ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่ เพศตามลักษณะโครโมโซมจะถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของโครโมโซม Y ทำให้บุคคลที่มี โครโมโซม XXYและXYYเป็นเพศชาย และบุคคลที่มี โครโมโซม XและXXXเป็นเพศหญิง^{[ 1 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1930 อัลเฟรด โจสต์พบว่าการมีเทสโทสเตอโรนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ การพัฒนา ท่อวูล์ฟเฟียนในกระต่ายตัวผู้^{[ 13 ]}

SRY เป็นยีนกำหนดเพศบนโครโมโซม Y ในเทเรียน (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีรกและสัตว์มีถุงหน้าท้อง) ^{[ 14 ]}สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ไม่ใช่มนุษย์ใช้ยีนหลายตัวบนโครโมโซม Y

ยีนเฉพาะเพศชายไม่ได้อยู่บนโครโมโซม Y ทั้งหมด แพลติปัสซึ่งเป็นสัตว์โมโนทรีมใช้โครโมโซม XY ที่แตกต่างกันห้าคู่ โดยมีกลุ่มยีนที่เชื่อมโยงกับเพศชายหกกลุ่ม โดยAMHเป็นสวิตช์หลัก^{[ 15 ]}

มนุษย์

ยีนเดี่ยว ( SRY ) ที่มีอยู่บนโครโมโซม Y ทำหน้าที่เป็นสัญญาณเพื่อกระตุ้นการพัฒนาลักษณะเพศชาย การมีอยู่ของยีนนี้เริ่มต้นกระบวนการvirilizationปัจจัยนี้และปัจจัยอื่นๆ ส่งผลให้เกิดความแตกต่างทางเพศในมนุษย์ [ ^{16 ] ใน}บุคคลที่มีโครโมโซม X สองตัว เซลล์จะผ่านกระบวนการX-inactivationซึ่งโครโมโซม X ตัวใดตัวหนึ่งจากสองตัวจะถูกปิดใช้งาน โครโมโซม X ที่ถูกปิดใช้งานจะยังคงอยู่ในเซลล์ในรูปของBarr body

เต่าบางชนิดมีวิวัฒนาการแบบบรรจบกันของระบบกำหนดเพศ XY โดยเฉพาะในวงศ์ChelidaeและStaurotypinae ^{[ 17 ]}

สายพันธุ์อื่นๆ (รวมถึง สายพันธุ์ Drosophila ส่วนใหญ่ ) ใช้การมีโครโมโซม X สองตัวในการกำหนดเพศหญิง: โครโมโซม X หนึ่งตัวทำให้สันนิษฐานว่าเป็นเพศชาย แต่การมียีนของโครโมโซม Y เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาเพศชายตามปกติ ในแมลงวันผลไม้ บุคคลที่มี XY เป็นเพศชาย และบุคคลที่มี XX เป็นเพศหญิง อย่างไรก็ตาม บุคคลที่มี XXY หรือ XXX ก็สามารถเป็นเพศหญิงได้เช่นกัน และบุคคลที่มี X ก็สามารถเป็นเพศชายได้เช่นกัน^{[ 18 ]}

แม้ว่าการกำหนดเพศแบบ XY จะคุ้นเคยมากที่สุด เนื่องจากเป็นระบบที่มนุษย์ใช้ แต่ก็มีระบบทางเลือกอื่นๆ อีกมากมายที่พบในธรรมชาติ ระบบผกผันของระบบ XY (เรียกว่าZWเพื่อแยกความแตกต่าง) ใช้ในนกและแมลงหลายชนิด โดยที่เพศเมียจะเป็นเฮเทอโรกาเมติก (ZW) ในขณะที่เพศผู้เป็นโฮโมกาเมติก (ZZ) ^{[ 25 ]}

แมลงหลายชนิดในอันดับHymenopteraมีระบบแฮพลอยด์-ดิพลอยด์โดยที่ตัวเมียเป็นดิพลอยด์ สมบูรณ์ (มีโครโมโซมทั้งหมดเป็นคู่) แต่ตัวผู้เป็นแฮพลอยด์ (มีโครโมโซมเพียงชุดเดียว) แมลงบางชนิดมีระบบกำหนดเพศแบบ X0โดยที่โครโมโซมกำหนดเพศเท่านั้นที่มีพลอยด์แตกต่างกัน (XX ในตัวเมีย แต่ X ในตัวผู้) ในขณะที่โครโมโซมอื่นๆ ทั้งหมดเป็นคู่ในทั้งสองเพศ^{[ 26 ]}

ในการสัมภาษณ์สำหรับเว็บไซต์Rediscovering Biology ^{[ 27 ]}นักวิจัยEric Vilainได้อธิบายว่ากระบวนทัศน์เปลี่ยนไปอย่างไรนับตั้งแต่การค้นพบยีน SRY:

