【兰州大学报】神奇的动物性别决定和性别转换

日期: 2023-05-12 阅读: 来源: 关键词:

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雌性和雄性是动物界的两种性别,千百年来,基于雌性和雄性的有性生殖使大多数种类的动物得以繁衍。人类的性别是由XY型性染色体决定的,其中XX型为女性,XY型是男性,那是不是所有生物的性别都由XY型性染色体决定呢?当然不是!接下来就让我们认识一下自然界神奇的动物性别决定方式吧。

1、XY型性染色体决定

所有的哺乳动物(包括人、大猩猩、马、牛、羊等)、大部分爬行类(如蜥蜴、麝香龟)、部分两栖类(如非洲爪蟾)及昆虫(如果蝇等),属于XY型性别决定,这是动物界中最常见的性别决定方式。

2、ZW型性染色体决定

常见的鸟类(如麻雀、燕子、鸡、鸭、鹅、鹦鹉等)、部分爬行类(如蛇)、两栖类(如蟾蜍)以及一些鳞翅目昆虫(如蝴蝶、飞蛾等),属于ZW型性别决定。其中体细胞具有2条同型性染色体(ZZ)的为雄性,异型性染色体(ZW)的为雌性。

3、染色体组决定

膜翅目昆虫(如社群性的蜜蜂和蚂蚁等),其性别由染色体组决定。比如蜜蜂的蜂后和工蜂是由二倍体的受精卵发育而来,而雄峰则由未受精的卵细胞直接发育而来,其体细胞中只有一个染色体组,属于单倍体生物。

4、性染色体的数目决定

部分直翅目和鳞翅目的昆虫没有异型的性染色体,其性别由性染色体的数目来决定。如蝗虫,若体细胞中含2条X染色体即为雌性,仅含1条X染色体(无Y染色体,染色体总数比雌性少1条)则为雄性。蚜虫的受精卵核型为4+XX,卵细胞有三种核型,分别为2+X、4+X、4+XX,其中受精卵及核型为4+XX的卵细胞均发育为雌性(含2条X染色体),未受精核型为2+X及4+X的两种卵细胞均发育为雄性(仅1条X染色体)。

5、多基因决定

部分鱼类(如斑马鱼)没有性染色体,其性别由散布在常染色体上的多个基因共同决定,当决定雄性的基因总量超过决定雌性的基因总量时,合子将发育为雄性个体,反之则成为雌性个体。

6、温度决定

部分爬行动物的性别由受精卵孵化时的温度决定。例如鳄鱼的受精卵在30℃及以下温度孵化时,全部发育为雌性,而在32℃条件下孵化时,主要(约85%的个体)发育为雄性。海龟的受精卵在20-27℃条件下孵化出来为雄性,在30-35℃条件下孵化出来则为雌性。

7、光照决定

爬行动物扬子鳄靠光照强弱来决定性别。受精卵在弱光条件下孵化出较多的雌性个体,而处于强光(阳光曝晒)条件下则可孵化出较多的雄性个体。

8、营养决定

多数线虫的性别由营养条件的好坏来决定,它们一般在性别未分化的幼龄期侵入寄主体内,若营养条件差,则发育为雄性成体;若营养条件好,则发育为雌性成体。

上述前四种类型属于遗传因素的性别决定,后三种则是环境因素决定的,具有一定的可塑性,在一定条件下,雌性可转变成雄性,而条件改变,雄性也可以转为雌性,出现“性逆转”的现象。性逆转是指同一个体在不同的年龄段,其性别不一样,可经历性别转换的现象,这在黄鳝、小丑鱼、石斑鱼、尖吻鲈等鱼类中比较常见。黄鳝的性腺,从胚胎到性成熟先发育为卵巢,但产卵后会慢慢转化为精巢,只产生精子。所以,每条黄鳝在性成熟初期都是雌性,而产卵后的老黄鳝均是雄性的。小丑鱼在刚孵化时是雄性,但随着环境的变化,可变成雌性。在小丑鱼的群体中,首领是雌性,但当首领死亡后,群体中体型最大的雄性可变性为雌性,接替首领的角色。

虽然动物界的部分“性逆转”是正常现象,但在化学污染物如环境雌激素的影响下,部分动物出现的“雌性化”,则是异常或病理现象。雌性化是指在环境污染物的暴露下,雄性动物出现异常的变性迹象,比如性腺结构改变(睾丸中出现不成熟的卵子),一些分子标记也出现雄性“雌性化”的现象(雄性个体肝脏内出现雌性的标志性蛋白-卵黄蛋白原)。我们的研究表明,幼年斑马鱼在环境雌激素的影响下,体内的性激素平衡发生改变(雌激素与雄激素的比值增加)、雌性相关基因(如cyp19a1a,1b, 17β -hsd和11β -hsd等)的表达上调、而雄性相关基因(如amh, gata4, nr5a1a,nr5a2和sox9a等)的表达受到抑制,进而导致成年斑马鱼的雌性比例显著增加。

动物性别比例的失衡带来的危害是巨大的,轻则可致种群衰退,重则可致物种灭绝。虽然人类的性别决定是由遗传因素决定,但环境因素也能对其产生影响:特别是内分泌干扰物和部分药物,可对人体的性别分化和生殖功能产生严重影响,危害人类社会。因此,积极努力地保持人类社会男女比例和动物雌雄比例的平衡,对于促进人口与经济、社会、环境和资源的协调发展具有重要作用。

(作者:黄德军,生命科学学院教授。)

《兰州大学报》第1062期02版

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编辑:徐琦
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主编:彭倩

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