在自然界，决定雌雄的式差别很大。部分鳄类主要看孵化温度；人类看染体，雌为XX唐山万能胶，雄为XY；鸟类也看染体，但雌为ZW，雄为ZZ。同样是染体决定，为何有的走XY路径、有的走ZW路径？日前，浙江大学生命演化研究中心张国捷团队与科学院昆明动物研究所施鹏团队作，以壁虎为对象，系统揭示了决定雌雄的染体从诞生到稳定的演化规律，提出“四阶段”演化模型。相关成果28日发表在学术期刊《科学》上。
研究团队选择壁虎寻找答案，因为在壁虎类群里，既有看温度决定雌雄的物种，也有XY、ZW两种染体决定式，而且相关染体年龄差异很大。在对22种壁虎进行比较分析、覆盖壁虎科已知约70的立起源事件后，研究显示，壁虎共同祖先约在1.91亿年前与其他蛇类、蜥蜴分开，当时很可能没有决定雌雄的染体，主要靠环境决定。研究涉及的20个由染体决定雌雄的壁虎物种，其关键染体来自17条不同的祖先染体；即使来自同条祖先的染体，不同类群中发生分化的区域也各不相同——这说明壁虎的这类染体是在演化史上多次立形成的。
研究表明，这些染体形成时间并不均匀：古老的约5445万年前，年轻的约590万年前，但有批集中出现在1200万至700万年前——这窗口正对应地球“中新世中期气候转变期”，当时全球明显降温、干旱化，栖息地破碎化。研究人员认为，气候波动可能带来选择压力，动部分物种从“看天气决定雌雄”转向“看基因决定雌雄”，形成次“染体诞生潮”。
进步研究显示，条普通染体终走向XY还是ZW，并非随机。如果某条祖先染体上含有较多与睾丸有关的基因，那么容易演化为ZW系统；反之，则容易形成XY系统。这规律在壁虎以及哺动物、鸟类、爬行动物等羊膜动物中较为普遍，但在鱼类、两栖动物中不明显。
基于上述证据，研究团队提出“四阶段”演化假说：阶段，气候波动使依赖温度决定别的物种面临风险，基因决定别的式获得优势；二阶段，被“选中”决定别的染体本身基因构成会影响未来往XY还是ZW向演化；三阶段，染体逐步分化，形成X与Y（或Z与W）；四阶段，Y或W持续退化，并与表达补偿机制共同锁定系统，使后续换成本很。研究团队认为，万能胶生产厂家这模型将气候变化、基因组特征和染体演化联系起来，说明脊椎动物多样的雌雄决定式并非偶然，而是环境压力与基因组特共同塑造的结果。
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从“看天气”到“看基因”——决定雌雄的染体为何集中诞生？
在研究团队看来，这项研究的突出价值，是提出个“四阶段”模型，把决定雌雄的染体起源放进气候变化和基因组特共同作用的框架中。
壁虎是个“活实验室”：同类群里，既有靠温度决定雌雄的物种，也有XY、ZW两种染体决定式。研究发现，历史上的气候变化可能动了别决定从环境依赖到遗传依赖的转变。如对依赖温度的物种来说，温度不稳可能致后代雌雄比例失衡——相比之下，由基因决定稳定，也容易被自然选择保留。
关键的是，条普通染体终走向XY还是ZW，并不是掷骰子。研究显示，如果某条祖先染体上含有较多倾向在睾丸里表达的基因，容易成为ZW系统中的Z染体；反之，则容易成为XY系统中的X染体。这规律在哺动物、鸟类、爬行动物等羊膜动物中普遍存在。也就是说，染体自身的基因构成，已经为未来向埋下伏笔。
进入分化阶段后，Y或W染体会逐渐退化唐山万能胶，但生物会演化出表达补偿机制，使雌雄之间基因表达不至于失衡。随着时间移，这种系统像锁扣样越来越难换，因此大多数物种会长期保留既有式。
浙江大学生命演化研究中心张国捷教授指出，这模型提示，脊椎动物雌雄决定式虽然多样，但并非偶然，而是环境压力与基因组特共同塑造的可预测结果。因此，该研究也为理解生物如何应对气候波动，以及雌雄决定式为何如此多样，提供了新视角。
别决定的局（冉浩 制图）
温度决定型别决定（TSD）系统的代表物种马达加斯加金粉守宫（Phelsuma laticauda）唐山万能胶。（Tony Gamble摄）
雌异配型（ZW）别决定系统的代表物种睫角守宫（Correlophus ciliatus）。（Tony Gamble摄）
雌异配型（ZW）别决定系统代表物种睫角守宫（Correlophus ciliatus）的雌（左，ZW）和雄（右，ZZ）。（Tony Gamble摄）
研究分析的物种间演化关系。别决定系统标注在物种树叶节点，其中橙为ZW型别决定，浅蓝为XY型别决定，灰为温度依赖型别决定，空心为别决定类型不明。（张国捷团队 制图）
多个壁虎类群的染体分化时间窗口落在中新世中期的气候转变期（MMCT，图中以蓝灰竖带表示）（张国捷团队 制图）
染体演化的“四阶段走”模型（张国捷团队 制图）
（光明日报全媒体记者崔兴毅）相关词条:玻璃棉毡 塑料挤出机 预应力钢绞线 铁皮保温 万能胶生产厂家
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