เป็นเวลานานที่เราคิดว่า SRY จะกระตุ้นลำดับยีนเพศชาย แต่ปรากฏว่าเส้นทางการกำหนดเพศอาจซับซ้อนกว่านั้น และ SRY อาจยับยั้งยีนต่อต้านเพศชายบางตัวด้วยซ้ำ

แนวคิดก็คือ แทนที่จะมีกลไกง่ายๆ ที่ยีนส่งเสริมเพศชายส่งผลกระทบไปจนทำให้เกิดเพศชายทั้งหมด ในความเป็นจริงแล้ว มีความสมดุลที่ดีระหว่างยีนส่งเสริมเพศชายและยีนต่อต้านเพศชาย หากมียีนต่อต้านเพศชายมากเกินไป อาจทำให้เกิดเพศหญิง และหากมียีนส่งเสริมเพศชายมากเกินไป ก็จะทำให้เกิดเพศชาย

เรากำลังเข้าสู่ยุคใหม่ในชีววิทยาระดับโมเลกุลของการกำหนดเพศ ซึ่งเป็นการควบคุมโดยยีนในปริมาณที่ละเอียดอ่อนกว่าเดิม มีทั้งยีนที่ส่งเสริมเพศชาย ยีนที่ส่งเสริมเพศหญิง ยีนที่ยับยั้งเพศชาย และยีนที่ยับยั้งเพศหญิง ที่ทำงานร่วมกัน แทนที่จะเป็นเพียงลำดับยีนที่เรียงต่อกัน ซึ่งทำให้การศึกษาเรื่องนี้มีความน่าสนใจและซับซ้อนมากยิ่งขึ้น

ในการสัมภาษณ์โดยScientific Americanในปี 2550 Vilian ถูกถามว่า: "ดูเหมือนว่าคุณกำลังอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงจากมุมมองที่แพร่หลายว่าการพัฒนาของเพศหญิงเป็นเส้นทางโมเลกุลเริ่มต้นไปสู่เส้นทางที่ส่งเสริมเพศชายและต่อต้านเพศชายอย่างแข็งขัน มีเส้นทางที่ส่งเสริมเพศหญิงและต่อต้านเพศหญิงด้วยหรือไม่?" ^{[ 28 ]}เขาตอบว่า:

การกำหนดเพศแบบสมัยใหม่เริ่มต้นขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1940—ปี 1947—เมื่ออัลเฟรด โจสต์ นักสรีรวิทยาชาวฝรั่งเศสกล่าวว่า อัณฑะเป็นตัวกำหนดเพศ การมีอัณฑะกำหนดความเป็นชาย การไม่มีอัณฑะกำหนดความเป็นหญิง รังไข่ไม่ใช่ตัวกำหนดเพศ มันจะไม่ส่งผลต่อการพัฒนาของอวัยวะเพศภายนอก ต่อมาในปี 1959 เมื่อมีการค้นพบคาริโอไทป์ของกลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ [เพศชายที่มีโครโมโซม XXY] และกลุ่ม อาการ เทอร์เนอร์ [เพศหญิงที่มีโครโมโซม X เพียงตัวเดียว] ก็เป็นที่ชัดเจนว่าในมนุษย์ การมีหรือไม่มีโครโมโซม Y เป็นตัวกำหนดเพศ เพราะผู้ที่เป็นไคลน์เฟลเตอร์ทุกคนที่มีโครโมโซม Y จะเป็นเพศชาย ในขณะที่ผู้ที่เป็นเทอร์เนอร์ซึ่งไม่มีโครโมโซม Y จะเป็นเพศหญิง ดังนั้น มันจึงไม่ใช่ปริมาณหรือจำนวนของ X แต่เป็นเรื่องของการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของ Y ต่างหาก ถ้าคุณรวมสองแนวคิดนี้เข้าด้วยกัน คุณก็จะได้พื้นฐานระดับโมเลกุลที่น่าจะเป็นปัจจัย ยีน ที่เป็นปัจจัยกำหนดการสร้างอัณฑะ และนั่นก็คือยีนกำหนดเพศ ดังนั้น สาขาวิชาที่อิงจากสิ่งนี้จึงมุ่งเน้นไปที่การค้นหาปัจจัยกำหนดการสร้างอัณฑะ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เราค้นพบนั้นไม่ใช่แค่ปัจจัยส่งเสริมการสร้างอัณฑะเท่านั้น ยังมีปัจจัยอีกหลายอย่าง เช่น WNT4 และ DAX1 ซึ่งมีหน้าที่ในการปรับสมดุลวิถีทางของเพศชาย

