动物的性别决定机制.doc

动物的性别决定机制性别在动物界中是从很低等生物开始就已经具有的一 个特性，并且这种特性随着动物分类地位的提高而更加显 著在高等动物中雌性和雄性的许多性状都存在着明显差 异，例如鸟类雌雄个体间不仅生殖系统间有差异，形体、羽 色、鸡冠形状甚至鸣声也 都不同动物的个体发育除了极低等的几种以外，多是从受精 卵开始的，而性别决定与分化基本上是在胚胎时期就已完 成，对于不同动物而言，其性别决定的影响因子也各不相同 总的说来，与性别决定有关的因子有两大类，一类是环境因 子，一类是遗传因子性染色体就是与性别分化直接相关的染色体根据研 究，性染色体的出现最早是在鱼类等较为低等的动物当中， 在两栖、爬行、鸟类、哺乳动物中一般都有可以从形态上鉴 别出的性染色体1930年Fisher等人提出假说，认为哺乳动物Y染色体 上至少存在一个与性别决定有关的基因，并假设这个基因要 么与Y染色体连锁，要么对位于其它染色体上的性别决定基 因起着调控作用1940年Ajost等人通过阉割胎兔实验认识 到性别决定实际上等同于睾丸的决定，直到1 959年人们才 真正认识到哺乳动物睾丸的分化取决于Y染色体，并推测Y 染色体上有一个基因编码睾丸决定因子TDF,决定哺乳动 物胚胎的性1W发育为睾丸。

人的Y染色体可以分为两个不同的功能区，一个是拟 常染色体区，位于Y染色体短臂末端，可以与X染色体上同 源区段进行配对和交换第二个功能区在减数分裂时不与X 染色体进行配对、交换，而一旦这一区域与X染色体发生 了不正常的交换，性别决定的染色体基础就可能破坏60年代初期，一些学者根据Y染色体在显微镜下可见 的缺失或易位及由此而发生性别异常的病例之间的关系初 步将TDF定位于Y染色体着丝粒附近，并绘制了 Y染色体 的缺失定位图，将Y染色体划分为7个区段，但由于Y染 色体非常小，不便于从形态学水平进行进一步的研究后来 人们主要将TDF的定位和克隆研究工作集中在Y染色体短 臂，Page等人认为TDF应位于Y染色体的短臂第一区段， 接近拟常染色体区在此基础上，他们将第一区段进一步 再细分为1A1、1A2、IB、1C四个亚区经过31年的不懈 努力，1990年Sinclair等人终于找到了人的性别决定基因的 最佳候选基因-SRY基因，位于1A1亚区，距拟常染色体约 60kb内的 附近这个基因长850bp,其转录区长612bp,可编码79个氨基酸序列的锌指蛋白，能够结合在特 定DNA片段上，其中对人而言是结合在牟勒式管抑制基因 MIS的启动子区域，从而抑制牟勒式管发育成雌性生殖器, 起着抑制雌性发育途径、启动雄性发育途径的调控性别分化 的作用。

1990年Koopman等人将一段含有小鼠Sry基因的14kb 大小的基因片段通过转基因手段导入XX雌性胎鼠中，结果 导致部分小鼠发生性反转，睾丸也开始发育，有力地证明了 SRY/Sry基因 就是TDF的说法自从发现人的SRY基因以来，人们在许多哺乳动物中 陆续找到了 SRY基因的同源基因，如虎、兔、狗、猪、大熊 猫、耀、狼、梅花鹿、圆头鲸、骆驼、赤鹿、欧洲瘡牛、家 牛、羊、灵长 类和啮齿类的一些动物中都找到了雄性特异 的Sry基因在人类中存在一些性别发育不正常的患者，如XX男 性和XY女性,许多对于这些病例的研究表 明这些病人的性 别异常都与SRY基因的突变、易位或缺失有关，比如如果染 色体型为XY但Y染 色体上的SRY基因发生突变或者丢失, 患者就会发育为女性，而XX个体如果其X染色体或常染色 体上易位有SRY基因，则可能会发育成男性近年来人们发现有的SRY基因开放阅读框内的突变并 不引起性反转，有些患者由于SRY基因的保守区发生突变所 致，但患者们的父亲虽然具有相同的突变却没有出现性反 转这就意味着可能还有另外一些遗传因子介入了性别的 决定与分化人们还报道了一个家族性XX性 反转男性中并 不存在SRY基因，但也有可能发育成男性，又如已报道的 15例带有两性或女性 外生殖器的患者发现有X短臂部分的 重复，但其SRY基因却完整无损。

这些都说明参与性别决定 与分化的并不仅是一个SRY基因，而是由多个基因共同参与 的经过研究，人们又找到了一些与性别决定有关的基因, 如S0X9、WT1、SF1、DAX基因等，并提出了 Z-基因模型、 DSS-基因模型等几种假说来阐释哺乳动物性别决定的机制 SF-1在性腺发育和性别决定中具有一定的作用，人们在 AMH基因上发现了 SF-1的结合位点，并对AMH的激活是 必需的用基因敲除技术除去小鼠体内的SF-1,小鼠长大后 将不具有肾上腺和性腺Wilm 's肿瘤抑制因子WT1位于 17号染色体，是一种转录抑制因子，可抑制Wilm' s肿瘤的 发生，其突变将导致Denys-Drash综合征，患者患有Wilm's 肿瘤，肾脏和肾上腺发育异常WT1对于性别的调控可能 是间接的，因为到目前为止尚未发现其对性腺发育起直接的 作用.SOX9基因是性腺发育早期的一个重要基因，位于人 的17号染色体，与人的睾丸决定有关，Goodfellow等人 于 1994年克隆了这一基因，它和SRY/Sry基因的保守框同源性 高达60%以上，其突变将导致Campomelic dyspsia症，特征 是骨骼发育缺损，大约有30%的患者同时还是46XY雌 性, 他们的SOX9基因有的发生了突变，有的上游发生了易位。

