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生物的性別決定方式,性反轉的發生的原理
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2023.09.02 河北

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早些時候我總結過高中生物的性別決定方式,原文如下

一、生物的性別由性染色體決定(兩種形式)

1、XY型性染色體決定性別

這種性別決定方式是最熟悉也是最常見的。比如高中課本中的人、果蠅等。其實,豬、牛、羊、虎、鼠、狼等哺乳動物,蜥蜴、麝香龜等爬行動物,女婁菜、大麻、菠菜等雌雄異株的植物,均是由性染色體XY決定。人類的Y染色體長度明顯短于X染色體,而果蠅的Y染色體長度明顯長于X染色體。

2、ZW型性染色體決定性別

這是另一類的性染色體決定性別的方式。最常見的就是雞鴨鵝。除此之外,還有麻雀、鸚鵡、飛蛾、蝴蝶、蛇、蟾蜍等等。值得注意的是,ZW代表雌性,而ZZ代表雄性,與XY型性別決定恰恰相反。

二、生物的性別由基因決定(兩種形式)

1、復等位基因決定性別

代表:噴瓜

噴瓜的性別受3個復等位基因決定,分別為Ggg-

性別決定具體如下圖:

思考:噴瓜中有GG類型嗎?

2、多對基因共同決定性別

代表:玉米

玉米是由兩對基因決定性別,這兩對基因是:BabaTsts

Ba基因只控制葉腋是否只長雌花序;Ts基因控制頂端花絮的性別,顯性時,頂端長雄花序,隱性時,頂端長雌花序;

三、生物的性別由是否受精(染色體組數目)決定

代表:蜜蜂

卵細胞不受精,直接發育成蜜蜂個體,這樣的蜜蜂是雄峰,屬于單倍體,只有一個染色體組。

卵細胞和精子受精形成受精卵發育成雌蜂,由于食用的食物不同,將來發育成工蜂或者蜂后(蜂王),這樣的蜜蜂含有兩個染色體組,屬于二倍體。

四、生物的性別由外部或內部環境因素決定

1、溫度決定(外部因素)

代表:海龜

海龜將卵產在沙灘上,然后用沙子將卵埋起來,等待小海龜慢慢孵出。一般來說,低于27攝氏度孵化出雄性,高于32攝氏度孵化出雌性,而高于27攝氏度低于32攝氏度,則雌雄海龜均能產生。

2、光照強度決定(外部因素)

代表:揚子鱷

揚子鱷是我們國家特有物種。

在陰暗潮濕的弱光條件下,揚子鱷會孵化出雌性個體,在陽光暴曬處,揚子鱷會孵化出雄性個體。

3、營養物質決定(外部因素)

吃多吃少、營養好不好也會決定某些生物的性別,如線蟲。多數線蟲是靠營養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,若營養條件差,就會發育為雄性成體。若營養條件好,則發育為雌性成體。

4、激素決定(內部因素)

有一種海生蠕蟲,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物,能影響幼蟲性分化。成熟雌蟲將受精卵產于海水中,發育成無性別差異的幼蟲,當幼蟲落到雌蟲吻部,便發育成雄蟲,沒有落到雌蟲吻部的幼蟲則發育成雌蟲。若把幼蟲從雌蟲吻部移去,在海水中生活,則發育成間性個體,且其雄性程度與它在雌蟲吻部停留時間長短成正相關。

除了蠕蟲,植物中的黃瓜亦是如此,如果在黃瓜的幼苗期用乙烯利進行處理,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。因此人們在種植黃瓜時,適當的用乙烯利噴施植株,從而促進多開雌花,以達到提高產量的目的。當然這些植物激素是不會殘留在黃瓜上對人體造成傷害的。

五、性反轉現象

所謂性反轉,是指同一個體在不同時期的性別是不一樣的。在一定條件下,雌性會轉化成雄性,條件改變,雄性也可以轉化為雌性,黃鱔就是這種典型的生物。黃鱔的性腺,從胚胎到性成熟是卵巢,只能產生卵子。產卵后的卵巢慢慢轉化為精巢,只產生精子。所以,每條黃鱔一生中都要經過雌雄兩個階段,其中幼體黃鱔全是雌的,成年后的老黃鱔必定是雄的。

對于性反轉一直也沒有太形象的描述,有幸看到 王榮甫 老師的公眾號,現引用性反轉的描述:

鳥類在自然條件下可出現性反轉。研究人員在母雞變公雞的案例中,對母雞的外觀和行為進行觀察后,發現母雞也會長出類似公雞的雞冠,也會打鳴,還具備和母雞繁殖的生理功能。但唯一不具備的就是下蛋。而這就是性反轉,指的是染色體沒變,生殖腺性別和表型性征卻變了。

原因在于鳥類雌性生殖腺發育不對稱,即只有左側卵巢發育,并具功能;而右側卵巢保持在原基狀態。性別的分化受性激素的影響。雌性激素促進雌性特征發育,抑制雄性生殖腺的發育,反之亦然。母雞成年后,身體左側發育出卵巢輸卵管,右側受雌性激素抑制,會保持“蠢蠢欲動”的狀態。如果雌雞左側卵巢發生病變受到損壞,并開始分泌雄激素,則右側未分化的卵巢便轉變為睪丸,從而變成能生育的雄雞,出現“牝雞司晨”(意思是雌雞像雄雞那樣鳴啼,指母雞報曉)的現象。

在自然界,公雞和母雞的性別分別由性染色體ZZ和ZW所決定,公雞產生的精子其性染色體均是Z,母雞產生的卵子有Z和W兩種。

雞的“性反轉”所改變的只是表型,而不是基因型。當發生性反轉(如母雞逐漸變成公雞)后,性反轉公雞與正常母雞交配,并產生后代,后代中母雞與公雞的比例是2:1(ZW×ZW→1ZZ:2ZW:1WW,而WW受精卵不能發育)。雞的“性反轉”所改變的只是表型,而不是基因型

母雞變成公雞的事經常發生,但卻很少出現公雞變母雞的情況。這是因為公雞身體的左右兩邊會發育出對稱的雙側生殖系統。兩邊都是完全體,一邊壞了,還有另一邊撐著,因此并不容易產生性別轉換。

3.性反轉能不能交配的問題

雞在交配的過程中,公雞會跳到母雞的背上,用爪子牢牢抓住母雞的后背,并用喙咬住對方的雞冠,這種行為叫做“踩背行為”。當公雞和母雞發生“踩背行為”時,泄殖腔就會外翻,公雞是沒有外生殖器的,只是需要一個簡單的對準,公雞就能通過重力將它的基因后代“滴”進母雞的泄殖腔內,從而完成交配繁衍的目的。其實這就是雌雄的泄殖腔接觸進行授精的過程,這種交配方式有一個非常有意思的學名:“泄殖腔之吻”。根據這樣的交配方式來看,性反轉后也是可以交配的。

雞的交配示意圖

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