这种动物的胚胎可以决定自己的性别

作者: Peter Ellis（肯特大学生物科学系讲师）

动物界有一种奇怪的交配方式. 有些动物是雌雄同体，例如，蜗牛既可以产卵，也可以生精子. 有些鱼刚孵出时是雄鱼，但是随着年龄的增长，它们会变成雌鱼，而濑鱼和鹦嘴鱼也会成年. 有些物种根本不需要雄性，而雌性则可以通过孤雌生殖繁殖后代，并且可以生产出没有精子的完全可育的卵，例如蜥蜴.

但是，大多数性别在出生时就被确定并在整个生命过程中都得到维持的物种呢？您可能会认为这一定是比雌雄同体和变性者更简单的故事？但是，根本不是这种情况. 即使在这些相对简单的情况下，仍然存在复杂的权衡取舍，这些权衡决定了动物如何，何时以及为什么发育成雄性或雌性.

到目前为止，人们一直认为，这种选择要么是由父母遗传的基因决定的，例如，哺乳动物具有X和Y染色体；另一方面，它是由X染色体和Y染色体组成的. 或与环境因素有关，例如龟的性别取决于卵的孵化温度. 但是新的研究表明，事情要比这复杂得多. 与期望相反，胚胎中的海龟可以控制自己的发育并选择是雌性还是雄性.

为什么性别比例很重要

所有生命的目标不仅是繁殖后代能改变性别的动物，而且还要确保后代也可以无休止地繁殖后代，即最大限度地提高未来后代的成功率. 一个简单的预测是将性别比例收敛到稳定的男女比例1: 1. 这就是所谓的“费舍尔”性别比例.

简而言之，如果种群中的雌性比雄性多，则进化产生有利于雄性后代的基因，反之亦然，因为这将使该性别的后代更容易找到配偶. . 这意味着原则上自然选择应该确保子孙后代的性别比保持相等或接近相等.

但是生物学从未如此简单. 后代的身体状态和社会地位是另一个重要因素. 尽管雌性和雄性的平均后代数量完全相同，但女性的生育率比男性的生育率更容易预测.

例如，一只公象海豹每年可以控制多达100只雌性后宫，并繁殖100只南部小象海豹，而其他99只公象海豹根本无法繁殖后代. 同时，海滩上的大多数海象只能产出一只小象.

从最大化后代数量的角度来看，这意味着生下女儿就像投资政府债券. 投资回报可能不值得大肆宣传，但可以保证. 儿子的出生就像买彩票一样. 在大多数情况下，没有回报，但是也有少数人可以赢得大奖.

母亲最了解？

这是游戏开始的地方. 如果父母可以预测彩票的结局，如果他们可以衡量未来后代的生殖成功率，那么他们就有动力去掉后代1: 1的性别比例.

例如，如果母亲的身体状况不好，那么她的后代可能变小，不健康，变矮，并且不太可能成功竞争配偶. 在这种情况下，她将“谨慎”并生下更多的女儿，因为这样可以有效地保证至少有几个孙子. 但是，如果母亲的身体处于最佳状态，则她的后代可能会更强壮，因此对潜在配偶更具吸引力，因此她可以生出更多的男性后代.

性别失衡可以通过许多不同的方式来实现，例如，通过改变将通过哪些染色体来影响其性别由染色体决定的物种. 或使用不同的孵化温度影响其性别由温度决定的物种；一些物种甚至可以重吸收胚胎中的“有害”性，例如内部发育的哺乳动物.

1973年，鲍勃·特里维斯（Bob Trivers）和丹·威拉德（Dan Willard）首次提出了这一预测. 从那时起，这一预测已被证明适用于至少某些动物物种，包括昆虫，鸟类和哺乳动物. 在某些情况下，造成这种差异的原因是父亲的身体状况，而一个健康的父亲会有更多的儿子.

然而，对于大多数物种而言，仍然缺乏强有力的证据来证明适应性性别比的失衡，因为许多其他混杂因素（例如后代性别比的季节性）使其能够可靠地衡量这些影响. 很有挑战性.

按自己的方式

很长一段时间以来，科学家一直认为胚胎只是这个过程的被动参与者，任何决定完全取决于父母. 但是，中国科学院动物研究所的一个研究小组发表了一篇新论文，该论文首次表明胚胎可以在一定程度上控制自己的命运. 每个胚胎似乎都有自己的“主张”，并且可以对性别做出自己的决定.

他们的研究对象是淡水龟（turtle），其性别取决于卵的孵化温度. 他们证实，低温孵化可以促进雄性发育，而高温孵化可以促进雌性发育. 接下来，他们发现每个鸡蛋的温度都不是固定的，但可能存在热点和冷点.

最后，在一系列模拟不同环境条件的实验中，他们发现，当胚胎在低温下孵育时，他们倾向于选择卵的温暖末端，而在温暖条件下孵育时，他们倾向于选择“定位”. 在鸡蛋的冷端. 这将使性别比例趋向于Fisher的1: 1. 接着，他们向鸡蛋中注射了一种药物，从而阻塞了胚胎的温度传感器，从而中断了该过程，导致性别比例逐渐失衡.

仍然有许多问题有待观察，尤其是胚胎选择性别的程度，或者由于其他与性别决定无关的原因，它们是否选择理想的温度. 例如，研究胚胎的行为是否符合Trivers-Willard理论将是有帮助的. 该理论认为，增强胚胎健壮性应导致雄性后代数量增加. 例如，您可以检查较小，发育较慢的胚胎（或身体状况较差的母亲的胚胎）是否更喜欢女性能改变性别的动物，而更强的胚胎更喜欢男性.

但是可以肯定的是，动物如何，何时以及为什么能够发育为雄性或雌性，比我们想象的要复杂得多.

最初的标题是“海龟胚胎可以选择自己的性别，表明了新的研究成果-但是为什么呢？”，该文章最初发表于2019年8月1日的《对话》中. 原文链接: 中文内容仅供参考，稍作修改. 所有内容均基于原始文本.

相关论文: （19）30765-1

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