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมทั้งมนุษย์ ยีน SRY กระตุ้นการพัฒนาของต่อมเพศ ที่ไม่แตกต่างกัน ให้กลายเป็นอัณฑะแทนที่จะเป็นรังไข่อย่างไรก็ตาม มีบางกรณีที่อัณฑะสามารถพัฒนาได้โดยปราศจากยีน SRY (ดูการกลับเพศ ) ในกรณีเหล่านี้ ยีน SOX9ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของอัณฑะ สามารถกระตุ้นการพัฒนาของอัณฑะได้โดยไม่ต้องอาศัย SRY ในกรณีที่ไม่มี SRY และ SOX9 อัณฑะจะไม่สามารถพัฒนาได้ และเส้นทางก็จะเปิดโล่งสำหรับการพัฒนาของรังไข่ ถึงกระนั้น การไม่มีอยู่ของยีน SRY หรือการปิดกั้นยีน SOX9 ก็ไม่เพียงพอที่จะกระตุ้นการแยกเพศของทารกในครรภ์ไปในทิศทางเพศหญิง การค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ชี้ให้เห็นว่าการพัฒนาและการบำรุงรักษารังไข่เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง^{[ 29 ]}ซึ่งถูกควบคุมโดยการแสดงออกของยีน "โปร-เพศหญิง" FOXL2ในการสัมภาษณ์^{[ 30 ]}สำหรับTimesOnlineผู้ร่วมเขียนงานวิจัย Robin Lovell-Badge ได้อธิบายถึงความสำคัญของการค้นพบนี้:

เรามักคิดว่าเพศที่เราเกิดมานั้นคงที่ รวมถึงเรื่องว่าเรามีอัณฑะหรือรังไข่ด้วย แต่ผลงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่า การทำงานของยีนเพียงตัวเดียว คือ FOXL2 เป็นสิ่งที่ป้องกันไม่ให้เซลล์รังไข่ในผู้ใหญ่เปลี่ยนไปเป็นเซลล์ที่พบในอัณฑะ

ในมนุษย์และสัตว์หลายชนิดพ่อเป็นผู้กำหนดเพศของลูก ในระบบกำหนดเพศแบบ XY ไข่ จากฝ่ายหญิงจะให้ โครโมโซม X และ อสุจิจากฝ่ายชายจะให้โครโมโซม X หรือโครโมโซม Y ส่งผลให้ลูกที่เกิดมามีเพศหญิง (XX) หรือเพศชาย (XY) ตามลำดับ

ระดับฮอร์โมนในพ่อมีผลต่ออัตราส่วนเพศของอสุจิในมนุษย์^{[ 32 ]}อิทธิพลของแม่ยังมีผลต่ออสุจิที่มีโอกาสตั้งครรภ์ได้ มากกว่าอีกด้วย

ไข่ของมนุษย์ เช่นเดียวกับไข่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น ๆ ถูกปกคลุมด้วยชั้นโปร่งแสงหนาที่เรียกว่าโซนาเพลลูซิดาซึ่งอสุจิต้องเจาะผ่านเพื่อปฏิสนธิกับไข่ เดิมทีโซนาเพลลูซิดาถูกมองว่าเป็นเพียงอุปสรรคต่อการปฏิสนธิแต่การวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าโซนาเพลลูซิดาอาจทำหน้าที่เป็นระบบรักษาความปลอดภัยทางชีวภาพที่ซับซ้อน ซึ่งควบคุมการเข้าของอสุจิเข้าไปในไข่ด้วยกระบวนการทางเคมี และปกป้องไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิแล้วจากอสุจิเพิ่มเติม^{[ 33 ]}

งานวิจัยล่าสุดระบุว่าไข่ของมนุษย์อาจผลิตสารเคมีที่ดูเหมือนจะดึงดูดอสุจิและมีอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ของพวกมัน อย่างไรก็ตาม อสุจิบางส่วนไม่ได้ได้รับผลกระทบในเชิงบวก บางส่วนดูเหมือนจะไม่ได้รับผลกระทบ และบางส่วนก็เคลื่อนตัวออกห่างจากไข่^{[ 34 ]}

อิทธิพลของมารดาก็อาจส่งผลต่อการกำหนดเพศในลักษณะที่ทำให้เกิดฝาแฝดที่ไม่ เหมือนกันโดย มีน้ำหนักระหว่างเพศชายหนึ่งคนและเพศหญิงหนึ่งคนเท่ากัน^{[ 35 ]}

พบว่าช่วงเวลาที่การผสมเทียมเกิดขึ้นระหว่างรอบการเป็นสัด มีผลต่ออัตราส่วนเพศของลูกหลานของมนุษย์ วัว หนูแฮมสเตอร์ และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ^{[ 32 ]}สภาวะฮอร์โมนและค่า pH ภายในระบบสืบพันธุ์เพศเมียจะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา และส่งผลต่ออัตราส่วนเพศของอสุจิที่ไปถึงไข่^{[ 32 ]}

