一半是公,一般是母?这只鸡颠覆了脊椎动物的性别规律
原文以Chicken's split sex identity revealed为标题
发布在2010年3月10日的《自然》新闻上
原文作者:Janet Fang
半雌半雄鸡有助于解释性别是如何被决定的。
双性鸡?Sam一半是雄性,一半是雌性。
Roslin Inst./Uni. Edinburgh
一项有关半雌半雄鸡的研究表明,鸟类的性别决定方式与哺乳动物显著不同。
研究人员研究了三只外表一半雄性一半雌性的鸡,发现它们体内的几乎每一个细胞——从肉垂到脚尖——都有内在性别,而哺乳动物的整体生理性别是由激素确定的。这种逐个细胞层面的性别取向与哺乳动物形成了鲜明对比。
“性别混乱”鸡的出现颠覆了一世纪以来公认的脊椎动物性别决定规律,即胚胎中的所有细胞一开始都是性别中性的,直到性别决定基因指挥性腺发育为卵巢或睾丸为止。这项研究已发表在《自然》期刊上,或将引发对性别决定的演化过程的重新思考。
一位养殖业员工在农场发现了这种不同寻常的鸡,让研究者开始注意到它们的存在。最终,一组科学家获得了三只雌雄嵌体(gynandromorph)鸡。它们的“雄性”一侧羽毛呈白色、肉垂大、胸肌健壮,而较小的“雌性”一侧毛色呈典型的深色。
其中一只被命名为Sam,既指代右侧的雌性Samantha,又指代左侧的雄性Samuel。和其它雌雄嵌体生物一样,Sam不能繁殖,而且略有性别认同混乱。领导这项研究的爱丁堡大学发育生物学家Michael Clinton说,它似乎认为自己是雄性,“但当我们把它放在几只母鸡当中时,我认为她们都不太确定了。”
指引鸡性别发育的是染色体而非激素。
Roslin Inst./Uni. Edinburgh
雌雄嵌体令人瞩目,是因为人们尚未在哺乳动物中发现过这一现象。在包括人类在内的几乎所有哺乳动物中,胚胎细胞一开始是不分性别的。在发育过程中,遗传因子根据动物的性染色体组合(雄性为XY,雌性为XX)来触发雄性或雌性生殖腺的形成。随后,生殖腺分泌激素,指引其它细胞按某一特定性别发育。
“过去,我们一直假设鸟类的性别决定方式和哺乳动物是一样的,”Clinton说。相应地,研究人员曾认为雌雄嵌体鸡的一侧应为正常的雌性(或雄性),而另一侧则存在某种染色体异常。
相反,他们发现雌雄嵌体鸡几乎完美地对半呈现雄性和雌性特征。其雌性一侧大部分由含雌性染色体的正常雌性细胞组成,而雄性一侧则主要由含雄性染色体的正常雄性细胞组成。研究团队意识到,由于两侧接触的是完全一样的激素,细胞一定是根据自身的染色体组来做出反应的,而不是听从生殖腺的命令。
为了验证他们的假设,研究人员将雌性细胞植入雄性组织、雄性细胞植入雌性组织,创造出了含有混和生殖腺的胚胎。他们发现,嵌入雄性细胞中的雌性供体细胞没有表现出雄性功能。类似地,在诱导卵巢的环境中,雄性供体细胞也没有表现出雌性功能。团队总结到,细胞无法变换性别角色,细胞的性别取向在嵌入之前就已固定了。
Clinton表示,这项研究表明鸡的性别决定方式和哺乳动物在根本上是不同的:“性激素会起一定的作用,但是远远不及哺乳动物身上所发挥的程度。”他推测其它鸟类也是一样,不过由于性别差异并不那么明显,在很多情况下,雌雄嵌体可能都没有被注意到。
密歇根州立大学的行为神经科学家Juli Wade也认为,结合有关鸣禽的研究,这项研究有力地表明鸟类的发育模式与哺乳动物存在差异。Wade研究的是斑胸草雀叫声的性别差异。
鸟类并不是性别决定规律的唯一特例。哺乳动物模型也不适用于一些有袋动物和果蝇等无脊椎动物。“问题在于,一旦人类发现了一条好用的固定规律,它就成为唯一的规律,”Clinton说。半雌半雄Sam意味着并不存在适用于所有脊椎动物的性别决定规律。
下一步,研究人员希望弄清楚这些性别差异有多少是在性激素影响之前出现的。“我们认为细胞在受精时就知道自己是雄性还是雌性了,”Clinton说。ⓝ
Nature|doi:10.1038/nature.2013.13152
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