Гендерная идентичность как биологический процесс: нормальная пренатальная дифференциация.

С момента зачатия на дифференциацию полов на мужской и женский оказывают влияние многочисленные биологические факторы. На следующих страницах мы проанализируем, как происходит биологическая половая дифференциация в период пренатального развития. Наше описание будет построено по хронологическому принципу: мы начнем с момента зачатия и рассмотрим различия мужских и женских хромосом. Затем мы перейдем к развитию гонад, выработке гормонов, формированию внутренней и наружной репродуктивных структур и закончим рассмотрением половой дифференциации мозга.

Пол на хромосомном уровне

Наш биологический пол определяется при зачатии хромосомным составом сперматозоида(мужской половой клетки), оплодотворяющего яйцеклетку, или яйцо (женскую половую клетку). Все клетки человеческого организма, за исключением половых клеток, содержат набор из 46 хромосом, состоящий из 23 пар (рис. 3.1). Двадцать две из них являются комплементарными. Иными словами, хромосомы, входящие в состав каждой пары, практически идентичны. Эти комплементарные пары, называемые автосомами,одинаковы и у мужчин и у женщин. Они не оказывают влияния на дифференциацию полов. Однако одна хромосомная пара — пара половых хромосом— у мужчин и женщин различная. Женщины имеют две сходные хромосомы, обозначаемые XX, тогда как мужчины имеют различные хромосомы, обозначаемые XY.

Сперматозоид.Мужская половая клетка.

Яйцеклетка.Женская половая клетка.

Автосомы.22 пары человеческих хромосом, не оказывающих значительного влияния на дифференциацию полов.

Половые хромосомы.Единичный набор хромосом, оказывающий определяющее влияние на биологический пол.

Рис. 3.1. Человеческая клетка содержит 22 пары комплементарных (идентичных друг другу) автосом и одну пару половых хромосом. В норме женщина имеет две X-хромосомы, а мужчина — X-хромосому и Y-хромосому

Как уже отмечалось выше, половые клетки являются исключением из правила, распространяющегося на весь 23-парный набор. В результате биологического процесса, известного как мейоз, созревшие половые клетки содержат только половину полного набора хромосом — по одному компоненту каждой пары. (Данный процесс необходим, чтобы избежать удвоения полного числа хромосом, когда половые клетки соединяются при зачатии.) Нормальная женская яйцеклетка (или яйцо) содержит 22 автосомы плюс одну X-хромосому. Нормальный мужской сперматозоид содержит 22 автосомы плюс либо X-, либо Y-хромосому. В яйцеклетке, оплодотворенной сперматозоидом, несущим Y-хромосому, образуется комбинация XY. В результате этого рождается мальчик. С другой стороны, если яйцеклетку оплодотворяет Х-несущий сперматозоид, образуется комбинация XX. В результате этого рождается девочка. Для формирования полноценных внутренних и наружных структур женского организма необходимы две X-хромосомы. Если же в наборе присутствует одна Y-хромосома, у ребенка формируются мужские наружные половые органы и органы размножения (Harley et al., 1992; Page et al., 1987).

Недавно исследователям удалось локализовать единичный ген на короткой ветви человеческой Y-хромосомы. Этот ген, по-видимому, и играет решающую роль в запуске последовательности событий, приводящих к формированию мужских гонад, или яичек.(Как мы вскоре увидим, яички, в свою очередь, выделяют гормоны, стимулирующие формирование других структур мужского организма.) «Мужской» ген, ответственный за формирование мужского организма (определяющий появление яичек), получил название SRY-гена (Jegalian & Lahn, 2001; Terrinoni et al., 2000).

Яички.Мужские гонады, расположенные в мошонке и вырабатывающие сперму и половые гормоны.

Результаты исследования, проведенного итальянскими и американскими учеными, позволяют предположить, что, возможно, существует также и «женский» ген или гены, ответственные за формирование женского организма. Ученые исследовали четыре случая обратного превращения мужских организмов в женские у индивидов, обладающих XY-хромосомами и функционирующими SRY (мужскими) генами.

У троих из четырех исследуемых лиц абсолютно отчетливо наблюдались женские внешние половые органы. Половые органы четвертого индивида носили амбивалентный характер. Если бы мужской ген являлся решающим фактором, определяющим биологический пол, подобных обратных превращений не могло бы произойти. Что же явилось причиной этих превращений? В ходе анализа ДНК исследуемых лиц был обнаружен факт дупликации крохотного участка генетического материала на короткой ветви X-хромосом. В результате, каждый из этих индивидов обладал двойной дозой гена, получившего обозначение DSS. Именно этот факт и явился причиной превращения в остальном нормального мужского плода в женский (Bardoni et al., 1994).

Полученные результаты позволяют предположить, что ген (или гены), содержащиеся в X-хромосоме, способствуют развитию недифференцированных гонад в женском направлении, аналогично тому как SRY-ген способствует началу формирования мужских половых структур. Данное наблюдение противоречит господствовавшему в течение длительного времени представлению о том, что человеческий зародыш является изначально женским. Противоречит оно и убеждению, что в отличие от пренатальной дифференциации, ведущей к появлению мужского организма, для дифференциации, ведущей к появлению женского организма, не требуется наличия запускающих факторов на генетическом уровне.

