NHỮNG CƠ CHẾ XÁC ĐỊNH GIỚI TÍNH

MỞ ĐẦU

Bằng cách nào giới tính của mỗi cá thể được xác định là một trong những câu hỏi lớn của triết học tự nhiên từ thời cổ đại. Aristotle đã tuyên bố rằng giới tính được xác định bằng nhiệt độ của giới đực trong quá trình giao cấu (Aristotle, ca. 335 BCE). Theo nhà hiền triết, nhiệt độ của cuộc giao hoan càng cao bao nhiêu thì khả năng sinh ra con đực là cao bấy nhiêu. Ông cũng khuyên rằng những người đàn ông lớn tuổi nên thụ thai vào mùa hè nếu như muốn có con trai kế nghiệp.

Thật vậy, cho đến tận thế lỷ 20, yếu tố môi trường – nhiệt độ và dưỡng chất – được cho là quan trọng trong xác định giới tính. Năm 1890, Geddes và Thomson tóm tắt tất cả các dữ liệu đã có về xác định giới tính và đi đến kết luận rằng "thể trạng, tuổi tác, dinh dưỡng và môi trường của bố mẹ phải được xem xét đặc biệt ". Họ cho rằng các yếu tố thiên về việc lưu trữ năng lượng và chất dinh dưỡng có khuynh hướng cho con cái, trong khi các yếu tố kích thích việc sử dụng năng lượng và chất dinh dưỡng liên quan đến con đực.

Cái nhìn về xác định giới tính theo môi trường này vẫn tồn tại như một học thuyết chủ đạo cho đến khi người ta xác định được (chủ yếu từ nghiên cứu côn trùng) nhiễm sắc thể X và Y và sự tương quan giữa giới tính cái với kiểu gen XX cũng như giới tính đực với kiểu gen XY hoặc XO (Stevens 1905; Wilson 1905; Gilbert 1978). Mối liên hệ này gợi ý chắc chắn rằng một thành phần đặc biệt của nhân chịu trách nhiệm cho việc định hướng phát triển giới tính. Các bằng chứng rằng xác định giới tính diễn ra bởi sự di truyền nhân chứ không phải bởi môi trường ngày càng được tích lũy.

Ngày nay, chúng ta biết rằng cơ chế xác định giới tính nội ngoại sinh có mặt trong nhiều loài khác nhau. Chúng ta trước hết hãy bàn luận về cơ chế xác định giới tính phụ thuộc nhiễm sắc thể và sau đó xem xét các cách mà theo đó môi trường có thể điều khiển kiểu hình giới tính.

Xác định giới tính ở động vật có vú

Khi xác định giới tính của động vật có vú, người ta quan tâm tới giới tính sơ cấp, có bản chất nằm ở di truyền và tuyến sinh dục, với giới tính thứ cấp, chính là biểu hiện kiểu hình của cá thể.

Xác định giới tính sơ cấp

Xác định giới tính sơ cấp là xác định tuyến sinh dục. Ở thú, xác định giới tính sơ cấp hoàn toàn là do nhiễm sắc thể mà hiếm khi chịu tác động môi trường. Y mang một gen mã hóa cho một nhân tố xác định tinh hoàn (testis-determining factor), đặc biệt quan trọng cho xác định giới tính. Một người XXXXXY cơ bản vẫn là nam.

Bất thường số lượng nhiễm sắc thể giới tính mà chúng ta hay nghe tới, đó là hội chứng Turner: nữ không trưởng thành. Cơ thể Turner có thể là thể khảm (46/45 XX/XO) hoặc hoàn toàn (45,XO). Hội chứng Klinefelter xuất hiện ở nam, một phần vẫn có đặc điểm của nữ. Cơ thể là thể khảm (46/47 XY/XXY). Nguyên nhân của cả hai là sai sót trong quá trình phân ly nhiễm sắc thể giới tính.

Xác định giới tính thứ cấp

Giới tính thứ cấp là biểu hiện của kiểu hình bên ngoài cơ thể. Như động vật có vú giống đực có dương vật, các ống dẫn tinh, và tuyến tiền liệt; còn động vật có vú giống cái có âm đạo, tử cung, ống dẫn trứng và tuyến vú. Ở nhiều loài, mỗi giới có một kích cỡ đặc trưng, sụn thanh quản, và hệ cơ.