SOX9基因在早期胚胎发育中的表达与间质细胞从中肾管 移出形成精巢有关，同时间质细胞还将分化为骨和软骨组 织鹿科动物中鹿亚科的一些动物如赤鹿、黑鹿、贡山鹿、 菲氏鹿等动物雄性中有两条形态、结构差别很大的Y染色 体细胞学水平的研究认为赤鹿的Y2染色体才是真正的Y 染色体,Y1染色 体与X染色体长臂实际上是一对常染色体, X染色体短臂才是真正的X染色体，但这一观点尚需通过分 子生物学研究进一步证实啮齿类中南美仓鼠有两种不同的 Y染色体，一种能诱导睾丸分化，另一种却不能Akodon 既有XY雌鼠也有XY雄鼠，并且在Akodon的Y染色体上 存在着2〜6个拷贝的Sry基因，测序结果证实两种Y染色 体上的Sry基因的开放阅读框的序列是完全一样的在实验 室中让不同染色体型的仓鼠进行交配，发现XY雌鼠只能由 XY雄鼠和XY雌鼠交配才能得到，而不能由XY雄鼠和XX 雌鼠得到由此推测这两种Y染色体上的Sry基因尽管开放 阅读框序列相同，但启动子等调控区域却可能存在差异而使 得两种Y染色体在性别调控中起着不同的作用另外在一些 露鼠中则没有发现Sry基因，这些较为特殊的动物的性染色 体在性别决定和分化中如何发挥各自作用尚有待于进一步 的研究。

农村里偶尔会发现性反转的公鸡，本来是一只能下蛋 的正常母鸡，后来却停止下蛋，长出了同公鸡一样冠和羽 毛，并能发出啼叫声，甚至还能与正常母鸡交配这种性反 转现象主要是 由于雄性激素的作用当母鸡的卵巢因为病 变而发生萎缩时，原先处于未发育状态的另一个性腺就会因 为解除抑制而发育成睾丸，这样母鸡就会出现公鸡的性征 因为这种性反转是由于激素的作用产生的，所以发生性反 转的母鸡的染色体并未改变，仍为■牛一般是怀单胎的，但有时也会怀双胎，如果双胎性 别不同，则产下的雌牛很象雄牛这是因为雄牛胚胎的睾丸 发育较早，先分泌雄性激素，通过血液循环流入雌牛胎儿， 抑制了雌性 胎牛的正常的性腺分化这种雌牛出生后虽然 外生殖器象雌牛，但性腺象睾丸，没有生殖能力虫益是一种海洋动物，其受精卵在海水中漂游，如 果落在海底则发育为雌虫益，落在雌虫益上则发育成雄虫 益并寄生其中因此虫益的性别分化很大程度上是受环境因 素的影响蜜蜂分为蜂王、工蜂和雄蜂三种，蜂王和工蜂是由受 精卵发育来的，都有32条染色体，雄蜂是由未受精卵发育 来的，染色体数为16.受精卵可以发育为正常的雌蜂，也可 以发育成不良的雌蜂，这取决于营养条件对它们的影响。

大部分哺乳动物的性别决定类型为XX/XY型,而在两栖、爬行、鸟类和鳞翅目的昆虫为ZZ/ZW型对于较低等的动物来说，其雌性和雄性的染色体组成 相同，不存在什么明显差异从脊椎动物开始，有的动物不 同性别的个体间的染色体数目、组成开始有了差异，有的甚 至出现了染 色体数目的多态现象但对大多数低等脊椎动 物来说，对性别分化起重要作用的仍然是环境因素比如对 大多数鱼类而言，水温、盐度等条件就决定了它们的性别分 化，有些种类如黄鳍甚至还会发生性反转，在黄鳍群体中 如果缺少雄性个体，有的雌性黄鳍就会变成雄性在鱼类中 也出现了少数由基因控制性别决定的种类，如尼罗河罗非 鱼、大鳞副泥鍬等在这些 由基因控制性别的种类中，又 可分为XX/XY决定型、ZZ/ZW决定型等，大鳞副泥鍬就是 ZZ/ZW决定型两栖、爬行动物的性别决定方式非常有趣，它们的性 别分化多受温度的影响某些蛙类虽然分为XX和XY型， 如果让它们的蝌蚪在20°C下发育，雌雄比例大约为1 ： 1, 如果让蝌蚪在30°C下发育，则无论性染色体如何都发育成 雄蛙研究表明在两栖、爬行甚至某些鱼类中也存在SRY基 因的同源基因，称为Sox基因，但由于这些动物进化地位较 低，所以其Sox基因可能在进化上还未发育成熟，与性别 决定没有直接的关系。