豹纹守宫研究阐明温度如何影响性别发育

在部分爬行动物中,胚胎在发育特定窗口期所经历的孵化温度,可决定其最终发育为雄性或雌性。这一现象被称为温度依赖性性别决定(TSD),发生作用的关键阶段通常被界定为“温度敏感期”。例如,美国短吻鳄在约30°C孵化多产生雌性,接近33°C则多产生雄性,但在更高温度下又可能出现雌性。

尽管TSD已被研究多年,但相关机制在有鳞目爬行动物(包括蜥蜴和蛇)中的研究相对不足。为填补这一空白,日本东京理科大学生物科学与技术系宫川真一教授团队以豹纹守宫(Eublepharis macularius)为对象开展研究。该物种在较低温度约26°C时倾向产生雌性,在较高温度约32°C时主要产生雄性。相关成果已发表在《发育生物学》杂志。

研究团队将豹纹守宫卵分别置于26.5°C(雌性产生温度)或31.5°C(雄性产生温度)孵化,并在产卵后不同天数进行温度转换实验,以确定温度影响性别决定的具体时间窗口。接近孵化时,研究人员对胚胎性腺进行检查以判定性别。结果显示,26.5°C组产生雌性的比例为100%,31.5°C组产生雄性的比例为91%。

在胚胎发育早期,两组在外观上未见明显差异。研究指出,最早的结构性差异出现在发育后期:卵巢趋于更球形,而睾丸则拉长并形成曲细精管。

不过,转录组学分析显示,雄性与雌性发育路径的分化在可见形态差异出现之前已启动。在雄性产生温度下,睾丸相关基因AMH、DMRT1和SOX9更早被激活;在雌性产生温度下,卵巢相关基因FOXL2和CYP19A1表达更为活跃。

研究团队进一步将温度敏感期的结束点界定在胚胎发育第36阶段:在此之前改变孵化温度仍可能改变性别;超过该阶段后,性别已确定,温度变化不再产生影响。

研究还报告了豹纹守宫在温度调控层面的物种特征。团队指出,在乌龟中被认为对雄性决定起关键作用的基因KDM6B,在豹纹守宫中呈现不同的调控模式。此外,研究识别出一批早期对温度响应的基因,涉及RNA剪接与细胞黏附等过程,提示分子层面的变化可能早于雌雄性腺的形态分化。

研究人员同时提到,母体产卵前体温等因素可能影响早期发育,不同实验室条件也可能带来差异。总体而言,研究结果表明,参与性腺形成的基因在爬行动物中大体共享,但温度如何调控这些基因在不同类群间可能经历了不同的进化路径。宫川真一表示,该研究为TSD研究补上关键的系统发育空白,并为理解环境信号如何影响生物发育命运提供了新的证据。


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