动物在性别问题上可以说是奇怪的,总有一些奇妙的存在是令人大开眼界的。例如,一些蜗牛和雄性可以同时产卵和精子;长头鱼部分的鱼最初被孵化为雌性,但随着年龄的增长,它们成为雄性(这种现象被称为"雌性早熟雌性");而另一些蜥蜴,如一些蜥蜴,干脆完全放弃雄性,雌性通过单独的雌性繁殖来繁殖后代,以产生受精卵。
但许多生物是人类,无论是男性还是女性,它们的性别在出生后不会改变。它是如此不寻常,以至于你可能会觉得它很无聊,似乎没有什么可注意的。但事实并非如此。

新月锦缎,一种早熟的女性物种,|维基百科
到目前为止,性别选择被认为是由父母传下来的基因(例如具有X染色体和Y染色体的哺乳动物)或环境因素(例如温度依赖性依赖性海龟)决定的。但新的研究表明,事实要复杂得多。
研究发现,未孵化的幼龟能够通过移动它们在蛋中的位置来控制它们的发育并选择它们的性别。
温度影响性别
长期以来,卵爬行动物可以以某种方式影响其性别的想法一直被认为是不可能的。但八月份发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上的一项研究为这一观点提供了明确而令人信服的证据。
由中国科学院动物研究所的杜卫国和麦考瑞大学的生物学家领导的一组科学家通过在半天然海龟的巢穴中孵化毛里米来进行实验。
一只草龟(Mauremys reevesii)|维基百科
许多爬行动物的性别很大程度上取决于巢穴的温度,草龟也不例外。这种由温度决定的性别被称为温度依赖性决定(TSD)。
TSD引起了科学家对许多爬行动物物种生存的担忧。众所周知,全球变暖越来越严重,这意味着地球的温度每年都在上升。科学家认为,当温度升高时,通常的1:1性别比显着偏离,导致这些物种的繁殖率降低,使其难以维持。
然而,并非所有证据都得出了这一结论。"许多TSD物种的祖先谱系的重建表明它们已经存活了数百万年,"Hine说。"
另一只草龟|harum.koh/Flickr
这种顽强的生命力,或许可以用草龟妈妈的一些行为来解释,比如改变产卵时间,或者改变巢穴的结构,避开一年中最热的时候。但是一旦产卵,成年爬行动物就不再能够保护他们的孩子免受温度变化的影响。
也就是说,可能还有其他因素可以帮助草龟等物种在恶劣的温度下生存。科學家懷疑可能是草龜胚胎本身影響了它們的性別。为了验证这一点,杜卫国等人控制了影响草龟蛋的条件并进行了实验。
男孩喜欢冷,女孩喜欢温暖
他们发现,当被设定在一定角度的热源加热时,每个卵会产生显着的热梯度,一端变暖,胚胎在卵中相应地移动。向较热端移动的胚胎最终发育成雌性,而向较冷端移动的胚胎发育成雄性。
研究人员推测,胚胎通过称为离子通道的内置生物传感器检测温度,该传感器在许多动物中充当温度传感器。为了测试这一点,他们使用辣椒素受体拮抗剂来阻断离子活性并抑制草龟的温度调节行为,而不会影响它们的健康。
图A显示了被辣椒素受体拮抗剂阻断的胚胎,可以在卵子的中间看到,图B显示了一个未被辣椒素受体拮抗剂阻断的胚胎,并且胚胎移动|朝向较热的一端 参考 2
研究发现,经过处理的胚胎并不像未经处理的胚胎那样真正移动,性别比例很快变得扭曲。在较冷的条件下(2018年5月),几乎所有的草龟都是雄性,而雌性则在较高的温度下占主导地位(2017年6月)。
对于杜卫国来说,这项研究也支持了他早期的工作。他的团队之前的一项研究表明,草龟胚胎的运动是由卵中的温差引起的,但这一结论受到了该领域其他科学家的质疑。现在,新的发现强化了他的结论。
"胚胎可以影响自身发育的发现真的很棒,"海涅说,他的发现是动物保护工作中罕见的"好消息"。
应对气候变化
"世界各地的海龟都陷入了绝望的困境,它们在亚洲被吃掉了,澳大利亚的栖息地正在被河流系统管理所破坏,"海因解释说,"但令人鼓舞的是,在应对气候变化带来的挑战方面,这些海龟可能比我们希望的更好。"
"我们之前已经证明,爬行动物胚胎可以在卵子内移动以进行温度调节,所以奇怪的是,这是否会影响他们的性别决定,"杜说。"
胚胎温度调节对后代性别比的影响取决于天气,季节和植被覆盖,这决定了阳光到达地面的强度,从而决定了卵中的热梯度。在低纬度地区,植被覆盖在繁殖季节早期对后代的性别比有重大影响,而在高纬度地区,植被覆盖在繁殖季节后期的影响最大。在没有胚胎温度调节的情况下,该团队的模型预测全球变暖将导致女性比例更高。
在东帝汶拍摄的一只草龟|维基百科
然而,总体而言,后代的特征受到许多因素的影响,包括环境生物多样性条件和暴露于特定条件的持续时间。此外,物种本身的特征也很重要。例如,草龟胚胎体温调节行为引起的热变化很小,从100%雄性到100%雌性后代过渡所需的热变化范围非常狭窄(约2摄氏度),而对于阈值较宽的物种,通过胚胎温度调节获得的热变化可能太微不足道,不会影响后代的性别。
此外,还有很多待观察,特别是要找出为什么胚胎选择它喜欢的温度 - 在多大程度上是性,在多大程度上是出于其他原因。
但可以肯定的是,杜卫国团队的数据和分析表明,对于卵爬行动物来说,卵的温度调节在它们适应环境方面起着重要作用,可以帮助缓解气候变化的影响。
动物如何,何时以及为什么发育成雄性或雌性比我们想象的要复杂得多。
图|Greg Peterson/Flickr
引用:
1.性别弯曲:小海龟影响自己的性别,麦考瑞大学,https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/mu-gbb080419.php
2.海龟的胚胎可以影响自己的性命运,叶银子,马亮,孙宝军,王阳,理查德·申,杜伟国,DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.06.038
3.Seebacher, F., and Murray, S.A. (2007)。瞬态受体电位离子通道控制爬行动物的体温调节行为。PLoS ONE 2, e281.
4.杜伟国、胡立杰、卢志强、朱立杰(2007). 孵化温度对中国三龙潭龟幼年发育率、性别比和孵化后生长的影响.水产养殖 272, 747–753.
5.Ewert, M.A., Jackson, D.R., and Nelson, C.E. (1994)。海龟中温度依赖性性别决定的模式。J. Exp. Zool. 270, 3–15.
6 . 海龟胚胎可以选择自己的性别,显示了新的研究 - 但为什么?,彼得埃利斯, https : / / theconversation . com / turtle - embryos - can - choose - their - own - - shows - new - research - but - why - 121074
封面图片来自 testudines.org
作者: 八朵云
编辑:窗户敲门雨
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