高温可能导致胚胎鬃狮蜥改变性别

高温可能导致胚胎鬃狮蜥改变性别

澳大利亚中央鬃狮蜥的生活并不轻松。这些鳞片状的生物必须抵御高达 113 华氏度的极端高温,经受长达数年的干旱和降雨周期,并避免被野猫、狐狸或其他蜥蜴捕食——任何可能抓住它们的东西。

生物学家认为,可能是这些恶劣的环境导致龙需要更多的后代,并发展出一种不寻常的进化特征:通过染色体和温度依赖性来产生雌性的能力。现在,通过基因测序,生物学家开始了解使这一现象成为可能的古老细胞机制,正如发表在《PLOS Genetics》上的研究结果所示。

波哥那龙可以通过基因性别决定产生雌性,即染色体决定性别,就像人类一样。但它们也可以经历温度依赖性性别逆转,即雄性胚胎的染色体在高温下孵化时被覆盖以产生雌性。

温度究竟如何决定性别的问题一直很棘手。温度依赖性性别决定在鱼类和爬行动物中很常见,最早发现于 20 世纪 60 年代,尽管不同物种之间的差异很大。这些新的研究进展开始解析环境影响性别和其他特征发展的复杂方式。

通过对两种雌性胚胎在不同发育阶段的mRNA进行测序,遗传学家发现,有两种不同的初始遗传途径,这两种途径最终会汇聚在一起,在雌性龙中产生形态相同的卵巢,无论它们的性别是由基因决定的还是由温度决定的。

但尽管两种雌性都能繁殖和产卵,但性反转的雌性往往比拥有雌性染色体的龙更能生育,行为也更大胆、更具攻击性。“它们实际上有点像这些物种的第三性,与雄性和正常雌性截然不同,”这项研究的主要作者、堪培拉大学进化发育生物学研究人员莎拉·怀特利 (Sarah Whiteley) 说。“这是一个非常有趣的系统——相当不寻常。”

[相关:这些动物一生都在等待交配,然后死去]

细胞机制的作用是感知环境变化并向细胞发出信号,然后引发基因的一系列变化,这些变化可能导致性别决定的结果。这项研究表明,高温会导致细胞内钙离子和氧化还原调节的变化,这是一种可以改变基因表达的特定细胞信号。

去年,科学家们开发了一个新框架,用于理解细胞内触发各种物种温度依赖性变化的机制,强调钙和氧化还原信号是这些过程中的关键元素。令人兴奋的是,该框架预测的钙和氧化还原信号(称为钙还原假说)正是鬃狮蜥性逆转的触发因素。

这项研究可以帮助生物学家了解温度如何决定其他鱼类和爬行动物的性别。它甚至可以帮助科学家了解温度变化如何影响人类基因功能,因为所有真核生物(细胞含有 DNA 的生物)都具有感知和应对环境中此类变化的机制——这种现象称为表观遗传学。

鬃狮蜥的性染色体实际上是微型且分化程度较低的微染色体,表明它们是最近才进化的。因此,遗传学家推测,鬃狮蜥的祖先使用了依赖于温度的性别决定过程,而这些过程的触发因素仍然存在于现代爬行动物的基因中。

“基本上,如果存在某种选择优势,使对环境更加敏感,那么这些因素就一直存在,可以作为进化的素材,”怀特利说。“所以我们怀疑,虽然我们这个物种——龙——已经进化出了这些性染色体,但这些允许温度敏感性的机制仍然存在。”

随着新技术的发展,基因测序变得更便宜,同时也更复杂,这方面的研究也蓬勃发展。但还有很长的路要走。“考虑到它发现的时间如此之久,我们现在似乎应该明白这一点了,”怀特利说。“但在很多方面,我们仍处于起步阶段。”

<<:  巨大的工业噪音损害了周围的树木

>>:  堆肥可以帮助我们预防食物中毒

推荐阅读

现在在 Home Depot 以 99 美元的价格购买两块 Ryobi 电池和一件免费电动工具

一旦你购买了电动工具系统,你就永远不会有太多的备用电源来为工具供电。对于像 Ryobi 这样的公司来...

SpaceX 取消 DSCOVR 卫星发射

下午 5:53 更新真快。高空风取消了今晚的发射,所以 SpaceX 明天必须再试一次。到时候见!更...

不容错过的动漫体验——《乌斯佩拉兹》的魅力与评论

Usperaz - 短篇动画的魅力和世界观《乌斯佩拉兹》于 2007 年 7 月 2 日至 7 月 ...

回顾 2009 年 100 项最佳创新

如果你和我一样,假期就是阅读大家的年终总结——当然,还有展望来年。我们在 PopSci.com 上短...

Ram 的电动皮卡概念车将在不到一个月内亮相

Ram 1500 皮卡现已进入第五代,最初诞生于 1981 年,名为道奇 Ram。2010 年,它更...

这对信天翁夫妇收养了一只其他物种的幼鸟

短尾信天翁有着闪亮的金黄色头部和超大的泡泡糖粉色喙,喙尖是与天空同色的蓝色,就像是从儿童图画书中走出...

众筹对科学有益。出售空间则无益。

2012 年 10 月,瑞士天文学家宣布,他们在半人马座双星系统中较小的恒星周围发现了一颗地球大小...

《锁链编年史:Haecceitas no Sen》的魅力与评价:透彻阐释故事与人物的深度

锁链编年史:哈克塞塔斯之光 - 源自游戏的宏大故事《锁链编年史:Haecceitas no Sen》...

帝王蝶的发育比我们想象的还要酷

密歇根大学生物学家 D. André Green 在大学 Matthaei 植物园的室外昆虫饲养室里...

如何生火和灭火而不引发灾难

加州约塞米蒂国家公园的天空一片漆黑,我们点的火已经烧完了,我们最后一批人准备回帐篷休息。我们往火里浇...

青空少女队:透彻解析青春与冒险的魅力

青空少女队的综合评论与推荐概述《青空少女队》是1994年以OVA形式发售的,是一部以日本航空自卫队为...

《黑猫》的魅力与评价:揭开黑暗与猫的神秘面纱

《黑猫》:日本动画的开端之作概述《黑猫》是一部1930年上映的日本动画电影,被誉为第一部唱片式有声电...

奇迹巨人 Domu-kun - 全面回顾动人的棒球动画

《奇迹巨人Domu-kun》:棒球与梦想的融合《奇迹巨人土梦君》是一部电视动画系列,于 1989 年...

如何更改 Apple HomePod 上的默认音乐服务

如果您居住的地方安装了 Apple HomePod 或 HomePod Mini,它将开箱即用地支持...

麒麟知识博物馆:知识宝库的魅力与评价

麒麟的知识屋:怀旧教育动漫的吸引力与影响力在 20 世纪 70 和 80 年代,日本电视动画是孩子们...