определяли процент несветящихся особей в потомстве. Если этот процент увеличился в пятидесятом поколении по сравнению с первым — значит, в ходе эксперимента приспособленность выросла, если уменьшился — значит, имело место вырождение.
Результаты эксперимента показаны на рисунке. Они однозначно свидетельствуют о том, что перекрестное оплодотворение является мощным средством борьбы с генетическим грузом. Чем выше частота перекрестного оплодотворения, тем лучше итоговый результат (все линии на рисунке возрастают слева направо). Искусственно повышенная скорость мутирования привела к вырождению (снижению приспособленности) всех пород червей, кроме OO — «облигатных перекрестников».
Даже тем породам, у которых мутагенез не был искусственно ускорен, высокая частота перекрестного оплодотворения дала преимущество. В обычных лабораторных условиях это преимущество не проявляется, потому что червям не нужно перелезать через стенки, чтобы добраться до корма.
Любопытно, что в одной из двух контрольных пород OS («облигатных самооплодотворителей») даже без повышения скорости мутирования отказ от перекрестного оплодотворения привел к вырождению (левый квадратик в верхней паре кривых на рисунке расположен ниже нуля).
Рисунок также показывает, что частота перекрестного оплодотворения у большинства «диких» пород (WT) в ходе эксперимента оказалась заметно выше исходных 5%. Это, пожалуй, самый важный результат. Он означает, что в жестких условиях (имеется в виду как необходимость перелезать через барьер, так и повышенный темп мутагенеза) естественный отбор дает явное преимущество особям, размножающимся путем перекрестного оплодотворения. Потомство таких особей оказывается более жизнеспособным, и поэтому в ходе эксперимента происходит отбор на склонность к перекрестному оплодотворению.
Таким образом, первый эксперимент убедительно подтвердил гипотезу о том, что перекрестное оплодотворение помогает популяции избавляться от вредных мутаций.
Во второй серии экспериментов проверялось, помогает ли перекрестное оплодотворение вырабатывать новые адаптации путем накопления полезных мутаций. На этот раз червям, чтобы добраться до пищи, нужно было преодолеть зону, заселенную патогенными бактериями Serratia . Эти бактерии, попадая в пищеварительный тракт C. elegans , вызывают у червя опасное заболевание, которое может кончится смертью. Чтобы выжить в этой ситуации, черви должны были либо научиться не глотать вредных бактерий, либо выработать устойчивость к ним. Какой из вариантов выбрали подопытные популяции червей — неизвестно, однако за 40 поколений породы OO отлично приспособились к новым условиям, породы WT приспособились несколько хуже, а породы OS не приспособились совсем (их выживаемость в среде с вредными бактериями осталась на исходном низком уровне). И снова в ходе эксперимента у пород WT под действием отбора резко возросла частота перекрестного оплодотворения.
Таким образом, перекрестное оплодотворение действительно помогает популяции приспосабливаться к меняющимся условиям, в данном случае — к появлению болезнетворного микроба. Тот факт, что в ходе эксперимента у пород WT увеличивалась частота перекрестного оплодотворения, означает, что спаривание с самцами (в противовес самооплодотворению) дает гермафродитам немедленное адаптивное преимущество, которое, очевидно, перевешивает «двойную цену», которую им приходится платить, производя на свет самцов.
Следует отметить, что перекрестное оплодотворение встречается не только у раздельнополых организмов. Например, многие беспозвоночные являются гермафродитами, оплодотворяющими не сами себя, а друг друга — перекрестно. У растений перекрестное опыление обоеполых («гермафродитных») особей тоже, мягко говоря, не редкость. Обе гипотезы, проверявшиеся в данной работе, вполне приложимы к таким гермафродитам. Иными словами, эта работа не доказала, что «перекрестный гермафродитизм» в чём-то уступает раздельнополости. А ведь за первый из этих двух вариантов не нужно платить пресловутую «двойную цену». Следовательно, проблема всё равно остается.
Проведенные эксперименты выявили недостатки самооплодотворения по сравнению с перекрестным, но они не объяснили, почему многие организмы предпочли раздельнополость «перекрестному гермафродитизму». Ключом к решению этой загадки, скорее всего, является половой отбор. Раздельнополость дает возможность самкам придирчиво выбирать себе партнеров, и это может служить дополнительным способом повышения эффективности отбраковки вредных и накопления полезных мутаций. Возможно, и эта гипотеза когда-нибудь получит экспериментальные подтверждения.
