別再升溫了,蜥蜴快不知道自己是雌是雄了…
2021年05月09日10:00

  雄彩虹飛蜥

  雌彩虹飛蜥

  來源:世界科學

  對於某些爬行動物、魚類和兩棲動物來說,環境溫度往往能決定性地影響其胚胎的性別發育。1966年,塞內加爾達喀爾大學的動物學家馬德琳·夏尼爾(Madeline Charnier)首次發現溫度這一環境因素對彩虹飛蜥(Agama agama ,生活在非洲中部及西部)性別發育的影響:當溫度超過30攝氏度,胚胎則多發育為雌性個體。

  這一發現揭示了溫度對性別的影響某些時候可以超越性染色體,某些動物的雌性有兩種發育方式。

  自那以來,科學家發現眾多爬行類、魚類及兩棲類動物的性別都存在這個現象,但關於溫度決定胚胎性別的機製,一直未有揭示。直到最近,這類研究有了一些進展。

  初步揭示“性別反轉”現象的分子機製

  蜥蜴的性染色體為ZZ或ZW(雄性有兩個相同的染色體——ZZ,雌性有兩個不同的染色體——ZW;這與人類相反)。通常而言,ZZ染色體胚胎發育為雄性;ZW染色體胚胎發育為雌性。

  但當胚胎發育時足夠溫熱,本應該發育為雄性的ZZ胚胎就會受到影響,進而發育成了雌性。

  來自澳州坎培拉大學應用生態研究所的生物學家莎拉·懷特利(Sarah Whiteley)和亞瑟·喬治(Arthur Georges)等人對此進行了研究。

  他們將一組鬃獅蜥置於28攝氏度的環境下孵化,另一組的環境溫度則為36攝氏度。接著,他們從兩組發育中的胚胎內提取遺傳信息進行分析,並據此判斷哪些基因分別確定了ZW型雌性或ZZ反轉型雌性。

  當溫度為36攝氏度,研究人員發現,與ZZ雌性相比,胚胎在性發育階段,ZW雌性胚胎具有顯著不同的活性基因。這意味著,有兩組不同的基因控制著鬃獅蜥的雌性性別。

  在ZZ雌性中,傾向激活雄性發育的基因被強製關閉,而雌性發育的基因被開啟。研究人員將這個現象稱之為雄性胚胎發生“ZZ反轉”(ZZ reversed)。

  該研究首次繪製出鬃獅蜥(bearded dragon,一種原產於澳州的蜥蜴)的溫度決定性別的遺傳過程,揭示了驅動雌性鬃獅蜥發育的兩種途徑:一種是純遺傳性的,另一種則是溫度依賴性的。該研究於2021年4月15日發表於PLoS Genetics。

  一隻鬃獅蜥闖入鏡頭:安能辨我是雌雄

  溫度改變性別的進化機製有待釐清

  當然,我們可能更關心的問題是,為什麼溫度依賴性的性別發育途徑會出現在動物的進化過程中?

  從海龜到鱷魚,眾多爬行動物(爬行動物經曆了許多進化過渡)都保留了響應環境刺激而改變性別的能力,這意味著溫度依賴性發育途徑形成於爬行類的進化早期階段,並且賦予它們生存優勢,進而被保留至今——如果這種古老的溫度響應機製沒有充分的存在理由,顯然它們會在某個進化時刻被拋棄。

  在研究人員看來,此機製可能幫助像鬃獅蜥這樣的生物適應不同環境條件,最大化生存概率。實際上,類似蜥蜴的動物隨環境溫度變化而改變性別的進化機製還有待進一步研究。

  面對氣溫變化,鬃獅蜥似乎可以通過適當的性別選擇規避繁殖風險。但目前的地球氣候變暖速度對於動物來說是否太快了?從長遠來看,這些蜥蜴將受到怎樣的影響?

  加州大學伯克利分校的生物學教授泰隆·海斯(Tyrone Hayes)表示,像鬃獅蜥這種特別容易被環境壓力左右的動物,可能因氣候及棲息地問題而發生性別比例失衡、數量銳減,甚至種群滅絕的情況。

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