Giới tính

Trong sinh học, giới tính là khái niệm dùng để chỉ giống đực và giống cái của sinh vật.
Hầu hết các loài sinh vật được phân chia thành hai giới (giống) đực và cái như vậy, mà mỗi giới (giống) được đặc trưng bởi nhiều đặc điểm khác nhau về hình thái, giải phẫu, sinh lí,... và nhất là cấu tạo cơ quan sinh sản, chất nội tiết (hoocmôn) và  nhiễm sắc thể giới tính. Ví dụ như sự khác nhau giữa nam và nữ, sự phân biệt gà trống và gà mái, v.v (hình 1).
Sinh sản hữu tính bao gồm sự kết hợp và pha trộn các đặc điểm di truyền: các tế bào chuyên biệt được gọi là giao tử kết hợp với nhau tạo thành con, thừa hưởng các tính trạng từ mỗi bố mẹ. Các giao tử được tạo ra bởi một sinh vật đã xác định giới tính: giống đực tạo ra giao tử nhỏ (ví dụ như tinh trùng ở động vật; tinh tử ở phấn hoa của thực vật có hạt), trong khi giống cái tạo ra giao tử thường lớn hơn (trứng hoặc noãn). Các cá thể sinh vật nào có khả năng tạo ra cả giao tử đực và giao tử cái được gọi là cá thể lưỡng tính.  Giao tử có thể giống nhau về hình thái và chức năng, nhưng trong nhiều trường hợp, một sự bất đối xứng đã phát triển như vậy mà hai loại khác nhau của giao tử tồn tại.
Sự taọo thành giới tính (đực hay cái) của một cá thể thường được bắt đầu tư hợp tử là kết quả hợp nhất giữa giao tử đực và giao tử cái (hình 2).
Sự khác biệt về thể chất thường liên quan đến các giới tính khác nhau của một sinh vật; những dị hình tình dục này có thể phản ánh những áp lực sinh sản khác nhau mà giới tính gặp phải. Chẳng hạn, lựa chọn bạn đời và chọn lọc giới tính có thể đẩy nhanh sự tiến hóa của sự khác biệt về thể chất giữa hai giới. Ở người và các động vật có vú khác, con đực thường mang nhiễm sắc thể X và Y (XY), trong khi con cái thường mang hai nhiễm sắc thể X (XX), là một phần của hệ thống xác định giới tính XY. Con người cũng có thể là liên giới tính. Các động vật khác có các hệ thống xác định giới tính khác nhau, chẳng hạn như hệ thống xác định giới tính ZW ở chim, hệ thống xác định giới tính X0 ở côn trùng và các hệ thống  xác định giới tính môi trường khác nhau, ví dụ như ở động vật giáp xác. Nấm cũng có thể có hệ thống giao phối allelic phức tạp hơn, với giới tính không được mô tả chính xác là nam, nữ hoặc lưỡng tính.

