【科學普及】溫度如何決定巴西紅耳龜的性別?

2021-02-08 細胞世界

雌雄性別的分化是動物界較為普遍且引人注目的現象。不同動物的性別決定方式也不盡相同。主要的性別決定方式包括：染色體數目決定型，性染色體決定型，年齡決定型和環境決定型。

染色體數目決定型，是指動物的性別是由細胞中的染色體倍數決定的。如蜜蜂，雄蜂由未受精的卵發育而成，為單倍體。雌蜂由受精卵發育而來，是二倍體。營養差異決定了雌蜂是發育成可育的蜂王還是不育的工蜂。

性染色體決定型是研究最多且研究最為清楚的一種動物性別決定模型。其性別模式是由性染色體的組成類型所決定的。如人類，男性的性染色體組成為XY，女性的染色體組成為XX，所以生男生女並不是女性決定的，更多取決於男性給卵子送去了X染色體還是Y染色體。

而年齡決定型也是一個非常有趣的性別決定模型。最典型的例子當屬黃鱔了。黃鱔的性腺，從胚胎到性成熟是卵巢，只能產生卵子。產卵後的卵巢，慢慢轉化為精巢，只產生精子。所以，每條黃鱔一生中都要經過雌雄兩個階段。

所謂環境決定型，是指一些動物的性別由胚胎發育早期階段經歷的溫度、光照或營養狀況等環境條件來決定的。如巴西紅耳龜（Trachemys scripta elegans）在較低的孵化溫度(26℃)產生的後代全是公的，較高的溫度(32℃)則產生的後代全是母的。這一有趣而富有挑戰的現象，吸引著許許多多的科學家前來研究。

浙江萬裡學院葛楚天、錢國英團隊以巴西紅耳龜為動物模型，長期致力於溫度決定性別分化分子機制的研究。經過不懈的努力，他們終於闡明了組蛋白去甲基化酶KDM6B調控紅耳龜溫度依賴型性別決定的分子機理，解開了溫度依賴型性別決定研究長達半個世紀的謎團。

紅耳龜照片

該團隊研究表明：Dmrt1是決定胚胎性腺分化的關鍵基因，Dmrt1基因表達量增加促使胚胎發育為雄性，表達受到抑制胚胎則發育為雌性。Dmrt1基因的上遊啟動子區域有一扇大門H3K27me3（組蛋白H3肽鏈中的27位賴氨酸上有三個甲基）阻止了Dmrt1基因轉錄的過程。這扇門的鑰匙是KDM6B（去甲基化酶），當KDM6B存在時H3K27的三個甲基被消除， Dmrt1基因就可以順利表達。KDM6B的表達受溫度的影響很大，26℃條件下去甲基化酶KDM6B在巴西紅耳龜性腺中的表達量較高，H3K27me3這扇大門被打開後Dmrt1基因表達量增加，調控胚胎發育為雄性；32℃條件下，KDM6B表達量較低，H3K27me3這扇大門緊閉，Dmrt1基因轉錄表達受到抑制，胚胎發育為雌性。

溫度決定性別形成分子機制簡圖

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