            Tất cả đặc điểm giới tính thứ cấp được xác định bằng các hormones tiết từ tuyến sinh dục. Trường hợp không có tuyến sinh dục thì cơ thể sẽ phát triển các đặc điểm kiểu hình theo hướng cái (Jost, 1953)

Sơ đồ xác định giới tính ở thú như hình

Nếu Y có mặt, tinh hoàn hình thành và tiết 2 hormones chính: anti-Müllerian duct factor (AMF) – phá hủy ống Müller và Testosteron – làm nam hóa thai nhi, kích thích sự hình thành dương vật, bìu, và các phần khác của nam, cũng như ức chế phát triển ngực sơ cấp… Vì thế cơ thể có kiểu hình nam miễn là không có sự thay đổi sự tiết hai hormones bởi tinh hoàn thai nhi.

            Phần tiếp theo đây chúng ta cùng có một cái nhìn chi tiết hơn về các sự kiện này.

Sự phát triển tuyến sinh dục

Trước khi trải qua biệt hóa để quyết định giới tính, tuyến sinh dục sơ cấp của thú phát triển qua giai đoạn hai khả năng (bipotential stage), trong thời gian đó không có đặc điểm đực/cái nào cả. Ở người, tuyến sinh dục sơ cấp xuất hiện ở trung phôi bì trung gian trong tuần thứ 4 và giữ không biệt hóa đến tuần thứ 7; chúng hình thành ngay gần thận đang phát triển. Phần bụng của tuyến sinh dục sơ cấp được tạo nên từ biểu mô gờ mầm (genital ridge).  Biểu mô gờ mầm hình thành ống sinh dục (sex cords). Các tế bào mầm di chuyển đến ống sinh dục trong tuần thứ 6.

Sự biệt hóa tuyến sinh dục của người qua lát cắt ngang. (A) Gờ mầm của một phôi 4 tuần tuổi. (B) Gờ mầm của một tuyến sinh dục 6 tuần tuổi chỉ ra sự mở rộng của buổi mô. (C) Sự phát triển tinh hoàn ở tuần thứ 8. Ống sinh dục mất kết nối với buổi mô vỏ và phát triển mạng lưới ống tinh hoàn. (D) Đến tuần thứ 16, ống tinh hoàn (testis cord) nối liền với mạng lưới ống tinh hoàn (rete tesstis cords) và kết nối với ống Wolffian thông qua các ống ly tâm được tái tổ chức lại từ ống nguyên thủy. (E) Sự phát triển buồng trứng ở phôi 8 tuần. (F) Ở phôi tuần thứ 20, buồng trứng không kết nối với ống Wolffian, và ống sinh dục vỏ (cortical sex cords) xung quanh tế bào mầm vốn đã di cư đến gờ mầm từ trước. (Langman 1981 .)

Sự phát triển tuyến sinh dục và các ống của nó ở động vật có vú. Chú ý rằng cả ống Wolffian và Mullerian đều có mặt ở giai đoạn chưa biệt hóa tuyến sinh dục

Nếu thai là XY, ống sinh dục tiếp tục tăng sinh qua tuần thứ 8, lan sâu vào các mô liên kết… cuối cùng tạo ống tinh hoàn (testis cord). Các tế bào trong cấu trúc tinh hoàn biệt hóa thành tế bào Sertoli (nuôi dưỡng, tiết AMF) và Leydig (tiết testosteron). Ống Muller bị thoái hóa.

Ở thai là XX, ống sinh dục ban đầu bị thoái hóa. Biểu mô sớm tạo ra một ống mới… Các tế bào mầm sẽ trở thành trứng, các biệt hóa khác thành tế bào tạo nang bao bọc tế bào mầm và tiết steroid hormone. Ống Muller vẫn nguyên vẹn, biệt hóa thành ống dẫn trứng, tử cung, cổ tử cung, phần trên âm đạo. Đồng thời ống Wolffian thu testosteron và phân hủy.

(Mal) 1995; Sirk et al. 2000.)

