颠覆常识的冷知识：性别决定系统

在此介绍一个比较通俗而且奇葩的，叫作：性别决定系统。

那么何为性别决定系统？这是一个生物系统，决定了生物“性特征”的发展。而大部分生物都有两个性别（这个概念首先要规定死，虽然什么是生理上所谓的性别有待讨论）。

在许多情况下，性别由遗传物质决定：雄性和雌性有不同的等位基因甚至不同的基因组成，以此表明它们的性形态。其中最常见的是一种叫作XY型的系统，比如人类：

我们都知道人类有23对染色体，在每一对染色体中，都遵循着一条来自于你爹，一条来自于你母上的原则，而这都是因为你爹和你母上都把他们各自体细胞内23对染色体中的一半（也就是23条）拿了出来，通过减数分裂过程在各自的性器官内形成配子，再由受精作用将各自的一套染色体组（对于人类，一套染色体组即包含23条完全不同的染色体）拼在一起而得到的一个二倍体。

图1.人类的一套基因组

在你体细胞的每一对同源染色体（即一个来自母方，另一个来自父方的染色体）中，都有一段类似的基因，它们在基因中所处位置相同，同时共同控制着人体的一个相对性状，它们被称为等位基因。而在人类所有等位基因中，不得不提一个最特殊的基因：SRY基因（sex-determining region of Y-chromosome，全称：Y染色体性别决定区），它只出现在第23号染色体中的Y染色体上的非同源区，SRY基因能触发睾丸的生长，并由此决定雄性性状，而这段基因并不会出现在X染色体上。通俗来讲，你老爹的第23号染色体组成为“XY”，而你母上为“XX”。因此，你的性别仅由你老爹决定的（看他心情），当然这应该是在通常情况下。。（毕竟要解释一个具有XY染色体组的女生要用更多的理论知识作为基础，不展开讨论了）

图2.人类的SRY基因位于Y染色体短臂（p）上的11.2位置

回顾一下上面所讲的，无非就是在说两点：

（1）人类的性别属于XY性别决定系统

（2）所谓XY性别决定系统，是指雌性动物体内有两条同型的性染色体XX，雄性个体内有两条异型的性染色体XY。

除了哺乳动物，自然界中还有其他生物群体也具有XY性别决定系统，但是某些昆虫XY型系统中的Y染色体和哺乳动物的Y染色体的祖先并不相同（这个要深入讨论也挺复杂。。有兴趣的同学可自行查找：性染色体-常染色体平衡决定系统(X chromosome-autosome balance system of sex determination)）。具有Y染色体的非哺乳动物包括部分昆虫（如果蝇）、鱼类、爬行动物。另外，部分植物也具有Y染色体。

介绍完基础知识，下面跟随着我，开始一段探索与猎奇之旅：

刚刚所介绍的XY性别决定系统属于“染色体决定”范畴的，在这范畴内，包括但不限于以下5种机制：

（1）XY系统

（2）ZW系统
有些物种含有和XY型相镜像的性染色体：即雌性的基因型为XY，而雄性的基因型则为XX。但为避免混淆，生物学家把这类物种中雌性的Y染色体称作W染色体，对应的另一个染色体称作Z染色体。

部分雌性的鸟、蛇及蝴蝶含有Z染色体及W染色体，雄性的含有两个Z性染色体。这些物种的性别决定系统属于ZW性别决定系统。

（3）XX/X0 （X0 性染色体）系统
这XY 性染色体的变异，在直翅目昆虫（如草蜢和蟋蟀）中，雄性只有一条X染色体（X0），雌性有两条染色体（XX）。在某些动物，X0是雄性，XX的是雌雄同体，如秀丽隐杆线虫。

（4）ZZ/Z0 （Z0 性染色体）
这ZW 性染色体的变异，在毛翅目昆虫中，雌性只有一条染色体（Z0），雄性有两条染色体（ZZ）。

（5）染色体倍性性别决定系统 （记得我们高中课本里称之为孤雌生殖）
在膜翅目昆虫（例如蜜蜂，蜂王与雄蜂交配后便将精子保存体内数年。蜂王可以自由选产受精卵或未受精卵，厉害吧）中，未受精的卵子发育成单倍体会成为雄性，发育成双倍体一般会成为雌性或可能是不育的个体。（雄峰形成精子的过程是通过伪减数分裂而得的）因此，蜂王交配后，她的女儿会分享¾她的基因，而并非XY和ZW中的½基因（所以这种雄性没有自己父亲及儿子，但却可有自己的爷爷和孙子）。这被认为这些昆虫多为社会性昆虫的原因，因为可以增加亲属选择的意义。
PS：在哺乳类动物中已实现人工孤雌生殖。

说完一些有规律可循的性别决定方式，接下来看到的才是比较奇葩有趣的：非遗传性性别决定系统。在此列举三个例子：

（1）温度性别决定系统：在部分爬行动物中（如鳄鱼、一些乌龟及喙头蜥），性别受孵化温度影响。拿稚龟来说，当温度达23～27℃时，绝大部分稚龟呈雄性；而当温度在30～33℃时，绝大部分稚龟呈雌性。

（2）热带小丑鱼（Clownfish）群体内的首领为雌性，其他则变为雄性。而蓝隆头鱼（Blue wrasse fish ）与热带小丑鱼相反，首领为雄性。

图3.可爱的小丑鱼

（3）海洋蠕虫 （Bonellia viridis）：幼虫与成年雌性接触会成长为雄性，幼虫在光秃秃的海底结束幼虫期会成长为雌性。

但是，有些物种是没有性别决定系统的。其中雌雄同体的动物包括蚯蚓和部分的蜗牛。而部分鱼种、爬行动物和昆虫是单性生殖，即完全是雌性。此外，在一些节肢动物，性别是透过细菌感染来决定：当节肢动物感染了沃尔巴克氏体属细菌，会改变动物的性别：一些物种天生的性别原来只有ZZ，令沃尔巴克氏体的存在决定了物种的性别。

什么？以上这些你觉得都不算奇葩？好吧，但是下面我要介绍动物有5对性染色体。。。

？？？还有这种动物？而且你一定知道。就是下面这个：

没错，就是鸭嘴兽，这种困扰了欧洲科学家数十年时间到底将其归类于鸟还是兽的生物，其染色体也继承了同样的特点：介于鸟类的ZW系统和哺乳类的XY系统之间，具体来说，它的5条X染色体中，都有一个称为DMRT1 的基因，而这个基因同样可在鸟类的Z染色体上发现。鸭嘴兽理论上可以有25种性别，但事实是2种。因为鸭嘴兽的细胞中有5对彼此独立的染色体，它们在细胞分裂时会聚合在一起，并且决定了鸭嘴兽个体的性别：带有10个X染色体便是雌性，带有5个X染色体和5个Y染色体的便是雄性。不仅如此，鸭嘴兽同时缺乏哺乳动物的性别决定的SRY基因，这意味著其性别决定过程仍然不明。