淺談生物界的性別決定類型

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中生物 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

多數(shù)動物和某些植物具有兩性之分,不同生物的性別決定類型存在較大的差異,綜合起來主要分為兩大類,即遺傳因素決定性別和環(huán)境因素決定性別。

 

1  遺傳因素決定性別

 

1.1 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。

 

1.1.1 XY型性別決定

 

XY型性別決定是最常見的性別決定類型,全部哺乳動物、大部分爬行類和兩棲類、部分魚類和昆蟲以及女婁菜、菠菜、大麻等雌雄異株的植物都屬于XY型性別決定。該類型的雌性為同配性別,即雌性個體的體細(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)育為雌性個體。

 

1.1.2 ZW型性別決定

 

鳥類、鱗翅目昆蟲以及某些兩棲類、爬行類等屬于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,W染色體上可能攜帶抑制雄性發(fā)育的基因。

 

1.1.3 性指數(shù)決定性別

 

果蠅雖然也有X和Y染色體,但其性別決定機(jī)制不屬于XY型,而是由性指數(shù)決定性別,即性染色體(X)數(shù)和常染色體組(A)數(shù)的比決定性別(見表1)。

 

表1  人類和果蠅中性染色體和性別的關(guān)系

 

性染色體

XY

XX

XXX

XXY

XO

XYY

X:3A

性指數(shù)

1X:2A=0.5

2X:2A=1

3X:2A=1.5

2X:2A=1

1X:2A=0.5

1X:2A=0.5

1X:3A=0.33

人的性別

超雌

超雄

果蠅的 

性別

超雌 

(不能成活)

超雄

 

從表1得出人類的性別決定取決于是否存在Y染色體,而果蠅的性別決定取決于性指數(shù)。果蠅早期胚胎細(xì)胞的性指數(shù)≥1.0時,細(xì)胞中X染色體的表達(dá)產(chǎn)物濃度高,激活雌性特異基因,使胚胎發(fā)育為雌性個體;若早期胚胎細(xì)胞的性指數(shù)<1.0時,細(xì)胞中X染色體的表達(dá)產(chǎn)物濃度低,激活雄性特異基因,使胚胎發(fā)育為雄性個體。

 

另外,果蠅的Y染色體上含有雄性可育性基因,與精子形成有關(guān)。XO型的果蠅可以發(fā)育為雄性個體,但產(chǎn)生的精子無活動能力。因此果蠅的Y染色體不參與性別決定,而是控制雄性個體的育性。

 

1.1.4 性染色體的比例決定性別

 

酸模的性別包括雌雄同株、雌株和雄株三種類型,其性別取決于X染色體和Y染色體的比值。雌雄同株個體的核型為18A+XX+YY,X:Y=1:1;雌株的核型為18A+XX+Y,X:Y=2:1;雄株的核型為18A+X+YY,X:Y=1:2。

 

1.1.5 染色體組的倍數(shù)決定性別

 

膜翅目昆蟲的性別決定十分特殊,是由染色體組的倍數(shù)決定。如蜜蜂的蜂皇是可育的雌蜂,工蜂是不育的雌蜂,都由受精卵發(fā)育而來,染色體均為2n=32條;雄峰則由未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而來,染色體為n=16條。

 

1.1.6 性染色體的數(shù)目決定性別

 

某些直翅目和鱗翅目的昆蟲沒有異型的性染色體,由性染色體的數(shù)目決定性別。如雌蝗蟲為同配性別,體細(xì)胞中含有2條X染色體;雄蝗蟲為異配性別,僅含有1條X染色體,無Y染色體(染色體總數(shù)比雌性少1條),稱為XO型。XO型可以看作是XY型的特殊形式。ZW型性別決定也存在類似的特殊形式,即ZO型性別決定,此類型的雄性為同配性別,體細(xì)胞內(nèi)有2條相同的Z染色體;雌性為異配性別,體細(xì)胞內(nèi)僅含1條Z染色體,無W染色體。

 

蚜蟲具有兩性生殖和孤雌生殖。其受精卵的核型為4+XX,卵細(xì)胞有三種核型,分別為2+X、4+X、4+XX。受精卵和4+XX卵細(xì)胞發(fā)育為雌性,2+X和4+X兩種卵細(xì)胞發(fā)育為雄性。2+X的雄性和雌性比較,似乎是染色體組的倍數(shù)決定性別;4+X的雄性和雌性比較,似乎是性指數(shù)決定性別。若把所有的雄性和雌性的核型綜合分析,可以確定蚜蟲的性別由性染色體的數(shù)目決定,即1條X染色體發(fā)育為雄性,2條X染色體發(fā)育為雌性。

 

1.1.7 X染色體是否雜合決定性別

 

膜翅目的小繭蜂沒有Y染色體,只有X染色體,其X染色體有三種不同的類型:Xa、Xb、Xc。在自然狀態(tài)下小繭蜂和蜜蜂的性別決定相似,二倍體(2n=20)為雌蜂,單倍體(n=10)為雄峰。人工培育可使群體中的雌、雄個體都為二倍體,這種二倍體小繭蜂的性別由X染色體是否雜合決定。其中XaXa、XbXb、XcXc等性染色體純合型的受精卵發(fā)育為雄性個體,XaXb、XaXc、XbXc等性染色體雜合型的受精卵發(fā)育為雌性個體。

 