Tổng quan

Một trong những tính chất cơ bản của sự sống là sinh sản, khả năng tạo ra những cá thể mới và giới tính là một khía cạnh của quá trình này. Cuộc sống đã phát triển từ những giai đoạn đơn giản đến những giai đoạn phức tạp hơn, và các cơ chế sinh sản cũng vậy. Ban đầu, sinh sản là một quá trình sao chép bao gồm việc tạo ra các cá thể mới có chứa thông tin di truyền giống như cá thể ban đầu hoặc cá thể bố mẹ. Chế độ sinh sản này được gọi là vô tính, và nó vẫn được sử dụng bởi nhiều loài, đặc biệt là đơn bào, nhưng nó cũng rất phổ biến ở các sinh vật đa bào, bao gồm nhiều loài có khả năng sinh sản hữu tính. Trong sinh sản hữu tính, vật liệu di truyền của cá thể con đến từ hai cá thể khác nhau. Khi sinh sản hữu tính được phát triển theo quá trình tiến hóa dài, các giai đoạn trung gian tồn tại. Ví dụ vi khuẩn, có sinh sản vô tính, nhưng trải qua một quá trình mà một phần vật liệu di truyền của một vi khuẩn này được chuyển đến một vi khuẩn khác.
Không quan tâm đến các trung gian, sự khác biệt cơ bản giữa sinh sản vô tính và hữu tính là cách thức xử lý vật liệu di truyền. Thông thường, trước khi phân chia vô tính, một tế bào nhân đôi nội dung thông tin di truyền của nó và sau đó phân chia. Quá trình phân chia tế bào này được gọi là nguyên phân. Trong sinh sản hữu tính, có những loại tế bào đặc biệt phân chia mà không cần sao chép trước vật liệu di truyền của nó, trong một quá trình có tên là giảm phân. Các tế bào kết quả được gọi là giao tử và chỉ chứa một nửa vật liệu di truyền của các tế bào cha. Những giao tử này là các tế bào được chuẩn bị cho sự sinh sản hữu tính của sinh vật. Giới tính bao gồm các sắp xếp cho phép sinh sản hữu tính và đã phát triển cùng với hệ thống sinh sản, bắt đầu với các giao tử tương tự (isogamy) và tiến tới các hệ thống có các loại giao tử khác nhau, chẳng hạn như các giao tử có giao tử cái lớn (noãn) và giao tử đực nhỏ (tinh trùng).
Trong các sinh vật phức tạp, các cơ quan sinh dục là bộ phận có liên quan đến việc sản xuất và trao đổi giao tử trong sinh sản hữu tính. Nhiều loài, cả thực vật và động vật, có chuyên môn về tình dục, và quần thể của chúng được chia thành các cá thể đực và cái. Ngược lại, cũng có những loài không có chuyên môn về tình dục, và những cá thể giống nhau đều chứa cơ quan sinh sản đực và cái, và chúng được gọi là lưỡng tính. Điều này là rất thường xuyên trong thực vật.

Sự phát triển

Sinh sản hữu tính trước tiên có lẽ đã tiến hóa khoảng một tỷ năm trước trong sinh vật nhân thực đơn bào tổ tiên. Lý do cho sự phát triển của giới tính, và lý do nó tồn tại cho đến hiện tại, vẫn còn là vấn đề tranh luận. Một số trong nhiều lý thuyết hợp lý bao gồm: rằng giới tính tạo ra sự khác biệt giữa cá thể con, tình dục giúp lan truyền các đặc điểm có lợi, rằng giới tính giúp loại bỏ các đặc điểm bất lợi và giới tính tạo điều kiện sửa chữa dòng mầm DNA.
Sinh sản hữu tính là một quá trình đặc trưng cho sinh vật nhân thực, các sinh vật có tế bào chứa nhân và ty thể. Ngoài động vật, thực vật và nấm, các sinh vật nhân chuẩn khác (ví dụ ký sinh trùng sốt rét) cũng tham gia vào sinh sản hữu tính. Một số vi khuẩn sử dụng liên hợp để chuyển vật liệu di truyền giữa các tế bào; trong khi không giống như sinh sản hữu tính, điều này cũng dẫn đến hỗn hợp các đặc điểm di truyền.
Đặc điểm xác định của sinh sản hữu tính ở sinh vật nhân thực là sự khác biệt giữa giao tử và bản chất hai chiều của thụ tinh. Sự đa dạng của các loại giao tử trong một loài vẫn sẽ được coi là một hình thức sinh sản hữu tính. Tuy nhiên, không có loại giao tử thứ ba được biết đến trong thực vật hoặc động vật đa bào.
Trong khi sự tiến hóa của ngày quan hệ tình dục đến giai đoạn prokaryote hoặc eukaryote sớm, nguồn gốc của việc xác định giới tính nhiễm sắc thể có thể là khá sớm ở sinh vật nhân chuẩn. Hệ thống xác định giới tính ZW được các loài chim, một số loài cá và một số loài giáp xác áp dụng. Hệ thống xác định giới tính XY được sử dụng bởi hầu hết các động vật có vú, nhưng cũng có một số côn trùng, và thực vật (Silene latifolia) áp dụng hệ thống này. Xác định giới tính X0 được tìm thấy ở hầu hết các loài nhện, côn trùng như cá bạc (Aptergota), chuồn chuồn (Paleoptera) và châu chấu (Exopterygota), và một số tuyến trùng, động vật giáp xác và gastropod.