医学进展
2010年5月号
医学进展
医学里程碑

体细胞可自主决定禽类性别特征

    自20世纪中叶以来,科学界都相信哺乳动物的胚胎在性别上是中性的,直到一个基因开关使产生性激素的性腺发育,启动性别决定。但在培育鸟的过程中,偶尔会自然地出现一种“半边鸟”(雌雄嵌合体),这些鸟在羽毛、大小和其他特征上会极不对称。来自伦敦大学及南非的研究人员以这种雌雄同体的鸡类为研究对象所做的一项研究表明,至少对鸟类来说,性别确定并不仅仅依赖于性腺,而是整个身体中所有细胞的一个功能。

    对多数哺乳动物来说,雌性都有两个X染色体,雄性有一个X染色体和一个Y染色体,就是说雄性有一个“不一样的染色体”(Y);而对于鸟类和更低等的脊椎动物来说,雌性拥有ZW染色体,而雄性拥有ZZ染色体,拥有“不一样的染色体”(W)的是雌性。

    研究人员利用性染色体探针确定3只这样的“雌雄嵌合体”鸡身体两侧细胞的“性别”,发现受试体两侧的细胞并不是完全分开的,在鸡的同侧取样可见两种性别细胞混合的情况。更重要的是,所有的组织均是两种来源的细胞混合形成的,身体两侧的细胞遵循一定的比例。在排除了胚胎阶段发生突变的可能性之后,研究人员们认为在双细胞时期的胚胎性别确定失效是造成杂合体形成的原因。

    在它们当中,两侧不同来源的细胞对性激素的同一混合物有不同反应。研究者们通过成体对侧体细胞检测区分、胚胎检测观察认为体细胞是性别决定的原因之一。性别决定的分子机制似乎应该与发育或性激素信号相关,研究者们提出了鸟类与哺乳动物性别决定的根本区别。

    决定哺乳动物性别特征的是激素。如果细胞接触到的雄性激素占压倒性优势,就会向雄性化的方向发展;而如果细胞接触到的雌性激素占压倒性的优势,就会向雌性化的方向发展。那么,基因又起什么作用呢?原来,在胚胎发育的某个阶段,基因会“指挥”一组细胞发育成卵巢或者睾丸,开始分泌雌性或者雄性的激素,这些激素让其他细胞产生雄性或者雌性的特征。如果切除这些器官,并施以相反性别激素,哺乳动物会显现出相反性别的特征。

    鸡类的性腺早就开始分泌激素,细胞仍然“我行我素”,所以决定性别特征的应当是细胞包含的基因,而非激素的影响。新的研究表明,对于鸟类来说,在身体里的每个细胞都有决定性别的过程,性别并不只由性腺决定。研究者认为所有的鸟类都应当有这种特征,而雌雄嵌合体因为胚胎发育过程中的异常融合现象,身上具有两种基因,无意中暴露了这个秘密。尽管性腺在维持第二性征方面起决定作用,在鸟类中性别的决定似乎在性腺产生之前就在体细胞内开始,并且,在性腺形成后体细胞仍然起到一定的作用。(编译:李秋实)

参考文献:《Nature》2010;464:237-243

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