Как птицы становятся самцами или самками, а иногда — и тем, и другим

У птиц пол определяется противоположным человеку образом: яйцеклетка, а не сперматозоид, решает, будет ли эмбрион развиваться по мужскому или женскому пути.

Z и W хромосомы

• У самцов птиц две копии крупной, богатой генами Z-хромосомы (ZZ).
• У самок — одна Z-хромосома и одна маленькая W-хромосома (ZW). W-хромосома — это дегенерировавший остаток исходной Z-хромосомы.
• При образовании яйцеклеток (мейозе) каждая получает либо Z, либо W-хромосому.
• Оплодотворение сперматозоидом (всегда несущим Z) дает либо ZZ-самцов, либо ZW-самок.

Контроль пола птенцов

Самки птиц могут манипулировать тем, какая хромосома (Z или W) попадет в яйцеклетку, что позволяет влиять на соотношение полов в потомстве. Большинство видов в среднем производят больше самцов.

Это адаптация для оптимизации репродуктивного успеха потомства. Например, самки зебровых амадин в тяжелых условиях производят больше самок, так как слабые самцы вряд ли преодолеют трудности ухаживания и размножения. Предполагаемый механизм — контроль уровня гормонов, в частности прогестерона.

Развитие пола у птиц

Пол определяется не наличием специфической хромосомы (как SRY на Y-хромосоме у млекопитающих), а дозой гена DMRT1 на Z-хромосоме ("дозозависимое определение пола"):

• В ZZ-эмбрионе (самец) две копии гена DMRT1 индуцируют развитие семенников, которые производят тестостерон.
• В ZW-эмбрионе (самка) одной копии DMRT1 достаточно для развития яичников, производящих эстроген.

Эта система распространена у позвоночных шире, чем привычная млекопитающая. Изменения в числе Z- и W-хромосом, по-видимому, летальны для птиц.

Птицы-химеры (полусамцы-полусамки)

Крайне редко встречаются птицы, у которых одна половина тела мужская, а другая — женская (как у недавно замеченного кардинала с красным оперением справа и бежевым слева).

Вероятное происхождение — слияние отдельных ZZ- и ZW-эмбрионов или двойное оплодотворение аномальной ZW-яйцеклетки.

Четкое разделение признаков по сторонам тела остается загадкой, так как белок DMRT1 и половые гормоны разносятся кровью по всему организму. Это указывает на существование дополнительного биологического пути, который "фиксирует" пол в разных половинах тела.

Гены, определяющие половые различия

Хотя у птиц могут быть яркие половые различия (как хвост павлина), гены, ответственные за них, разбросаны по всему геному, а не сконцентрированы на половых хромосомах. W-хромосома, судя по всему, не содержит специфических "женских" генов. Эти признаки, вероятно, регулируются половыми гормонами и лишь косвенно зависят от половых хромосом.