新研究表明基因主开关决定了大多数动物的性别

在人类和其他动物中，性别通常由单个基因决定。然而，有人声称，在某些物种中，例如鸭嘴鱼，需要整个基因“议会”共同作用才能确定后代是发育为雄性还是雌性。

在《遗传学趋势》上发表的一项新分析中，我们仔细研究了这些说法。我们发现它们描述了异常情况，例如具有不同性别决定系统的两个物种之间的杂交，或者当一个性别系统正在取代另一个性别系统时。

我们得出的结论是，性别通常由单个基因决定。进化理论认为这是最稳定的状态，因为它确保了雄性和雌性动物的比例为1：1。

人类的性“主开关”

在哺乳动物中，雌性有两条X染色体，而雄性有一条X染色体和Y染色体。Y染色体携带一种名为SRY的基因，它充当“主开关”：携带SRY的XY胚胎发育成生物男性，而缺乏SRY的XX胚胎发育成生物女性。

这使得性别的继承变得简单。雌性制造卵子，携带一条X染色体，而雄性制造精子，一半携带X，一半携带Y。

卵子和精子的随机融合产生一半XX雌性，一半XY雄性，性别比例为1：1。

其他脊椎动物的性别

在有脊椎动物(脊椎动物)的动物中，决定性别的系统种类繁多。然而，它们通常归结为单个基因的作用。

许多鱼，青蛙和一些海龟都有像我们这样的系统，其中Y染色体上的男性显性基因指导睾丸发育。一些脊椎动物具有相反的情况 - X染色体上的雌性显性基因。

其他脊椎动物使用单个基因的剂量差异。在鸟类中，雄性有两个带有性别决定基因DMRT1的Z染色体拷贝。女性有一条缺乏DMRT1的Z和W染色体。性别取决于DMRT1剂量：ZZ男性为<>拷贝，ZW女性为<>拷贝。

令人惊讶的是，许多不同的基因充当不同物种的主开关。但它们都通过触发相同的男性或女性分化途径起作用。

这些单基因系统提供相同数量的男性和女性，理论上认为这是稳定系统的最佳平衡。如果比例有利于一种性别，那么产生更多另一种性别的个体将留下更多的后代，他们的基因将传播，直到达到1：1的比例。

一些特殊的物种

一些观赏鱼具有更复杂的系统。鸭嘴鱼的遗传杂交似乎显示出两个或多个决定雄性或雌性发育的基因;鲈鱼似乎至少有三种性别基因。

一些青蛙和蜥蜴似乎使用两个或多个性基因来确定性别。

然后是具有两对或更多对性染色体的物种。鸭嘴兽有五条X染色体和五条Y染色体。每个Y上都有性别基因吗?如果一只可怜的鸭嘴兽宝宝从爸爸那里得到三个Y和两个X，它怎么会知道如何发育?

那么像非洲爪蟾蜍这样的物种呢，它们的整个基因组有两个拷贝，所以应该有两对性染色体和性基因?

因此，有许多特殊的物种似乎具有多个性染色体和性基因，无视只有单个性基因才能产生稳定系统的期望。

多基因性——有这样的事情吗?

在我们找不到单一主开关基因的物种中，谈论“多基因性别”是很常见的。但这些例子有多强大?

在我们最近的论文中，我们研究了多基因性别决定的经典例子和最近的主张。我们得出的结论是，少数符合条件的系统代表了异常和短暂的情况。

多性染色体不一定意味着多个性基因。在鸭嘴兽中，所有五条Y染色体一起移动到精子中，最小Y染色体上的单个基因指导男性发育。非洲爪蟾蜍通过在一条新产生的W染色体上进化出一种新的雌性决定基因，解决了其基因组加倍的问题。

在一些系统中，检测到两个性别基因，但它们控制由单个主基因调节的同一途径的不同步骤。

在一些经典的鱼类系统中，如鸭嘴鱼，不同的变异都来自同一条染色体，这表明性别是由同一基因的不同变异控制的。青蛙在不同的岛屿上有不同的性染色体，但它们都是同一染色体的变体。

其他例子表明系统处于过渡状态。鲈鱼在其范围内显示出不同频率的变体。有迹象表明，欧洲青蛙的新系统正在逐渐取代旧系统。

斑马鱼特别有趣。在实验室独立培育30或40年的菌株具有异常的性别比例和多个性别基因。

但事实证明，野生斑马鱼有一个规则的ZW性染色体系统。实验室种在实验室育种过程中独立地失去了W染色体。所有的实验室鱼都是ZZ，幼鱼的性别是由潜伏在背景中的较弱的性别分化基因决定的。

Winning the war of the sex genes

许多“多基因”系统原来是两个物种之间的杂交种。物种杂交种通常存在繁殖问题，例如不育或性别比例偏斜。

他们的问题是不同性染色体和性基因的不相容性。如果XY雄性与ZW雌配，后代将具有各种性基因组合。

不兼容性可能会有所不同。例如，在非洲马拉维湖并排生活的两种慈鲷鱼具有不相关的XY和ZW系统。在它们的XYZW后代中，W部分覆盖了Y的雄性决定作用，因此XYZW鱼具有双性特征。但是，在另一个物种组合中，W基因胜利，XYZW鱼是可育的雌性。

物种杂交种可能揭示许多对性别决定有主要和次要影响的基因。例如，杂交两种鲶鱼物种在不同的染色体上发现了七个雄性相关基因和17个雌性相关基因。

因此，肯定存在两个或多个基因共同作用或相反的物种。然而，从长远来看，有一个或另一个有很强的选择来占上风。这将把一个低效的多基因系统变成一个单基因系统，以1：1的比例提供可育的男性和女性。

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