1.2 基因決定性別

 

1.2.1 復(fù)等位基因決定性別

 

葫蘆科的噴瓜也存在雌雄同株、雌株和雄株三種性別類型,其性別由復(fù)等位基因決定(表2)。從表2中可見,噴瓜的性別由一對復(fù)等位基因決定,其中aD控制雄性,a+控制兩性,ad控制雌性,并且三個基因的顯性程度為aD>a+>ad 。

 

表2  噴瓜的性別決定

 

基因

決定性別

基因型

aD

雄性

aDa+、aDad

a+

兩性

a+a+、a+ad

ad

雌性

adad

 

1.2.2 二對等位基因決定性別

 

玉米通常為雌雄同株,雌花序長在葉腋,由顯性基因Ba控制;雄花序長在頂端,由顯性基因Ts控制,其基因型、性別和表現(xiàn)型的關(guān)系見表3。

 

表3  玉米的性別決定

 

基因型

性別

表現(xiàn)型

Ba_Ts_

兩性

頂端長雄花序,葉腋長雌花序

Ba_tsts

雌性

頂端和葉腋都長雌花序

babaTs_

雄性

頂端長雄花序,葉腋不長花序

高中地理

babatsts

雌性

頂端長雌花序,葉腋不長花序

 

從表3中可見,Ba基因只控制葉腋是否長雌花序,Ts基因則控制頂端花序的性別,顯性(Ts)時頂端長雄花序,隱性(ts)時頂端長雌花序。因此Ba_tsts和babatsts兩種雌株的表現(xiàn)型存在差異。

 

2 環(huán)境因素決定性別

 

2.1 溫度決定性別

 

爬行動物的龜鱉目和鱷目無性染色體,由卵的孵化溫度決定其性別。如烏龜卵在20~27℃條件下孵出的個體為雄性,在30~35℃時孵出的個體為雌性。鱷類在30℃及以下溫度孵化時,全為雌性;在32℃孵化時,雄性約占85%,雌性僅占l5%左右。孵化溫度也會影響兩棲類的性別分化,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。

 

2.2 光照條件決定性別

 

我國特有種揚(yáng)子鱷靠光照強(qiáng)弱來實(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,巢穴建于陽光曝曬處,則可孵出較多的雄鱷。

 

2.3 營養(yǎng)條件決定性別

 

多數(shù)線蟲是靠營養(yǎng)條件的好壞來決定性別的,它們一般在性別未分化的幼齡期侵入寄主體內(nèi),若營養(yǎng)條件差,就會失去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,這種線蟲的性別是由營養(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。

 

2.4 激素決定性別

 

海生蠕蟲后?,雌蟲的身體前端有一分叉的長吻,吻部含有類似激素的化學(xué)物質(zhì),能影響幼蟲性分化。成熟雌蟲將受精卵產(chǎn)于海水中,發(fā)育成無性別差異的幼蟲,當(dāng)幼蟲落到雌蟲吻部,便發(fā)育成雄蟲,沒有落到雌蟲吻部的幼蟲則發(fā)育成雌蟲。若把幼蟲從雌蟲吻部移去,在海水中生活,則發(fā)育成間性個體,且其雄性程度與它在雌蟲吻部停留時間長短成正相關(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,兩個胎兒的胎盤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,但沒有睪丸,失去生殖能力。人類的異卵雙生子由兩個胎盤將胎兒分隔開,故在人類的“龍鳳雙胞胎”中不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

 

3 性反轉(zhuǎn)

 

在一定條件下,動物的雌雄個體相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象稱為性反轉(zhuǎn)。如每條黃鱔在個體發(fā)育過程中都要經(jīng)過雌雄兩個階段。2齡前皆為雌性;3齡轉(zhuǎn)變?yōu)榇菩坶g體,卵巢逐漸退化,精巢逐漸形成;6齡全部反轉(zhuǎn)為雄性。紅鯛魚營群體生活,每個紅鯛魚群體中只有一條雄魚,是群體的首領(lǐng)。一旦這條雄魚不幸死亡,群體中最強(qiáng)壯的一條雌魚就會變態(tài)──魚鰭變大、體態(tài)變粗壯,卵巢消失、長出精巢,最后變?yōu)橐粭l雄性紅鯛魚,作為群體的新首領(lǐng)。母鴨有一個發(fā)達(dá)的卵巢,還有一個很不發(fā)達(dá)的雄性性腺。如果鴨群中有相當(dāng)比例的公鴨,公鴨分泌的激素抑制母鴨雄性性腺的發(fā)育。當(dāng)鴨群中缺少公鴨時,沒有足夠的激素抑制母鴨的雄性性腺發(fā)育,其中一些身強(qiáng)力壯的母鴨,體內(nèi)的雄性性腺就會發(fā)育起來,產(chǎn)生大量的雄性激素。雄性激素抑制母鴨正常卵巢的功能,使母鴨逐漸變?yōu)楣啞?/p>

 

4 結(jié)束語

 

雖然生物界中決定性別的方式千變?nèi)f化,但和其他性狀一樣不外乎遺傳和環(huán)境兩大因素的作用。有的生物是遺傳因素的作用占主導(dǎo)地位,幾乎不受外界環(huán)境的影響;而有的生物,似乎是環(huán)境因素起著主導(dǎo)作用,實(shí)際上環(huán)境因素仍然是通過遺傳因素起作用。


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