绝大多数雌雄异体的二倍体生物,在繁殖过程中,其后代的雌雄性别比例总是1:1。这是由生殖细胞的减数分裂机制,以及XY或ZW性别决定系统来维持的。因此,当减数分裂出现问题,导致染色体的异常分离,就能够引起后代性别比例的失衡。

(注:本文首发于微信公众号【生物狗窝】)

科普 | 知道斩男色,但你听说过斩男菌吗?

但在减数分裂正常的情况下,生物后代的性别比例有没有可能发生大规模失衡呢?

有的。在上世纪40-50年代,科学家就观察到这种现象,并命名为胞浆性别比例失衡(Cytoplasmic sex ratio distortion)。当年在前面加个“胞浆”,是指这种性别比例失衡,不依赖于细胞核内染色体的性别决定机制。(只是放到现在,我们应该理解为,不依赖于遗传物质,因为胞浆的线粒体也参与了性别比例失衡机制,但本文不展开说。)


胞浆性别比例失衡,最早在等足目(甲壳类节肢动物,如水虱)中发现,随后在昆虫中,如瓢虫、果蝇、蝴蝶等,被大量报道。昆虫中的这种性别比例失衡都有一个共性:存活的后代基本都是雌性,极少出现或者根本没有雄性。

很快,科学家就发现了元凶:原来是微生物的寄生或共生引起的。而这些微生物,专门毒杀雄性的胚胎

其中研究得较多的微生物,是一种叫Spiroplasma poulsonii的螺原体

doi: 10.1128/mBio.00881-16

螺原体是一类没有细胞壁的寄生型细菌,因形态呈螺旋状而得名,常见于昆虫的肠道和血淋巴,也可以寄生在植物中。

在几十年前,Spiroplasma poulsonii螺原体的“斩男”特性就被报道了。也就是说,一旦果蝇感染了这种螺原体,其后代的雄性胚胎就会几乎死光,但其中的直接机制,却一直不清楚。

一直到了2018年5月,来自瑞士的两名科学家在Spiroplasma poulsonii螺原体中,鉴定了一个叫Spaid的基因,证明了它就是幕后黑手。

在动物中,两性的性染色体构成不同。比如在X/Y性别系统中,雄性是XY,而雌性是XX,比雄性多了一条X,性染色体基因的数量几乎翻了一倍。这就需要一套机制,来保证性染色体上的基因表达剂量在两性中是均衡的,称为剂量补偿(dosage compensation)。在哺乳动物中,雌性XX染色体的其中一条会被失活。而在果蝇中,则是雄性XY染色体中的X,会表达两倍的基因剂量。

如果剂量补偿出现问题,最坏的结果,就是导致生物个体死亡。


果蝇中的基因剂量补偿,是通过一个叫“雄性特异致死复合体”(male-specific lethal complex,MSL复合体)来实现的。MSL复合体能够特异地富集在雄性果蝇的X染色体上,增强基因的表达。

然而,Spiroplasma poulsonii螺原体中表达的Spaid蛋白,可能作用于MSL复合体,导致X染色体断裂,从而使雄性胚胎死亡。这就是其“斩男”的机制。

话说,这货……会不会……作用在人身上?

放心好了,这种螺原体,以及目前发现的所有能导致性别比例失衡的微生物,都无法在高等动物上起作用。至少,人类不是其宿主。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:吴思涵

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