别再升温了,蜥蜴快不知道自己是雌是雄了…

别再升温了,蜥蜴快不知道自己是雌是雄了…
2021年05月09日 10:00 新浪科技综合

  雄彩虹飞蜥

  雌彩虹飞蜥

  来源:世界科学

  对于某些爬行动物、鱼类和两栖动物来说,环境温度往往能决定性地影响其胚胎的性别发育。1966年,塞内加尔达喀尔大学的动物学家马德琳·夏尼尔(Madeline Charnier)首次发现温度这一环境因素对彩虹飞蜥Agama agama ,生活在非洲中部及西部)性别发育的影响:当温度超过30摄氏度,胚胎则多发育为雌性个体。

  这一发现揭示了温度对性别的影响某些时候可以超越性染色体,某些动物的雌性有两种发育方式。

  自那以来,科学家发现众多爬行类、鱼类及两栖类动物的性别都存在这个现象,但关于温度决定胚胎性别的机制,一直未有揭示。直到最近,这类研究有了一些进展。

  初步揭示“性别反转”现象的分子机制

  蜥蜴的性染色体为ZZ或ZW(雄性有两个相同的染色体——ZZ,雌性有两个不同的染色体——ZW;这与人类相反)。通常而言,ZZ染色体胚胎发育为雄性;ZW染色体胚胎发育为雌性。

  但当胚胎发育时足够温热,本应该发育为雄性的ZZ胚胎就会受到影响,进而发育成了雌性。

  来自澳大利亚堪培拉大学应用生态研究所的生物学家莎拉·怀特利(Sarah Whiteley)和亚瑟·乔治(Arthur Georges)等人对此进行了研究。

  他们将一组鬃狮蜥置于28摄氏度的环境下孵化,另一组的环境温度则为36摄氏度。接着,他们从两组发育中的胚胎内提取遗传信息进行分析,并据此判断哪些基因分别确定了ZW型雌性或ZZ反转型雌性。

  当温度为36摄氏度研究人员发现,与ZZ雌性相比,胚胎在性发育阶段,ZW雌性胚胎具有显著不同的活性基因。这意味着,有两组不同的基因控制着鬃狮蜥的雌性性别。

  在ZZ雌性中,倾向激活雄性发育的基因被强制关闭,而雌性发育的基因被开启。研究人员将这个现象称之为雄性胚胎发生“ZZ反转”(ZZ reversed)

  该研究首次绘制出鬃狮蜥(bearded dragon,一种原产于澳大利亚的蜥蜴)的温度决定性别的遗传过程,揭示了驱动雌性鬃狮蜥发育的两种途径:一种是纯遗传性的,另一种则是温度依赖性的。该研究于2021年4月15日发表于PLoS Genetics

  一只鬃狮蜥闯入镜头:安能辨我是雌雄

  温度改变性别的进化机制有待厘清

  当然,我们可能更关心的问题是,为什么温度依赖性的性别发育途径会出现在动物的进化过程中?

  从海龟到鳄鱼,众多爬行动物(爬行动物经历了许多进化过渡)都保留了响应环境刺激而改变性别的能力,这意味着温度依赖性发育途径形成于爬行类的进化早期阶段,并且赋予它们生存优势,进而被保留至今——如果这种古老的温度响应机制没有充分的存在理由,显然它们会在某个进化时刻被抛弃。

  在研究人员看来,此机制可能帮助像鬃狮蜥这样的生物适应不同环境条件,最大化生存概率。实际上,类似蜥蜴的动物随环境温度变化而改变性别的进化机制还有待进一步研究。

  面对气温变化,鬃狮蜥似乎可以通过适当的性别选择规避繁殖风险。但目前的地球气候变暖速度对于动物来说是否太快了?从长远来看,这些蜥蜴将受到怎样的影响?

  加州大学伯克利分校的生物学教授泰隆·海斯(Tyrone Hayes)表示,像鬃狮蜥这种特别容易被环境压力左右的动物,可能因气候及栖息地问题而发生性别比例失衡、数量锐减,甚至种群灭绝的情况。

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