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《科学24小时》

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奇妙的性别

2015-10-21 14:45:37

性别是不是只有两种?植物是否也有性别?性别又是如何决定的?

 

2014年,美国著名的社交网站脸书(Facebook)曾为用户更新了性别选项,除了传统的男和女之外,还有56种新的非传统性别可选!在传统意义上,人类对于性别的区分只有两种:男或女。这种分类方法主要是基于生物上的“性”,对于大部分哺乳动物来说,确实也已足够。

不过,就世间万种生灵而言,这样的分类法则显然有些“简单粗暴”了。虽然性别的种类往往是依据个体在其生命周期某段时间中能够执行的生殖功能来决定的,但科学家耗费数十年心血,依然不能破解生物性别的玄机,其中的奥秘更非一言一语能够诠释。

 

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>>脸书(Facebook)中的性别选项

 

植物的性别

通常而言,我们比较熟悉的一些植物,多数是没有性别差异的,即雌雄同株。好比桃树,一朵花既有雌蕊也有雄蕊,我们称其为两性花;而如黄瓜,有些花长有雌蕊,带小黄瓜,有些花则长有雄蕊,我们称之为单性花。

当然,在植物界进行性别划分似乎有些困难,比如大家熟悉的玉米,多为顶生雄花序和侧生雌花序,但偶尔也会有一些玉米只在顶部开雌花的,成为雌株;或是开雄花的,成为雄株。原来,玉米的性别是由两对等位基因决定的。

不过,还是有一些植物有明显的性别差异,比如菠菜、大麻、银杏和铁树等。

 

动物的性别

与植物相比,动物的性别显然要复杂得多。

最常见的就是XY型,XX(同形)为雌性,XY(异形)为雄性。哺乳动物,以及大部分的爬行、两栖、鱼和多数昆虫都属于此类。在这种类型中,不论有几条X染色体,只要有一条Y染色体存在,该生物就会发育成雄性。不过,科学家研究发现,在人类的Y染色体上存在着性别决定基因——SRY(Sex-determiningRegionofYChromosome),位于Yp11.3。如果Y染色体缺少此片段或者SRY基因发生突变,此人就会发育成女性。而如果某人的染色体得到此片段,即使该人体内的性染色体为XX,也会成为男性。

一般而言,通过正常的减数分裂,雌性(XX)只能产生一种含X的卵细胞,而雄性(XY)则能产生含XY的两种精子,且比例相等。随后精卵随机结合,而受精卵的性染色体就会有两种可能:XX(雌性)或XY(雄性)。不过总体而言,雌雄比例接近1:1,遵循分离定律。

 

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鸟类的性别决定为ZW型,这与XY型正好相反。ZW(异形)为雌性,ZZ(同形)为雄性,其他与XY型无异。而直翅目昆虫的性别决定则为XO型,这取决于性染色体的数目。以蝗虫为例,XX为雌性,有24条染色体,XO(O表示空白,即只有一条X染色体)为雄性,只有23条染色体。

 

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它们也能决定性别

动物除了通过染色体来决定性别外,卵细胞受精与否、性指数以及环境等因素同样能够决定某类动物的性别。

蜜蜂的性别由卵细胞受精与否决定——未经受精的卵细胞会直接发育成雄蜂,被称为单倍体。在自然界中,单倍体通常是不育的,因为它们没有办法产生正常的配子。然而,雄蜂却可以通过与众不同的减数分裂(可理解为只发生减数第二次分裂)来产生正常精子。而受精卵则会发育成雌蜂,只有发育成蜂王的雌性幼虫才能食用保质保量的蜂皇浆,而其他的雌蜂都会因为营养不良而发育成工蜂,最终不育,但工蜂和蜂王在染色体组成上并无差异。

果蝇的性别则由性指数决定,这取决于X染色体数目与常染色体组数(常染色体就是与性别无关的染色体,常成对存在,各取其一即为常染色体组,也就是有两组)的比值。当此比值等于0.5时,则受精卵发育为雄性,如XYXO;当此比值等于1时则为雌性,如XXXXY;当此比值大于1时则为超雌,如XXX。简而言之,果蝇的性别由X染色体数目决定,与Y染色体的存在与否无关——这与人类完全不同。

自然界中,也有许多生物的性别是由环境决定的。有一种被称为后的海生蠕虫,它们在幼虫时期是没有性别分化的,其性别完全由机遇决定:自由游泳的幼虫是中性的,独立生活在海底的幼虫会发育成雌性,有很长的吻部。而有些幼虫如果恰巧落在雌体的吻部,而后则会发育成为一个共生的雄虫,寄生在雌体内,并使卵受精。如果落在雌虫口吻上的幼虫被移走,那么它就会发育成间性,至于偏向雌性还是雄性,则取决于其在口吻上停留时间的长短。更奇怪的是,有人曾将后幼虫培养在含有雌虫口吻的提取液中,结果还是有好多幼虫发育成雄性。

 

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某些爬行动物的性别则由温度决定。当孵化过程中的温度低于28时,稚龟会发育为雄性;高于32时则会发育为雌性;而温度在2832之间时,雌雄皆有可能。生活在北美洲的某种蜥蜴则正好相反,孵化过程中的温度在28以下时,幼体会发育为雌性,在32以上时,则会发育为雄性。因此,科学家推测,由温度决定性别的特性在一定程度上对物种的繁衍比较有利,因为对于繁殖来说,不需要太多的雄性个体。当然,物极必反,因此有人猜测,恐龙就是因为环境温度改变,导致所有恐龙蛋只能孵化出一种性别个体而灭绝的。

 

性别的分化

温度对蛙类性别分化有很大影响。若蝌蚪在20左右时正常分化,则XX为雌性,XY为雄性。但在约30时分化,无论蝌蚪的性染色体组成如何,它们都会发育成雄性。

性激素对性别分化也起着很大的影响。以龙凤双生牛为例,雄性的睾丸会率先发育,而产生的雄性激素会使雌性的外生殖器发育成雄性,但没有睾丸。当然,人类龙凤胎也并不罕见,那为何不会出现这种现象呢?这是因为,人类异卵双生的两个胎盘是隔开的,而牛的两个胎盘却是有血管相通的。

人类中甚至还有假两性畸形,即患者体内仅有一种性腺,但难以根据外表判定其性别。根据性腺的不同,人类的假两性畸形分为两种:女性(XX)假两性畸形的性腺为卵巢,外生殖器兼具两性特征,有些外生殖器可发生男性化。最常见的是肾上腺皮质增生,雄性激素合成过多,产生假两性畸形。而男性(XY)假两性畸形体内会有睾丸,但外观和外生殖器均似女性。此类患者有正常的雄性激素水平,但其靶细胞对雄性激素的反应不敏感(缺乏雄性激素受体),因此趋于女性化。

 

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从上述揭示中我们不难发现,生物性别的决定因素不尽相同,性别的划分方式也是多种多样,除了基因性别、染色体性别、性腺性别和生殖器性别外,如今更是衍生出了心理性别和社会性别。简单地以雌雄或男女来划分世间万物并不可取,其中必然还有许多“漏网之鱼”。也许,生物的奇妙之处就源于奇妙的性别。

 

名词解释

分离定律:LawofSegregation,是孟德尔遗传定律之一。在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。

 







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