中美两国科学家联手破解了生物温度依赖型性别决定的世界难题

　　编者按：位于非洲西海岸的岛国维德角是赤蠵龟的主要栖息地，近日，据《华盛顿邮报》报导，英国艾克希特大学的研究团队发现：近年来维德角孵出的海龟宝宝高达84%都是雌性，性别比已经开始严重失衡，未来这一物种恐会灭绝，全球持续变暖，对温度依赖型性别决定机制的生物生存带来了巨大挑战。
　　产蛋中的赤蠵龟
　　位于非洲西海岸的维德角半岛，是世界第三大海龟产卵地，全球有1/6的赤蠵（  xī ）龟都会在此产卵。英国艾克希特大学的一个研究团队发现，维德角近年来孵出的海龟宝宝高达84%都是雌性，这是为什么呢？
　　答案：因为温度依赖型性别决定机制造成的
　　众所周知，人类后代的性别取决于染色体X和染色体Y，即遗传因素决定后代的性别，当受精卵里的一对性染色体分别是X和Y时，就发育成雄性；两个都是X染色体时则发育成雌性。这种由＂染色体组成＂决定性别的机制，统称为遗传性别决定（genotypic sex determination，GSD），像是哺乳类、鸟类、部分爬虫类、昆虫等等，都属于GSD型生物。
　　但是，你知道吗？在大自然中，许多龟类、鳄鱼、蜥蜴等爬虫类动物的后代是依靠温度来决定后代性别的，这种遗传系统被称为温度依赖型性别决定（temperature-dependent sex determination, TSD），而这些动物也被称为TSD型生物。
　　温度依赖型性别决定本质是＂不同温度下所产后代性别比例不同＂。
　　TSD模式可分为：
　　Ⅰa型【MF模式（高温产雌性后代，低温产雄性后代）】；Ⅰb型【FM模式（高温产雄性后代，低温产雌性后代）】；Ⅱ型【FMF模式（高低温均产雌性后代，中温产雄性后代）】3种模式。
　　也就是说赤蠵龟的性别并非由染色体基因决定，而是依赖环境的＂温度决定系统＂，赤蠵龟通常在温度26-32度的沙滩上产卵，温度高于32度时会孵出雌性，28度会孵育出雄性，30度孵出的则是1:1。
　　温度依赖型性别决定机制产生的原因是什么？
　　近半个多世纪以来，人们一直没有搞清楚龟、鳄鱼和蜥蜴等爬行动物的＂温度依赖型性别决定＂的运行机制， 2020年4月17日，中国浙江万里学院教授葛楚天和美国杜克大学医学中心教授Blanche Capel等领导的研究团队在《Science》上发表了一篇＂pSTAT3通过抑制Kdm6b调控温度依赖型性别决定＂的论文。为人们解开了＂温度依赖型性别决定＂的相关基因机制的秘密， 并提出了一个环境依赖型性别决定（ESD）机制的保守调控假说。目前，该合作课题组在Science累计发表了2篇论文，研究成果入编国际经典生物学教科书。
　　TSD的工作模式
　　写在最后：
　　全球持续变暖，意味着地球的温度在持续升高，这引起了部分科学家对TSD型物种生存的担忧。科学家认为，当温度上升时，通常后代1：1的性别比例就会失去平衡，进而导致这些物种的繁殖率降低，并可能引发物种繁衍的灾难。例如：过去5年来，全球至少有10%的地区不断打破高温纪录，根据联合国气候变迁政府间专家委员会（IPCC）的预测，在21世纪结束之前，全球的新生海龟90%以上都会是雌性，如果人们再不引起重视，这种从白垩纪时代就存在的古老生物，可能将在人类这一代消失殆尽。
　　2018年《当代生物学》（Current Biology）的一份研究发现，澳大利亚大堡礁一带的绿蠵龟，每孵出一只雄性海龟就会孵出116只雌海龟。该研究团队持续追踪北部较热的海滩，发现99%的小海龟都是雌性；而南方较冷的海滩只有69%。
　　因此，减少碳排放，遏制全球持续变暖，  才能带给地球上所有生物一个更可持续的世界。
　　本文系郑州市第二届科普征文大赛投稿入选作品
　　作者：魏然
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