科学家谈性别决定：到底谁是“幕后主使”？

在大多数人的认知中，性别是由父母的遗传物质决定的。然而，自然界中存在着一些令人惊讶的例外。某些动物的性别不仅取决于遗传，还会受到环境因素的显著影响。这种现象不仅挑战了我们对性别决定的传统观念，也为科学家们提供了一个探索生命奥秘的独特窗口。

红耳龟就是一个典型的例子。这种常见的宠物龟的性别并非由父母决定，而是由孵化时的环境温度所控制。在31℃以上的高温条件下，红耳龟产出的蛋会发育成雌性；而在27℃以下的低温条件下，产出的蛋则会发育成雄性。这种温度依赖型性别决定（TSD）机制长期以来一直是科学家们研究的热点。

最近，一项发表在《科学》杂志上的研究为我们揭示了红耳龟TSD机制背后的分子奥秘。由浙江万里学院的葛楚天教授和美国杜克大学的Blanche Capel教授领导的研究团队发现，高温会导致红耳龟体细胞内的钙离子浓度增加。这些钙离子进入性腺细胞后，会激活一种名为pSTAT3的调控因子。pSTAT3随后抑制了一种名为Kdm6b的表观遗传因子的表达，进而抑制了雄性性别决定基因Dmrt1的表达。最终，这一系列复杂的分子反应促使龟蛋向雌性方向发育。

这一发现不仅解释了温度如何影响红耳龟的性别决定，还提出了一个名为“pSTAT3-Kdm6b保守盒”的调控假说。研究团队发现，除了钙离子外，pSTAT3还可以被其他环境感受因子激活，如参与鳄龟性别决定的冷诱导RNA绑定蛋白CIRBP和参与鳄鱼性别决定的离子通道蛋白TRPV4。这表明，pSTAT3-Kdm6b调控机制可能在多种温度依赖型性别决定的物种中普遍存在。

然而，这项研究的突破性不仅在于揭示了TSD的分子机制，更在于它为理解环境因素如何通过表观遗传机制影响生物性状提供了新的视角。表观遗传学研究的是DNA序列之外的遗传信息，这些信息可以随着环境的变化而改变，从而影响基因的表达。在红耳龟的例子中，环境温度通过改变表观遗传因子的活性，间接调控了性别决定基因的表达，最终决定了个体的性别。

值得注意的是，环境因素对性别决定的影响并非仅限于温度。例如，某些鱼类的性别会随着社会环境的变化而改变。一只生活在群体中的雄性小丑鱼，可能会因为“首领雌鱼”的死亡而转性为雌性，成为新的首领。这种现象被称为顺序性雌雄同体，展示了环境因素在性别决定中的重要作用。

这些发现不仅拓展了我们对性别决定机制的理解，还对生物进化和保护生物学具有重要意义。随着全球气候变化，温度依赖型性别决定的物种可能会面临生存挑战。了解这些物种的性别决定机制，可以帮助我们更好地预测和应对气候变化可能带来的影响。

总的来说，环境因素在性别决定中的作用为我们提供了一个全新的视角来理解生命的复杂性。它不仅挑战了我们对遗传决定论的传统观念，还揭示了生物如何通过复杂的分子机制适应环境变化。随着研究的深入，我们有望发现更多环境因素与生物性状之间的微妙关系，从而进一步揭示生命的奥秘。