Đó mới là cơ chế nhìn ở góc độ hiện tượng, chúng ta cần hiểu thêm ở mức độ phân tử và tín hiệu.

Cơ chế phân tử xác định giới tính sơ cấp của thú

* Lộ trình cho phát triển giới tính đực

¹Sry – yếu tố xác định nhiễm sắc thể Y

Ở người, gene SRY nằm ở đầu mút vai ngắn của Y. Protein SRY gổm 223 amino acid chứa một vùng để bám DNA gọi là HMG (high-mobility group) box, là một nhân tố điều hòa phiên mã, quyết định sự hình thành tinh hoàn. Người có cánh ngắn của Y mà không có cánh dài vẫn là nam nhưng có cánh dài mà không có cánh ngắn thì là nữ.Vì vậy, đúc rút lại SRY thấy ở nam XY bình thường và nam XX hiếm; SRY không có ở nữ XX bình thường hay nữ XY. (Nam XX và nữ XY hiếm sẽ được làm rõ ở phần sau).

SRY có mặt ở tuyến sinh dục sơ khai hoặc đang biệt hóa thành tinh hoàn; tuy nhiên ngời ta cũng thấy rằng nó biểu hiện lúc đầu rồi im lặng.

²Sox9

Sox9 (SRY-Box 9) là gene nằm trên vai dài nhiễm sắc thể 17, mã hóa một nhân tố phiên mã giả định cũng chứa HMG box. Sox9 biểu hiện ở mầm tuyến sinh dục đực hơi muộn hơn so với Sry. Lưu ý rằng Sry đặc trưng ở thú, Sox9 có tất cả ở động vật có xương sống.

Trong trường hợp phôi XX có thêm một bản sao gen Sox9 sẽ phát triển thành nam, kể cả là không có Sry  đi chằng nữa. Hai thí nghiệm đã được thực hiện để chứng minh điều đó: trên chuột XX chuyển gene Sox9 cũng phát triển tinh hoàn.  Loại bỏ Sox9 ở tuyến sinh dục chuột XY, giới tính chuyển từ đực thành cái, mặc dù vẫn có Sry.

Vì thế, Sox9 dường như là gene xác định giới tính chủ chốt và thậm chí còn xuất hiện sớm hơn Sry trong tiến hóa. Biểu hiện Sox9 đặc biệt tăng khi có sự kết hợp của Sry và Sf1 trong các tế bào tiền thân của Sertoli. Đó có lẽ là cơ sở để phán đoán rằng Sry chỉ đơn thuần là kích hoạt Sox9 trong một thời gian rất ngắn lúc đầu.

Protein Sox9 có vài chức năng quan trọng, gồm (1) hoạt hóa promotor của chính nó trong một thời gian dài; promotor của gene của AMH; promotor của gene Fgf9. (2) Chặn quá trình tạo buồng trứng của β- catenin bằng cách bất hoạt FoxL2. (3) Bám vào vùng điều hòa của một loạt gene cần cho hình thành tinh hoàn.

³FGF9

FGF9 (fibroblast growth factor 9) được tạo ra trong tuyến sinh dục đực và ức chế sự giảm phân của tế bào sinh dục, duy trì sự biểu hiện của các gen liên quan đến tính đa tiềm năng và các dấu hiệu của tế bào gốc sinh dục đực.

Fgf9, hoạt hóa bởi Sox9, có vai trò: (1) tăng sinh Sertoli tiền thân; (2) kích hoạt sự di cư của tế bào biểu mô từ trung bì bên vào tuyến sinh dục XY. (Các tế bào biểu mô hình thành các động mạch của tinh hoàn, hình thành ống tinh hoàn (testis cords)). Thực nghiệm từng thấy ở XY không có Fgf9 sẽ phát triển thành cái.

⁴SF1

Gene SF1 (steroidogenic factor1) được kích hoạt trực tiếp hoặc gián tiếp bởi Sry, sản phẩm cũng là một nhân tố điều hòa phiên mã. Mầm tuyến có nồng độ Sf1 giữ ổn định sẽ phát triển thành tinh hoàn; còn nếu giảm dần thì sẽ phát triển thành buồng trứng.

