18 dicembre 2012

Determinazione del sesso in Drosophila

Chiedilo a Tania

E anche oggi, rispondo a una domanda di una mia lettrice!

Salve Tania! Sto studiando, in biologia dello sviluppo, la determinazione del sesso in Drosophila. Il mio professore ha detto che in questi insetti funziona diversamente rispetto ai mammiferi, ma il meccanismo mi è chiaro solo in parte. Si tratta di un argomento piuttosto tecnico, potrebbe aiutarmi ugualmente?
Grazie
Saluti (:
Giulia

Ciao Giulia,
sicuramente l'argomento che proponi non è un argomento di genetica di base, facilmente comprensibile a tutti i miei lettori.
Si tratta, tuttavia, di un argomento piuttosto curioso e, quindi, ho deciso di scrivere comunque il post.

Cominciamo.
Maschi e femmine di Drosophila hanno due cromosomi sessuali X e Y; i maschi sono XY e le femmine XX.

Nei moscerini della frutta, tuttavia, non è la presenza di un cromosoma Y a determinare il sesso.
Nel 1916 il biologo statunitense Calvin Bridges propose che sia i cromosomi X sia i cromosomi autosomi concorressero alla determinazione del sesso nel moscerino della frutta. Vediamo ora di comprenderne il meccanismo.

Per prima cosa è importante il numero dei cromosomi X!
Ad esempio, i moscerini XXY (con normale assetto dei cromosomi autosomi) sono femmine normali; i moscerini X0 (con normale assetto dei cromosomi autosomi) sono, invece, maschi sterili.
La presenza del cromosoma Y, dunque, non determina il sesso maschile, né la sua assenza determina il sesso femminile. Tuttavia, dato che i maschi X0 sono sterili, il cromosoma Y contiene informazioni indispensabili per la fertilità del moscerino.

In Drosophila la presenza di due cromosomi X determina la produzione della proteina "Sex-lethal", codificata da un gene collocato sul cromosoma X.  La presenza della proteina "Sex-lethal" induce uno sviluppo femminile, mediante l'attivazione di altri geni.
Se la proteina Sex-lethal non viene espressa lo sviluppo è maschile.

Cerchiamo ora di capire il ruolo dei cromosomi autosomi.
La Drosophila ha 4 paia di cromosomi: una coppia X/Y e tre coppie autosomiche etichettate 2, 3, e 4.
Ha un numero aploide di 4: 3 coppie di autosomi e 1 coppia di cromosomi sessuali.
Una femmina normale ha due cromosomi X, due cromosomi 2, due cromosomi 3 e due cromosomi 4. Ovvero ha due cromosomi sessuali X e tutti gli autosomi sono presenti a coppie.
Possiamo scriverlo in questo modo 2X:2A. Questa scrittura ci permette di calcolare agevolmente il rapporto tra il numero dei cromosomi X e il numero di assetti autosomici.
Nel caso di una femmina normale, il rapporto è 2:2=1.
Come mostrato nella tabella sottostante, femmine triploidi o tetraploidi sono comunque normali perché il rapporto X:A è comunque uguale a 1.

Nel maschio normale, invece, il rapporto è pari a 0,5: X:2A, ovvero 1:2.

Cromosomi X e Y
Cromosomi autosomi
rapporto X:A
Sesso del moscerino della frutta
XX
AA
2X:2A = 1
Femmina normale
XXX
AAA
3X:3A = 1
Femmina normale
XXXX
AAAA
4X:4A = 1
Femmina normale
X
AA
X:2A = 0.50
Maschio normale, ma sterile
XY
AA
X:2A = 0.50
Maschio normale
XXX
AA
3X:2A = 1.50
Metafemmina, con gravi problemi di sviluppo
XXXX
AAA
4X:3A = 1.33
Metafemmina, con gravi problemi di sviluppo
XX
AAA
2X:3A = 0.66
Intersesso, con caratteri sia maschili sia femminili
XXX
AAAA
3X:4A = 0,75
Intersesso, con caratteri sia maschili sia femminili
X
AAA
X:3A = 0.33
Metamaschio, sterile e debole
XY
AAA
X:3A = 0.33
Metamaschio, sterile e debole


Schematizzando: se il valore del rapporto tra il numero dei cromosomi X e il numero di assetti autosomici:
  • è < di 0,5 avremo dei moscerini metamaschi
  • è = a 0,5 avremo dei moscerini maschi
  • è = a 1,0 avremo dei moscerini femmina
  • è > di 1,0 avremo dei moscerini metafemmina
  • è compreso tra 0,5 e 1,0 avremo dei moscerini intersesso
In conclusione: il sesso in Drosophila è un carattere quantitativo, determinato dal rapporto tra il numero di cromosomi X ed il numero degli assetti aploidi degli autosomi. Tale sistema di determinazione del sesso è chiamato "sistema di equilibrio genico".

Cosa ne dici, Giulia? Ora dovrebbe essere più semplice!
In bocca al lupo per l'esame di domani,
Un saluto,
Tania Tanfoglio


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