知道斬男色,但你聽說過斬男菌嗎?
來自專欄 老司機的生物學課堂
絕大多數雌雄異體的二倍體生物,在繁殖過程中,其後代的雌雄性別比例總是1:1。這是由生殖細胞的減數分裂機制,以及XY或ZW性別決定系統來維持的。因此,當減數分裂出現問題,導致染色體的異常分離,就能夠引起後代性別比例的失衡。
(註:本文首發於微信公眾號【生物狗窩】)
科普 | 知道斬男色,但你聽說過斬男菌嗎?但在減數分裂正常的情況下,生物後代的性別比例有沒有可能發生大規模失衡呢?
有的。在上世紀40-50年代,科學家就觀察到這種現象,並命名為胞漿性別比例失衡(Cytoplasmic sex ratio distortion)。當年在前面加個「胞漿」,是指這種性別比例失衡,不依賴於細胞核內染色體的性別決定機制。(只是放到現在,我們應該理解為,不依賴於遺傳物質,因為胞漿的線粒體也參與了性別比例失衡機制,但本文不展開說。)
胞漿性別比例失衡,最早在等足目(甲殼類節肢動物,如水虱)中發現,隨後在昆蟲中,如瓢蟲、果蠅、蝴蝶等,被大量報道。昆蟲中的這種性別比例失衡都有一個共性:存活的後代基本都是雌性,極少出現或者根本沒有雄性。
很快,科學家就發現了元兇:原來是微生物的寄生或共生引起的。而這些微生物,專門毒殺雄性的胚胎。
其中研究得較多的微生物,是一種叫Spiroplasma poulsonii的螺原體。
螺原體是一類沒有細胞壁的寄生型細菌,因形態呈螺旋狀而得名,常見於昆蟲的腸道和血淋巴,也可以寄生在植物中。
在幾十年前,Spiroplasma poulsonii螺原體的「斬男」特性就被報道了。也就是說,一旦果蠅感染了這種螺原體,其後代的雄性胚胎就會幾乎死光,但其中的直接機制,卻一直不清楚。
一直到了2018年5月,來自瑞士的兩名科學家在Spiroplasma poulsonii螺原體中,鑒定了一個叫Spaid的基因,證明了它就是幕後黑手。
在動物中,兩性的性染色體構成不同。比如在X/Y性別系統中,雄性是XY,而雌性是XX,比雄性多了一條X,性染色體基因的數量幾乎翻了一倍。這就需要一套機制,來保證性染色體上的基因表達劑量在兩性中是均衡的,稱為劑量補償(dosage compensation)。在哺乳動物中,雌性XX染色體的其中一條會被失活。而在果蠅中,則是雄性XY染色體中的X,會表達兩倍的基因劑量。
如果劑量補償出現問題,最壞的結果,就是導致生物個體死亡。
果蠅中的基因劑量補償,是通過一個叫「雄性特異致死複合體」(male-specific lethal complex,MSL複合體)來實現的。MSL複合體能夠特異地富集在雄性果蠅的X染色體上,增強基因的表達。
然而,Spiroplasma poulsonii螺原體中表達的Spaid蛋白,可能作用於MSL複合體,導致X染色體斷裂,從而使雄性胚胎死亡。這就是其「斬男」的機制。
話說,這貨……會不會……作用在人身上?
放心好了,這種螺原體,以及目前發現的所有能導致性別比例失衡的微生物,都無法在高等動物上起作用。至少,人類不是其宿主。
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