Sf1 kích thích sự phát triển của các tế bào Leydig (hoạt hóa gene mã hóa enzyme tạo testosteron) và Sertoli (cộng tác với Sry kích hoạt Sox9) trong tinh hoàn.

* Lộ trình cho buồng trứng: Wnt4 và R-spondin1

DAX1 là một gene nằm trên vai ngắn của nhiễm sắc thể X quyết định sự hình thành buồng trứng. Dax1 cũng biểu hiện trong gờ mầm cùng thời gian với Sry, làm ức chế sự biểu hiện của Sf1. Phôi XY có 2 bản sao của Dax1 trên X vẫn phát triển theo hướng cái kể cả có Sry.

Wnt4 trên nhiễm sắc thể 1 biểu hiện ở gờ mầm của cả 2 giới; nhưng sau đó chỉ biểu hiện được ở tuyến sinh dục đang hình thành buồng trứng. Chuột XX chuyển gene mất Wnt4 không tạo được buồng trứng mà biểu hiện Sox9, enzymes tạo testosteron và AMF.

Rspo1 hoạt động cùng Wnt4 để tạo β - catenin – giúp phát triển buồng trứng và ức chế biểu hiện Sox9 . Protein Rspo1 bám vào promotor và hoạt hóa TAFII105. Cá thể XX đột biến RSPO1 vẫn là nam, trong khi XY mà lặp đoạn chứa cả Wnt4 và Rspo1 trên nhiễm sắc thể 1 thì phát triển như là nữ.

FoxL2 cũng biểu hiện mạnh mẽ ở buồn trứng

Sự chuyển giới tính ở người khi có hai bản sao của locus DAX1. DAX1 (trên nhiễm sắc thể X) với SRY (trên nhiễm sắc thể X) cho phép hình thành tinh hoàn. DAX1 mà không có SRY (vì locus DAX1 khác trên X bất hoạt) tạo ra buồng trứng. Hai bản sao hoạt động của DAX1 (trên nhiễm sắc thể X) cộng với SRY dẫn đến loạn sản tuyến sinh dục.  Vì tuyến sinh dục đều không tạo ra nhân tố chống Muller (AMF) hoặc testosteron, kiểu hình sẽ là nữ (Genetics Review Group 1995.)

Các khác thường về giới tính ở người

Do những tương tác qua lại của các nhân tố và cơ chế xác định giới tính sơ cấp thực sự phức tạp, những bất thường về gen sẽ dẫn tới một số khác thường về giới tính thứ cấp. Nếu một người là lưỡng tính giả nữ, về mặt di truyền là nữ nhưng biểu hiện kiểu hình nam. Trái lại, lưỡng tính giả nam thì về mặt di truyền là nam nhưng biểu hiện là nữ.

Lưỡng tính thật là một trường hợp đặc biệt hơn: thể khảm 46/46 XY/XX trong một tuyến sinh dục, tạo ra cả cấu trúc buồng trứng tinh hoàn, cả hai loại hormone tạo ra. Hoặc một đôi tuyến sinh dục thì một bên là 46 XX, một bên tuyến là 46 XY. Thể khảm này phát triển từ giai đoạn phôi, Việc cấy ghép tế bào để tạo thể khảm khi đã trưởng thành thì cũng không tạo ra lưỡng tính thật. Chúng ta có thể liên hệ sáng những người chuyển giới sử dụng hormone sinh dục nam/nữ để tạo ra kiểu hình thứ cấp tương ứng.

 Xác định giới tính ở chim

Lớp chim cũng phân chia hai giới tính thành giới đồng giao tử và giới dị giao tử nhưng trái ngược với động vật có vú. Giới đực có cặp nhiễm sắc thể ZZ và cái có cặp nhiễm sắc thể giới tính ZW.  

