雌雄分化是一种非常普遍的现象，广泛存在于各类高等生物和某些低等生物种类中。大家更多知道人类的性别决定方式——染色体决定性别，其实除了染色体决定性别之外，环境因素也会通过影响基因的表达而影响性别，近些年来很多科学家在深入探究环境如何影响性别。

那我们首先来了解一下染色体的性别决定方式。

性别和性染色体决定

人类有23对（46条）染色体，其中22对（44条）是常染色体，第23对染色体因为有性别决定相关的基因，所以可以决定性别，被称为性染色体。女性的性染色体是形态结构相同的染色体（用XX来表示），所以体细胞染色体组成表示为44+XX，男性的性染色体是形态结构不同的染色体（用XY表示），所以体细胞染色体组成表示为44+XY。

自然界中除了和人类一样的XY性别决定模式外，还有另外几种，如ZW型性别决定，一些鸟类、鳞翅目昆虫、部分两栖类，雌性性染色是ZW，雄性是ZZ。

还有雌雄的性染色体数目是不同的情况，蝗虫、蜥蜴等直翅目昆虫，，雌性体细胞中性染色体是XX，而雄性的体细胞中只有一条性染色体，所以表示为XO。在形成配子时，雌性的两条性染色体分别进入不同的配子，获得一种含有X的卵子；雄性的一条性染色体进入一个精子，获得有X染色体和无X染色体的两种精子，比例是1：1。

再如染色体组倍数不同决定性别，蚂蚁、蜜蜂等雌性由正常精子卵子结合成的受精卵发育而来，雄性由未受精的卵子直接发育而来，所以雌性拥有正常数量的染色体，称为二倍体，雄性只有一半数量的染色体，称为单倍体。

环境如何影响动物的性别?

但是自然界中也有很大一部分生物，性别是随环境改变进行不同的分化。如温度会影响无性染色体的乌龟和鳄鱼的性别。乌龟卵在20-27℃发育为雌性，30℃以上发育为雄性，；鳄鱼在30℃以下全部发育为雌性，32℃孵化时，雄性85%，雌性15%左右。随着全球环境温度的上升，收到环境影响的生物性别比例必然受到影响，科学家们进一步深入研究温度影响性别分化的机制。接下来以斑马鱼为例，看一下温度如果调控斑马鱼性别。

斑马鱼的性别受基因和环境的共同调控。斑马鱼的原始生殖细胞（PGCs）在受精后定向迁移，在第9天平均甲基化水平（基因的DNA分子中胞嘧啶有甲基修饰的量）下降至最低，此时具有分化的双重潜能。在第35天，如果总体甲基化水平基本不变，原始生殖细胞发育成雌性生殖细胞，既个体为雌性；弱总体甲基化水平大幅度提升，则发育为雄性。科学家用可以抑制甲基化的药物5-Aza（5-脱氧氮杂胞苷）处理原始生殖细胞来抑制甲基化水平，发现斑马鱼发育为雌性。所以斑马鱼的性别是由甲基化水平来调控的【1】。

接下来科学家探究温度对斑马鱼性别分化的影响。斑马鱼幼鱼正常发育温度为28℃，在其生长发育的第20-30天分别用23℃、28℃和33℃处理，发现温度越高雄性斑马鱼的比例越高，并且雄性分化基因Sox9a表达上调，雌性性别分化基因Sox9b表达下调【2】。而且Sox9b在33℃下加入5-Aza后，果然表达了由下调转为了上调，所以证明了性别基因的表达是温度通过调控基因的甲基化程度来实现的【3】。

图2【2】

全球温度升高很可能导致斑马鱼群体中雄性比例会增加，雌性比例减少，性别比例不均衡，导致出生率下降，种群密度降低。所以研究环境影响斑马鱼性别的机制，可以帮助人类在多变的环境中改善渔业、改善种群性别比例和种群数量等，帮助人类更好的生活。

参考文献：

[1]Yan Li, Feng Liu.DNA Methylation Reshapes Sex Development in Zebrafish[J].Genomics Proteomics Bioinformatics,2021,19(1):44–47

[2]Xinxin Wang, Xin Ma,Gaobo Wei,etal.The Role of DNA Methylation Reprogramming During Sex Determination and Transition in Zebrafish[J].Genomics, Proteomics & Bioinformatics, 2021,19(1):48-63

[3]韩江媛.温度影响斑马鱼性比的 DNA 甲基化研究[C]

来源: 星空计划

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