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温度升高改变性别,这事儿也是科学?

赛先生  · 公众号  · 科学  · 2017-03-22 07:35

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而随着对TSD机制研究的深入,更多学者发现,性别逆转后的伪雄鱼与正常雄鱼拥有相同的基因,且在某些鱼类种群中(如比目鱼),这种性别逆转竟可以遗传给后代。


2014年一篇发表在 Genome Research 的文章揭示了比目鱼的性别逆转和遗传机制。比目鱼——半滑舌鳎的性别受遗传物质和外界环境的共同影响,但在高温环境下,拥有雌性染色体的幼鱼却会定向发育为具有生育功能的伪雄鱼,正常雌鱼性逆转成伪雄鱼之后,其全基因组的DNA甲基化模型与正常雄鱼一样。研究同时发现,如果发育早期在高温诱导作用下,雌鱼的性逆转率高达73%。更为有趣的是,伪雄鱼能跟正常雌鱼交配产生后代,但后代中的雌鱼几乎全部会自发性逆转成伪雄鱼。通过对亲本和子代样品进行比较,研究人员发现,亲本伪雄鱼相对于雌鱼发生的甲基化改变,能够被后代继承 [3]


变温导致爬行动物“男女比例失衡”


高等生物的性别决定机制和性染色体的起源和进化,一直是生物学界的研究热点。研究发现,对行鳄鱼、蜥蜴和海龟这类爬行动物而言,温度有时是其种群内男女比例的决定因素。


2015年,一篇发表在 Scientific Reports 的文章称,将 美国短吻鳄 蛋的孵化温度设定为33℃,孵出的主要为雄性鳄鱼;而孵化温度为30℃时,孵化出的鳄鱼则主要为雌性。一种名为TRPV4的热敏蛋白是造成这一现象的主要原因 TRPV4热敏蛋白存在于卵内发育的鳄鱼性腺中,它会对周围环境产生温度效应,从而通过诱导钙离子流入来激活细胞信号传导,进而影响美国短吻鳄雄性的性别决定通路 [4]


美国鳄鱼“新生儿”(图片来源:National Institute for Basic Biology (Okazaki Institute for Integrative Bioscience)

与鱼类一样,温度对爬行动物性别的影响有时也会超越遗传基因的“指令”,使爬行动物动物的性别决定过程迅速从由染色体决定转到由温度决定。2015年,一项发表 在Nature 上的研究表明,升温会使令松狮蜥“抛弃”遗传因素,“选择”由温度决定其性别。


科学家将松狮蜥蛋的孵化温度设置在22~32℃时,孵出的松狮蜥雌雄比例相当;当孵化温度超过34℃时,孵出的后代大多数为雌性。通过追踪一种雌性蜥蜴特有的DNA标记,科学家发现,在较高温度下,35只被孵化出的松狮蜥中只有2只为雄性,有17只基因决定本该是雄性的松狮蜥变成了雌性。不仅如此,当性别逆转的雌性与正常雄性交配时,染色体性别决定系统便会失去主导优势,取决于温度的性别决定机制被建立起来 [5]


松狮蜥的性别逆转登上 Nature 封面








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