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生物界不可思議的性別決定方式

本資源轉(zhuǎn)自“才哥生物微課堂”

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性別是一種特殊的生物性狀。多數(shù)動(dòng)物和某些植物具有兩性之分,不同生物的性別決定類(lèi)型存在較大的差異,綜合起 來(lái)主要分為兩大類(lèi),即遺傳因素決定性別和環(huán)境因素決定性別。

遺傳因素決定性別

 1 

性染色體決定性別

性染色體是指與生物的性別決定有直接關(guān)系的染色體。自然界中,多數(shù)生物的性別差異是由性染色體的差異決定的。

(1)XY型性別決定

XY型性別決定是最常見(jiàn)的性別決定類(lèi)型,全部哺乳動(dòng)物、大部分爬行類(lèi)和兩棲類(lèi)、部分魚(yú)類(lèi)和昆蟲(chóng)以及女婁菜、菠菜、大麻等雌雄異株的植物都屬于XY型性別決定。

該類(lèi)型的雌性為同配性別,即雌性個(gè)體的體細(xì)胞內(nèi),含有2條同型的性染色體(XX);雄性為異配性別,即雄性個(gè)體的體細(xì)胞內(nèi),含有2條異型的性染色體(XY)。

Y染色體在這種性別決定類(lèi)型中起主導(dǎo)作用,含有Y染色體的受精卵發(fā)育為雄性,不含有Y染色體的受精卵發(fā)育為雌性。其根本原因是Y染色體上具有SRY(睪丸決定因子基因),其表達(dá)產(chǎn)物鋅脂蛋白,具有抑制雌性發(fā)育途徑、啟動(dòng)雄性發(fā)育途徑的調(diào)控性別分化的作用。因此真正決定XY型生物的性別是SRY基因。所以X染色體或常染色體上易位有SRY基因的XX型受精卵將發(fā)育為雄性個(gè)體;Y染色體上丟失了SRY基因的XY型受精卵將發(fā)育為雌性個(gè)體。

(2)ZW型性別決定

鳥(niǎo)類(lèi)、鱗翅目昆蟲(chóng)以及某些兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)等屬于ZW型性別決定。ZW型生物的性染色體組成和XY型相反,雄性是同配性別,體細(xì)胞內(nèi)具有2條同型的性染色體(ZZ);雌性是異配性別,體細(xì)胞內(nèi)具有2條異型性染色體(ZW)。ZW型性別決定的機(jī)制目前還不清楚。按照一般的推測(cè),W染色體上可能攜帶抑制雄性發(fā)育的基因。

(3) XO型性別決定

蝗蟲(chóng)、蟋蟀等直翅目昆蟲(chóng)和蟑螂等少數(shù)動(dòng)物的性別決定屬于XO型。雌性為同配性別,體細(xì)胞中含有2條X染色體;雄性為異配性別,但僅含有1條X染色體。如雌性蝗蟲(chóng)有24條染色體(22+XX);雄性蝗蟲(chóng)有23條染色體(22+X)。減數(shù)分裂時(shí),雌蟲(chóng)只產(chǎn)生一種X卵子;雄蟲(chóng)可產(chǎn)生有X和無(wú)X染色體的2種精子,其性別比例為1∶1。

(4)ZO型性別決定

鱗翅目昆蟲(chóng)中的少數(shù)個(gè)體,雄性為ZZ,雌性為ZO的類(lèi)型,稱(chēng)為ZO型性別決定。此類(lèi)型中,雌性產(chǎn)生2型配子,雄性產(chǎn)生單一類(lèi)型配子,性別比例為1∶1。

 2 

染色體組的數(shù)量決定性別

膜翅目昆蟲(chóng)中的蜜蜂、胡蜂、螞蟻等都屬于此種類(lèi)型。

例如:蜜蜂的性別由細(xì)胞中的染色體組數(shù)量決定的。雄蜂由未受精的卵發(fā)育而成,僅含一個(gè)染色體組,染色體數(shù)量為n=16條。雌蜂由受精卵發(fā)育而來(lái),含有兩個(gè)染色體組,是二倍體,染色體數(shù)量均為2n=32條。營(yíng)養(yǎng)差異決定了雌蜂是發(fā)育成可育的蜂王還是不育的工蜂。若整個(gè)幼蟲(chóng)期以蜂王漿為食,幼蟲(chóng)發(fā)育成體大的蜂王。若幼蟲(chóng)期僅食2~3天蜂王漿,則發(fā)育成體小的工蜂。