Пол на гонадном уровне

В первые недели после зачатия структуры позднее развивающиеся в органы размножения, или гонады,одинаковы у мужчин и женщин (рис. 3.2, а). Дифференциация начинается спустя приблизительно 6 недель после зачатия. Разовьется ли масса недифференцированных половых тканей в мужские или женские гонады, определяется генетическими факторами (Clarnette et al., 1997). К этому моменту продукт (или продукты) SRY-гена мужского плода инициируют процесс превращения зародышевых гонад в яички. Если продукты SRY-гена отсутствуют, а также, вероятно, под влиянием DSS или других женских генов, недифференцированные гонадные ткани развиваются в яичники (рис. 3.2, б).

Гонады. Мужские и женские половые железы — яички и яичники.

Яичники. Женские гонады, производящие яйцеклетки и половые гормоны.

Рис. 3.2. Пренатальное развитие мужской и женской внутренней системы каналов от недифференцированной (до 6-й недели) к дифференцированной

По окончании процесса формирования яичники или яички начинают выделять собственные половые гормоны. Как мы увидим далее, эти гормоны становятся решающим фактором в дальнейшей половой дифференциации. Генетические же влияния прекращают свое действие.

Пол на гормональном уровне

Как и другие железы эндокринной системы (системы бесканальных желез, включающих гипофиз, щитовидную, паращитовидную, надпочечниковые и поджелудочную железы), гонады вырабатывают гормоны и выделяют их непосредственно в кровь. Яичники вырабатывают два типа гормонов: эстрогеныи прогестационные соединения.Эстрогены, наиболее важным из которых является эстрадиол, оказывают влияние на развитие женских физических признаков и участвуют в регулировании менструального цикла. Наиболее важным с физиологической точки зрения из известных прогестационных соединений является прогестерон. Его функции включают участие в регулировании менструального цикла и стимуляцию развития стенок матки в периоды подготовки к беременности. Основными гормональными продуктами яичек являются андрогены.Наиболее важный из них, тестостерон, оказывает влияние на развитие мужских физических половых признаков и сексуальной мотивации. У обоих полов надпочечниковые железы также выделяют половые гормоны, включая небольшое количество эстрогена и большое количество андрогена.

Эстрогены. Класс гормонов, регулирующих менструальный цикл и ответственных за развитие вторичных женских половых признаков.

Прогестационные соединения. Класс гормонов, включая прогестерон, вырабатываемый яичниками.

Андрогены. Класс гормонов, способствующих развитию мужских гениталий и вторичных половых признаков, а также оказывающих влияние на сексуальную мотивацию обоих полов. Данные гормоны вырабатываются надпочечниковыми железами как у мужчин, так и у женщин, а также яичками у мужчин.

Пол на уровне внутренних репродукционных структур

Приблизительно на 8-й неделе после зачатия половые гормоны начинают играть важную роль в дифференциации полов. К этому времени две проводящие системы, показанные на рис. 3.2, a — каналы Вольфа и каналы Мюллера — начинают дифференцироваться, формируясь во внутренние структуры, показанные на рис. 3.2, б. У мужского плода андрогены, выделяемые яичками, стимулируют развитие каналов Вольфа и превращение их в семявыносящие протоки, семенные пузырьки и эякуляторный канал. Другое выделяемое яичками вещество известно как тормозящее вещество Мюллера (Mullerian inhibiting substance, MIS). Это вещество вызывает усыхание и исчезновение системы каналов Мюллера у мужчин (Clarence et al., 1997; Lee et al., 1997). Каналы Мюллера развиваются в фаллопиевы трубы, матку и внутреннюю треть вагины, а проводящая система Вольфа атрофируется.

Пол на уровне наружных половых органов (гениталий)

Наружные половые органы формируются аналогичным образом. До тех пор пока гонады не начнут выделять собственные гормоны на 6-й неделе после зачатия, ткани мужских и женских наружных половых органов остаются недифференцированными (рис. 3.3). Из этих тканей начинают формироваться либо мужские, либо женские гениталии. Это зависит от присутствия либо отсутствия продукта тестостерона, выделяемого у мужчин и известного как дигидротестостерон (ДГТ). ДГТ стимулирует развитие мошонки из мошоночной выпуклости. Из генитальных туберкул и генитальных складок начинают развиваться гланы (головки) и ствол пениса соответственно. Генитальные складки срастаются вокруг уретры, формируя ствол пениса, а оба края мошоночной выпуклости срастаются, формируя мошонку. У женщин подобного срастания не происходит. Если отсутствует тестостерон (а также, вероятно, под влиянием веществ, стимулируемых DSS или женским геном), генитальные туберкулы превращаются в клитор, а генитальные складки — в малые половые губы. Оба края мошоночной выпуклости при этом дифференцируются в большие половые губы. К 12-й неделе процесс дифференциации завершается: у плода мужского рода отчетливо видны пенис и мошонка, а у плода женского рода — половые губы и клитор.

Рис. 3.3. Пренатальное развитие мужских и женских наружных половых органов из недифференцированных в дифференцированные

Поскольку наружные половые органы, гонады, а также ряд внутренних структур у мужчин и женщин развиваются из одних и тех же зародышевых тканей, неудивительно, что они являются соответствующими друг другу, или гомологичными, органами. В табл. 3.1 приводятся соответствия женских и мужских органов.