Có hai gen đặc trưng cho sự xác định giới tính của chim, là WPKCI (ASW) trên nhiễm sắc thể W và ZPKCI trên nhiễm sắc thể Z. Ở cơ thể có cặp nhiễm sắc thể ZZ sẽ có 2 bản sao của  ZPKCI vì thế chỉ có một sản phẩm gen được tạo ra kết hợp với nhau tạo thành homodimer, là tín hiệu  để phát triển tinh hoàn. Còn ở cơ thể có cặp nhiễm sắc thể ZW, sẽ có mặt hai sản phẩm gen của ZPKCI và ASW nên 2 protein tại dạng heterodimer – là tín hiệu tạo buồng trứng, cũng như ức chế sự phát triển tinh hoàn. Sự phát triển của tuyến sinh dục kéo theo việc sản xuất hormone và biểu hiện kiểu hình tương ứng.

Một con chim lưỡng tính với các tế bào mang ZZ (đực) ở bên phải và tế bào mang ZW (cái) ở bên trái. Vì bộ lông được kiểm soát bởi các gen trên nhiễm sắc thể giới tính, chim trưởng thành có bộ lông con đực ở bên phải và bộ lông con cái ở bên trái. Ảnh hiển vi chỉ ra những khác biệt ở các vùng não giữa bên trái – phải, được thể hiện qua việc nhuộm neuron liên quan đến khu vực hình thành tiếng hót của chim (Agate et al.2002.)

Đôi khi chúng ta có thể biểu hiện của một số bất thường trong xác định giới tính ở lớp Chim. Gà lưỡng tính là con gàn một nửa là trống, một nửa là mái (trục dọc) do mỗi tuyến sinh dục mang một kiểu nhiễm sắc thể khác nhau. Hoặc ta thấy con gà mái một lúc nào đó biết gáy. Điều này là do nhiễm sắc thể giới tính là ZW bị đột biến ở tế bào tuyến sinh dục (đột biến soma, tế bào sinh dục bình thường) như là sự đứt gãy W ... cuối cùng con gà mái chỉ có Z hoạt động, nên chỉ tạo homodimer, nên trổ mã thành “gà trống”. Có trường hợp con “gà trống” này lại trở về thành gà mái có thể theo cơ chế nào đó ngược lại. Nên nhớ rằng gà trống không thể biến thành gà mái!

Xác định giới tính ở côn trùng

Ong

Ong mật có một cơ chế xác định giới tính hẳn với động vật có vú và chim, cũng không phụ thuộc vào nhiễm sắc thể giới tính. Một đàn ong mật sẽ có ong chúa, ong thợ và ong lính. Ong thợ là ong cái (là ong đi kiếm mồi) với bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội; ong lính (bảo vệ tổ) là đực mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội; óng chúa dĩ nhiên là cái lưỡng bội có chắc năng sinh sản.

Xác định giới tính ở ong do gene xác định giới tính nằm trên nhiễm sắc thể thường quy định. Mọi cá thể đơn bội (do trứng không được thụ tinh) chỉ có một alen quy định giới tính thì phát triển thành đực. Trong khi đó cá thể lưỡng bội (do trứng được thụ tính) có hai alen quy định giới tính thì phát triển thành cái.

Về lý thuyết không bao giờ thấy đực lưỡng bội hay cái đồng hợp về cặp alen quy định giới tính vì phôi như vậy đều chết. Với quy luật đó, lẽ ra quần thể ong phải giảm vì theo xác suất sinh ra cái đồng hợp/dị hợp là 0.5:0.5. Tuy nhiên người ta phát hiện mỗi loài có nhiều cặp alen quy định giới tính nên xác suất gặp đồng hợp về alen giới tính thấp hơn.

Ruồi giấm

Ruồi giấm (Drosophila) cũng có nhiễm sắc thể giới tính để tham gia vào việc quyết định giới tính. Dù rằng cả thú và ruồi đều tạo ra con đực XY và con cái XX, các nhiễm sắc thể của chúng đạt được kết quả này theo một nghĩa khác. Ở loại này nhiễm sắc thể Y không có ý nghĩa đối với xác định giới tính, chỉ quan trọng trong biệt hóa tinh trùng. Giới tính được xác định chủ yếu bởi số nhiễm sắc thể X mỗi tế bào. Nói cách khác, dùng tỉ lệ X so với bộ nhiễm sắc thể thường đơn bội (X:A ratio) của tế bào. Một số trường hợp X:A là 1 (cái), >1 (siêu cái), 0.5 (đực), <0.5 (siêu đực) và 2/3 (lưỡng tính).