單倍體雄蜂進(jìn)行的減數(shù)分裂十分特殊,減數(shù)分裂第一次,出現(xiàn)單極紡錘體,染色體全部移向一極,兩個(gè)子細(xì)胞中,一個(gè)正常,含16個(gè)染色體(單價(jià)體),另一個(gè)是無(wú)核的細(xì)胞質(zhì)芽體。正常的子細(xì)胞經(jīng)減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生兩個(gè)單倍體(n=16)的精細(xì)胞,發(fā)育成精子。

 3 

基因決定性別

某些植物既可以是雌雄同株,也可以是雌雄異株,這類(lèi)植物的性別往往是靠某些基因決定的。

如葫蘆科的噴瓜,決定性別的是三個(gè)復(fù)等位基因,即aD、a+、ad;其顯隱關(guān)系為aD>a+>ad。aD基因決定發(fā)育為雄株;a+基因決定雌雄同株;ad則決定發(fā)育為雌株。性別的類(lèi)型有5種基因型所決定:aDa+和aDad為雄株;a+a+和a+ad為雌雄同株;adad為雌株;純合的aDaD不存在,因?yàn)榇菩詡€(gè)體不可能提供aD配子。

環(huán)境因素決定性別

 1 

溫度決定性別

爬行動(dòng)物的龜鱉目和鱷目無(wú)性染色體,由卵的孵化溫度決定其性別。如烏龜卵在20~27℃條件下孵出的個(gè)體為雄性,在30~35℃時(shí)孵出的個(gè)體為雌性。鱷類(lèi)在30℃及以下溫度孵化時(shí),全為雌性;在32℃孵化時(shí),雄性約占85%,雌性?xún)H占l5%左右。孵化溫度也會(huì)影響兩棲類(lèi)的性別分化,如蝌蚪在20℃下發(fā)育,結(jié)果一半為雌性,一半為雄性;若在30℃下發(fā)育,則全部發(fā)育成雄蛙。

 2 

光照條件決定性別

我國(guó)特有種揚(yáng)子鱷靠光照強(qiáng)弱來(lái)實(shí)現(xiàn)性別決定。巢穴建于潮濕陰暗的弱光處可孵化出較多雌鱷,巢穴建于陽(yáng)光曝曬處,則可孵出較多的雄鱷。

 3 

營(yíng)養(yǎng)條件決定性別

多數(shù)線蟲(chóng)是靠營(yíng)養(yǎng)條件的好壞來(lái)決定性別的,它們一般在性別未分化的幼齡期侵入寄主體內(nèi),若營(yíng)養(yǎng)條件差,就會(huì)失去1條X染色體,變?yōu)樾坌匀旧w組成,發(fā)育為雄性成體。若營(yíng)養(yǎng)條件好,則保留2條X染色體,發(fā)育為雌性成體(雌性的染色體總數(shù)比雄性少1條)。從表面上看,這種線蟲(chóng)的性別是由營(yíng)養(yǎng)條件決定的,但從染色體水平看,實(shí)為性指數(shù)決定性別。

 4 

激素決定性別

海生蠕蟲(chóng)后螠,雌蟲(chóng)的身體前端有一分叉的長(zhǎng)吻,吻部含有類(lèi)似激素的化學(xué)物質(zhì),能影響幼蟲(chóng)性分化。成熟雌蟲(chóng)將受精卵產(chǎn)于海水中,發(fā)育成無(wú)性別差異的幼蟲(chóng),當(dāng)幼蟲(chóng)落到雌蟲(chóng)吻部,便發(fā)育成雄蟲(chóng),沒(méi)有落到雌蟲(chóng)吻部的幼蟲(chóng)則發(fā)育成雌蟲(chóng)。若把幼蟲(chóng)從雌蟲(chóng)吻部移去,在海水中生活,則發(fā)育成間性個(gè)體,且其雄性程度與它在雌蟲(chóng)吻部停留時(shí)間長(zhǎng)短成正相關(guān)。在黃瓜幼苗期用乙烯進(jìn)行處理,雌花明顯增多;若改用赤霉素處理,則雌花大大減少,而雄花增多。牛一般是懷單胎的,若懷雙胎時(shí),兩個(gè)胎兒的胎盤(pán)的絨毛膜血管相互連通。在雙胎牛中,如果是一雄一雌,由于雄性的睪丸先分化,睪丸產(chǎn)生的雄激素通過(guò)絨毛膜血管流向雌性胎牛,使雌性胎牛的外生殖器表現(xiàn)為雄性,但沒(méi)有睪丸,失去生殖能力。人類(lèi)的異卵雙生子由兩個(gè)胎盤(pán)將胎兒分隔開(kāi),故在人類(lèi)的“龍鳳雙胞胎”中不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

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