生男生女并不完全是听天由命的事儿。对红耳龟来说,温度决定性别。自然的演化常常给我们惊喜。比如自然界中生物的性别决定机制,其复杂程度超乎想象。对绝大多数动物而言,性别在受精卵形成的那一刻便由遗传物质决定,人类也是这种基因型性别决定的生物中的一位,性染色体的搭配代表着命运的决定。然而对于某些动物,有更多复杂的因素影响着后代性别。
1966年,法国科学家玛德琳·沙尔尼埃在彩虹鬣蜥身上观察到,温度能够影响幼仔的性别比例。科学家陆续发现,这种现象在短尾鳄、龟类等不少爬行动物以及一些鱼类中并不罕见。在这类动物的胚胎发育的关键时期,卵所处的环境温度决定了孵化出的幼仔的性别。以龟类为例,有研究发现,如果将某些龟的胚胎发育温度维持在31摄氏度以上,孵化出的幼仔将全数为雌性,而当温度稳定在24~27摄氏度,幼仔则皆为雄性。
如果温度过低,有些龟的后代中雄性数量仍然占上风,而以拟鳄龟为代表的一些龟类则会产下雌性的后代。这便是温度依赖型性别决定(TSD)的两种典型模式。尽管距离人们首次观察到TSD现象已超过50年,但其背后的调控机制仍是一个未解之谜。20世纪下半叶,表观遗传学研究逐渐兴起。人们更多地认识到,在不改变DNA序列的情况下,某些因素能够通过特定的机制调控基因的表达。
相关研究表明,卵所处的环境很可能与性腺分化的基因表达有着密切联系,科学家猜测,表观遗传也是揭开TSD机制的关键。截至目前,科学家针对红耳龟的研究已经取得了不小的突破。先前,科学家已在小鼠身上发现Dmrt1基因能够改变小鼠睾丸上的雄性细胞,而这种基因在红耳龟胚胎早期的表达水平同样因温度而异。当温度处于产雄区间时,Dmrt1表达水平明显高于产雌的温度区间。
2018年,中国科学家最新的研究进一步阐明了这种差异背后的关键——组蛋白去甲基化酶Kdm6b。这种酶能够帮助甩掉原本粘在组蛋白一条尾巴上的甲基化标记,从而促进性别决定基因Dmrt1的表达。这也为TSD机制提供了更有力的表观遗传学证据。有趣的是,现在我们或许能在气候变暖的罪状中再多加上一条。随着全球气温不断上升,这类TSD动物的性别比例可能逐渐失衡。在极端环境下,雌性的数量可能越来越多。
探索TSD背后的答案,也是为拯救这些动物寻找出路。