Ruồi giấm lưỡng tính (gynandromorph) – một số phần cơ thể là đực, một số phần là cái. Do ở giai đoạn phôi có một (số) tế bào mất một nhiễm sắc thể X nên con cháu của tế bào này là XO (đực) chứ không còn là XX (cái), như vậy có thể nói mỗi tế bào của nó tự xác định giới tính riêng (cơ quan sinh dục ngoài là ngoại lệ).

Lưỡng tính ở côn trùng. (A) Ruồi giấm (D. melanogaster) với bên trái là cái (XX) và bên phải là đực (XO). Phía bên đực mất một nhiễm sắc thể X mang các alen quy định màu mắt và hình dạng cánh, vì thế cho phép biểu hiện các gen lặn là mắt trắng và cánh ngắn trên nhiễm sắc thể còn lại. (B) Bướm hổ đuôi nhạn Paplio glaucus. Nửa bên trái (vàng) là dực trong khi nửa bên phải (xanh đen) là cái. (A vẽ bởi  Edith Wallace thông qua Morgan và Bridges 1919; B, ảnh của J. Adams ©2005.)

Nhưng hãy cùng lý giải tại sao tỉ lệ X:A lại quyết định giới tính ruồi giấm. Phần dưới đây phức tạp không kém so với cơ chế ở động vật có vú, vì vậy bạn có thể cân nhắc xem hoặc không xem.

Gene Sex-lethal (Sxl)

Tỉ số X:A sẽ chuyển thành tín hiệu điều khiển hoạt động của gen Sxl . Gene Sxl có 2 promotor: Promotor muộn thì hoạt động ở cả tế bào XX hoặc XY còn promotor sớm hoạt động chỉ trong tế bào XX. Nhiễm sắc thể X có vẻ mang gen mã hóa cho 4 protein SisA, Scute, Runt, Unpaired. Khi các protein này tích tụ đến trên một ngưỡng nào đó, gene Sxl được hoạt hóa qua promotor sớm trong phôi XX.

Sxl pre-mRNA từ promotor sớm thiếu exon 3 chứa stop codon, tạo ra protein Sxl. Sxl chức năng bám vào promotor Sxl muộn giúp phiên mã, đồng thời bám vào exon 3 làm cho exon 3 bị cắt khỏi Sxl – pre-mRNA muộn, vẫn tạo ra protein chức năng 354 a.a đặc trưng cái.

Promotor Sxl sớm không hoạt động ở tế bào XY, Sxl pre-mRNA muộn được cắt nối theo kiểu thu được 8 exons trong đó có exon 3 chứa codon kết thúc, protein tạo ra có 48 a.a không chức năng.

Tại sao promotor sớm của Sxl hoạt động trong tế bào XX? Sự kết hợp biểu hiện các gene dùng để đếm số nhiễm sắc thể X:

+ Numerators trên nhiễm sắc thể X :sis-a, sis-b, runt ,  sis-c

+ Denominators yếu tố trên nhiễm sắc thể thường : dpn

+ Một số sản phẩm nguồn gốc từ genes của mẹ: da, emc, groucho, her, snf

Đích của Sxl

Protein được tạo bởi Sxl cái có 3 đích RNA: (1) Sxl pre-mRNA, (2) gene msls kiểm soát bù trừ lượng gene. Nếu Sxl không thực hiện chức năng trong tế bào XX, hệ thống bù trừ lượng gene sẽ không hoạt động, và kết quả là tế bào chết. Và (3) tra pre-mRNA (transformer)

Tra pre-mRNA được tạo ở cả tế bào đực và cái. Ở cái có đủ Sxl, Sxl định hướng sự cắt nối luân phiên pre-mRNA tạo ra một mRNA đặc trưng cho cái. Ở đực thì không có Sxl, cắt nối cho mRNA không đặc trưng chứa exon 2 mang stop codon, protein không chức năng.