อัตราการตายของตัวอ่อนตามเพศก็เกิดขึ้นเช่นกัน^{[ 32 ]}

อริสโตเติลเชื่ออย่างผิดๆ ว่าเพศของทารกถูกกำหนดโดยปริมาณความร้อนของอสุจิของผู้ชายในระหว่างการผสมเทียม เขาเขียนไว้ว่า:

...น้ำอสุจิของเพศชายแตกต่างจากสารคัดหลั่งที่สอดคล้องกันของเพศหญิงตรงที่น้ำอสุจิของเพศชายมีหลักการอยู่ภายใน ซึ่งสามารถกระตุ้นการเคลื่อนไหวในตัวอ่อนและปรุงแต่งสารอาหารขั้นสุดท้ายได้อย่างสมบูรณ์ ในขณะที่สารคัดหลั่งของเพศหญิงมีเพียงวัตถุดิบเท่านั้น ดังนั้น หากองค์ประกอบของเพศชายมีมากกว่า มันจะดึงองค์ประกอบของเพศหญิงเข้ามา แต่หากองค์ประกอบของเพศชายถูกครอบงำ มันจะเปลี่ยนไปเป็นตรงกันข้ามหรือถูกทำลายไป

อริสโตเติลอ้างผิดพลาดว่าหลักการเพศชายเป็นตัวขับเคลื่อนเบื้องหลังการกำหนดเพศ^{[ 36 ]}โดยที่หากหลักการเพศชายแสดงออกไม่เพียงพอในระหว่างการสืบพันธุ์ทารกใน ครรภ์ จะพัฒนาเป็นเพศหญิง

Nettie Stevens (ทำงานกับด้วง) และEdmund Beecher Wilson (ทำงานกับแมลงกลุ่ม Hemiptera ) ได้รับการยกย่องว่าค้นพบระบบการกำหนดเพศด้วยโครโมโซม XY ในแมลงโดยอิสระในปี 1905 นั่นคือข้อเท็จจริงที่ว่าเพศผู้มีโครโมโซม เพศ XY และเพศเมียมีโครโมโซมเพศ XX ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]}ในช่วงต้นทศวรรษ 1920 Theophilus Painterได้แสดงให้เห็นว่าเพศในมนุษย์ (และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ) ก็ถูกกำหนดโดยโครโมโซม X และ Y เช่นกัน และโครโมโซมที่ใช้ในการกำหนดนี้ถูกขนส่งโดยสเปิร์ม^{[ 40 ]}

เบาะแสแรกเกี่ยวกับการมีอยู่ของปัจจัยที่กำหนดการพัฒนาของอัณฑะในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมาจากการทดลองที่ดำเนินการโดย^Alfred Jost [ ^{41 ]}ซึ่งทำการตอนกระต่ายตัวอ่อนในครรภ์และสังเกตเห็นว่าพวกมันทั้งหมดมีลักษณะ เพศ เมีย^{[ 42 ]}

ในปี พ.ศ. 2492 CE Fordและทีมงานของเขาได้ค้นพบ^{[ 43 ]}ว่าโครโมโซม Y จำเป็นสำหรับการพัฒนาของทารกในครรภ์ให้เป็นเพศชาย เมื่อพวกเขาตรวจสอบผู้ป่วยที่เป็นโรคเทอร์เนอร์ซึ่งเติบโตมาเป็นเพศหญิง และพบว่าพวกเขามีโครโมโซม X0 ( มี X เพียงครึ่งเดียวและไม่มี Y) ในเวลาเดียวกัน Jacob & Strong ได้อธิบายกรณีของผู้ป่วยที่เป็นโรคไคลน์เฟลเตอร์ (XXY) ^{[ 44 ]}ซึ่งบ่งชี้ว่าการมีอยู่ของโครโมโซม Y มีส่วนในการพัฒนาความเป็นเพศชาย^{[ 45 ]}

การสังเกตทั้งหมดนี้ทำให้เกิดฉันทามติว่ายีนเด่นที่กำหนดการพัฒนาของอัณฑะ ( TDF ) จะต้องมีอยู่บนโครโมโซม Y ของมนุษย์^{[ 45 ]} การค้นหาปัจจัยกำหนดอัณฑะ (TDF) นี้ทำให้ทีมของนักวิทยาศาสตร์ของปีเตอร์ กู๊ดเฟลโลว์^{[ 46 ]}ค้นพบพื้นที่บนโครโมโซม Y ที่จำเป็นสำหรับการกำหนดเพศชายในปี 1990 ซึ่งได้รับการตั้งชื่อว่าSRY (พื้นที่กำหนดเพศของโครโมโซม Y) ^{[ 45 ]}