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【易文献】温度竟能改变爬行动物的性别!

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浏览:- 发布日期:2016-01-25 17:17:00【

性别决定在动物界具有令人惊奇的可塑性。比如中国有句成语叫“牝鸡司晨”,在古代会被人认为是灾祸的征兆,而以科学的角度来看,无非就是一种性反转现象,与灾祸无关。母鸡变成公鸡,一般是由于个体发育出现了问题,是比较少见的。而最近在Nature上的发表的一篇论文所阐述的性反转就不是个体发育异常引起的了。

本文研究的物种是一种生活在澳大利亚的爬行动物-鬃狮蜥。本物种的性别由染色体Z和W决定,ZZ是雄性(ZZm),ZW是雌性(ZWf)。但是科学家们发现在实验室控制温度条件下,ZZ能够发育成雌性(ZZf)。那么这种“男转女”现象在自然条件下会发生吗?答案是肯定的。

研究人员捕获了野外的131只鬃狮蜥,并分别对它们进行了外观和性别分子标记进行鉴定,发现了11只为性别反转的ZZ雌性(ZZf)。这是第一次发现野外环境条件下爬行动物的性别反转。而且这个群体的这种性反转现象广泛分布在澳大利亚半干旱地区的23650平方公里的范围内。更令人吃惊的是,在野生条件下,ZZ雌性(ZZf)逐年递增,从2003年的6.7%到2004年的13.6%,直至2011年已经攀升到22.2%。

研究表明,这些性别反转的雌性都是可育的,而且其产卵能力强于ZW雌性。在28℃条件下孵育这些卵,其后代都是雄性,32℃以上出现性别反转,到36℃以上温度时,性别反转已经达到96%。可以认为低温条件下,个体的性别由基因型决定,温度升高,转变为基因型和温度共同控制,而温度在36℃以上时,转变为温度决定性别为主了。实验室控制条件下,ZZf和ZZm产生的后代都只具有ZZ染色体,导致了W染色体的丢失。不过在野外,这种情况正在发生,只是速度比实验条件下缓慢许多。

迄今为止,人们对爬行动物性别反转提出了许多解释,目前比较权威的解释是Charnov–Bull 模型,这个模型认为如果温度对幼体适合度作用存在两性差异,则TSD可使特定温度条件下胚胎发育为相应性别的高适应度幼体,从而能够最大限度的增加种群的适应度。但是该假说一直受到实验技术手段的限制:

1)在TSD种类中,特定温度条件下常产生单一性别的后代,温度效应与性别效应重合,如何区分后代适合度变异中性别和温度的独立作用是TSD研究的一个难题;

2)由于大多数TSD爬行动物(如鳄鱼和龟)生活周期长,测定其后代适合度的难度非常大。而本文实验的实现有力的证实了这个假说。

但是这又有了新的问题,如果这个种群真的正在进化,已经出现的ZZf的后代对温度的敏感性更高,从ZWf后代的34.7℃降低到ZZf后代的33.5℃,这导致了温暖年份的雌性过量。

性别决定模式转换对一个物种的能否生存的重要性的关键是该物种转变为TSD之后对热量敏感性如何。如果适应的快,TSD能够产生稳定的无偏置的性别比例,甚至有可能得益于气候变化。例如一个温度依赖的策略可能能够在不可预测的气候中提供更好的性别控制。

通过这种方式,爬行动物可能具有更强的应对气候变化的能力。高度弹性的性别决定模式可能是一种有力的武器,至今,不被重视的进化武器在响应不可预测的气候。

参考文献

Sex reversaltriggers the rapid ransition fromgenetic to temperature-dependent sex, NATURE, 2JULY 2015 VOL 523 P79


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