Doublesex: bật tắt gene để xác định giới tính

Gene Doublesex (dsx) hoạt động trong cả cái và đực, nhưng tạo ra tác động khác nhau do dsx pre-mRNA đặc trưng do giới tính mà sự cắt nối phụ thuộc tra và tra2. Nếu protein tra2 và tra-đặc trưng-cái đều có mặt, dsx pre-mRNA cải biến theo hướng đặc trưng cái tạo ra protein Dsx^F . Nếu không có protein tra, dsx pre-mRNA cắt nối theo hướng đặc trưng cho đực thì protein Dsx^M tạo ra ức chế đặc điểm cái, thúc đẩy đặc điểm đực.

Trong tuyến sinh dục phôi, Dsx điều hòa tất cả số phận của tế bào tuyến sinh dục lưỡng hình giới tính. Ở ruồi XX, protein Dsx cái (Dsx^F) cùng với protein intersex (Ix protein) tạo ra một phức hợp nhân tố phiên mã làm thúc đẩy các đặc điểm đặc trưng cái. Hoạt hóa gene Wingless tác động đĩa sinh dục.

+ Ức chế gene Fgf - là gene tạo ra các cơ quan phụ trợ của đực,

+ Hoạt hóa các gene tạo protein noãn hoàng, sắc tố ...

Ở ruồi XY, protein Dsx đực (Dsx^M) hoạt động trực tiếp như là một nhân tố phiên mã, đặc trưng đực.

+ Tác động đĩa sinh dục phát triển mở rộng ,

+ Hoạt hóa gene Fgf, Dpp, tạo ra đĩa sinh dục đực và các cấu trúc phụ trợ.

+ Chuyển một số cấu trúc biểu bì thành các thùy và thay đổi kiếu sắc tố đực.

- Tóm lại, nếu XX → promotor Sxl sớm → promotor Sxl  muộn → tích tụ protein Sxl → cắt nối tra pre-mRNA đặc trưng cái → protein tra đặc trưng cái → tương tác với nhân tố cắt nối tra2 → dsx pre-mRNA được cắt nối theo kiểu đặc trưng cái → cái. Nếu không cắt theo kiểu đó, sự cắt nối theo kiểu mặc định theo hướng đực.

Fruitless và hành vi giới tính của ruồi giấm

Gene fruitless biểu hiện trong một nhóm tế bào neurons (nếm, nghe, ngửi, chạm...) của ruồi quy định hành vi tình dục của ruồi đực. Fruitless pre-mRNA được cắt nối kiểu mặc định đặc trưng đực; protein tra và tra2 có mặt sẽ cắt nối đặc trưng cho cái nhưng là cắt nối lỗi. Ruồi đực có protein fruitless có xu hướng tán tỉnh con cái, đực đột biến thì sẽ tấn công lại con cái theo kiểu con cái. Ruồi cái có fruitless của đực sẽ tán tỉnh cả cái và tấn công con đực. ( J )

Sự cắt nối RNA đặc trưng cho giới tính ở 4 gen xác định giới tính của ruồi giấm. mRNA tiền thân (hình giữa) là giống nhau ở cả hai giới. Trong mỗi trường hợp, sự phên mã đặc trưng cái nằm bên trái, trong khi kiểu phiên mã mặc định (bất kể là đực hoặc không đặc trưng) nằm bên phải. Các exons được đánh số, và các vị trí kết codons kết thúc được đánh dấu. Sex-lethal, transformer, và double­sex đều thuộc về dòng thông tin di truyền cơ sở của xác định giới tính. Kiểu phiên mã của fruitless xác định đặc điểm hành vi tán tỉnh thứ cấp.

Xác định giới tính do nhiệt độ môi trường

Nhiệt độ sẽ ảnh hưởng tới hoạt tính enzyme và vì thế đó là một trong những có chế được tiến hóa dành cho các loài động bò sát xác định giới tính con non theo nhiệt độ. Aromatase là một enzyme chuyển hóa giữa các loại aldrogen, giữa các estrogen hay giữa estrogen và aldrogen. Với nhiệt độ phù hợp, enzyme chuyển testoteron thành estrogen làm phôi phát triển ra con cái. Aromatase thấp khả năng cao tạo đực.

Xác định giới tính phụ thuộc nhiệt độ ở các loài bò sát: cá sấu Mỹ (Alligator mississippiensis) và rùa tai đỏ (Trachemys scripta elegans) và rùa mai cá sấu (Macroclemys temmincki). (Crain và Guillette 1998.)

Xác định giới tính phụ thuộc vào vị trí

            Từ thế kỷ 19 người ta đã biết rằng giới tính của loài giun biển Bonellia viridis phụ thuộc vào nơi mà ấu trùng đậu vào (Baltzer 1914). Nếu một ấu trùng Bonellia rơi ở đáy biển, nó phát triển thành con cái dài 10 cm. Nếu ấu trùng bị hút bởi vòi của con cái, nó đi dọc theo vòi cho đến khi nó đi vào cơ thể con cái. Ở đó nó biệt hóa thành một con đực dài 1 – 3 mm có vai trò như là một thể cộng sinh sinh tinh trùng của con cái.

Một loài khác với sự xác định giới tính phụ thuộc vào vị trí là ốc sên Crepdula forncata. Ở loài này, mỗi cá thể xếp chồng lên nhau trên một mô đất cao. Những cá thể non luôn là đực, nhưng giai đoạn tiếp sau đó là thoái hóa hệ thống sinh sản của đực và một thời kỳ không ổn định. Giai đoạn tiếp theo có thể là đực hoặc cái phụ thuộc vào vị trí của con vật trên mô đất. Nếu ốc sên bám vào một con cái khác nó sẽ là đực. Nếu một con bị dời khỏi con ốc khác nó đang bám, nó sẽ trở thành cái. Một cách tương tự, sự có mặt của số lượng lớn con đực khiến một số con đực trở thành con cái. Tuy nhiên, ngay khi một cá thể trở thành cái, nó sẽ không thể chuyển ngược thành đực nữa (Coe 1936; Collin 1995; Warner et al. 1996).

            Nhiều loài cá chuyển giới tính dựa vào tương tác trong quần thể; những thay đổi này được điều hòa bởi hệ thống thần kinh nội tiết (Godwin et al. 2003, 2009). Một cách thú vị là, mặc dù việc kích hoạt thay đổi giới tính có thể là hormone stress (như cortisol) gây cảm ứng các neuropeptide đặc hiệu giới tính, yếu tố thực thi có thể (một lần nữa) lại là aromatase. Có hai dạng của aromatase ở nhiều động vật, một được biểu hiện trong não và một trong tuyến sinh dục. Black và cộng sự (2005) đã chỉ ra một liên hệ mật thiết giữa những thay đổi mức aromatase trong não và sự thay đổi hành vi giới tính ở loài cá bống, trong đó đàn cá thường có một con đực và nhiều con cái. Sự loại bỏ con đực khỏi một nhóm ổn định làm tăng mạnh (>200%) mức độ hung hăng của con cái lớn nhất, sau đó trở thành một con đực trong khoảng 1 tuần. Sự chuyển đổi này có thể đến từ sự tăng lượng testosteron não, vì trong vòng một giờ kể từ khi loại bỏ con đực, các con cái nổi trội giảm lượng aromatase trong não xuống thấp hơn so với các con cái khác. Tuy nhiên lượng aromatase ở tuyến sinh dục vẫn duy trì như nhau, và sự chuyển cơ quan sinh dục diễn ra sau đó. Ở cá mùi, chất ức chế aromatase có thể ngăn chặn sự chuyển đổi giới tính tự nhiên và gây phát triển con đực (Lee et al. 2002). Vì thế những sự chuyển giới trong nhóm quần thể, được cảm nhận bởi hệ thần kinh, bắt đầu được biểu hiện bởi hệ thống nội tiết trong hàng giờ, vì vậy thay đổi hành vi của cá cái.

[Bài viết được tham khảo chủ yếu trong cuốn Developmental Biology tái bản lần thứ 9 của Scott F. Gilbert, nhà xuất bản Sinauer Associations, Hoa Kỳ. Như một cách trân trọng công sức của tác giả và cũng để hiểu chính xác nhất nghĩa của những từ khóa, bạn nên xem sách phiên bản tiếng Anh. Nếu không có link tải sách, hãy để lại ý kiến bên dưới hoặc gửi cho tôi một mail đề nghị.]