这种动物的胚胎可以决定自己的性别

来源：原理

撰文：Peter Ellis（肯特大学生物科学系讲师）

动物的世界有着千奇百怪的交配方式。有些动物是雌雄同体的，比如蜗牛就能同时产生卵子和精子。有的鱼类最初孵化时是雄性的，但随着年龄的增长，后来会转变为雌性，比如濑鱼和鹦嘴鱼就会这样。还有一些物种是完全不需要雄性的，雌性完全能通过单性生殖繁殖后代，不需要精子就能产下完全可生育的卵子，比如一些蜥蜴就是这样。

但是对于大多数在出生时就确定了性别，且在整个生命历程中都维持了这种性别的物种来说，情况又是怎样的呢？你或许会想，相比于雌雄同体和变性，这一定是则更简单的故事吧？然而事实完全不是那样。即使在这些相对简单的案例中，仍然存在复杂的权衡，这些权衡决定着动物是如何、何时以及为何发育成了雄性或雌性的。

迄今为止，人们一直认为，这种选择要么是由父母遗传下来的基因决定的，例如哺乳动物有X和Y染色体之分；又或者认为这与环境因素有关，比如海龟的性别取决于蛋的孵化温度。但新的研究表明，事情比这要复杂得多。与预期相反，胚胎中的乌龟可以控制自己的发育，自行选择成为雌性还是雄性。

性别比例为何重要

所有生命的目标都不仅仅是为了繁衍后代，而且要确保后代也能生生不息地繁衍后代，也就是要最大化未来后代的繁衍成功率。一个简单的预测是，要使性别比例收敛到一个稳定的1:1的男女比例状态。这就是所谓的“费希尔”性别比例。

简而言之，如果种群中雌性多于雄性，那么能产生更多雄性后代的基因则会受到进化的青睐，反之亦然，因为这样能让稀缺的那个性别的后代更容易找到配偶。这意味着在原则上，自然选择应该会确保后代的性别比例保持均等或接近均等。

但生物学从来不会这么简单。后代的身体状态和社会地位是另一个重要的因素。虽然雌性和雄性的平均后代数量完全相同，但雌性的生育能力比雄性的生育能力更容易预测。

例如，一头雄性的象海豹一年可以控制一个多达100头雌性的后宫，繁殖出100头小的南象海豹，而其他的99只雄性象海豹根本无法生育出后代。与此同时，海滩上的大多数象海豹只能生一头小象海豹。

从最大限度地增加后代数量的角度来看，这意味着生女儿就像投资国债，投资的回报可能并不值得大吹大擂，但却是有保证的。而生儿子则像买彩票，大多数情况下都没有回报，但也有一小部分人能中得头彩。

妈妈最知道？

这就是博弈开始的地方。如果父母能够预测彩票的结果，如果他们能够测量未来后代的繁殖成功率，那么它们就有了将后代的性别比例带离1:1的动力。

例如，如果母亲的身体状况不好，那么她的后代很可能会更小、更不健康、更加矮小，也不太可能成功地竞争到配偶。在这种情况下，她会“谨慎行事”，生育更多的女儿，因为这实际上等于保证了至少能有几个孙辈。但是，如果母亲的身体处于最佳状态，那么她很可能生出更强壮的后代，也因此对潜在的配偶更具吸引力，因此她可以剑走偏锋地生育更多的雄性后代。

性别的失衡可以通过许多不同的方式实现，例如通过改变哪些染色体会被传下去来影响由染色体来决定性别的物种；或用不同的孵化温度来影响由温度决定性别的物种；有的物种甚至可以通过选择性地再吸收胚胎中“不被需要”的性别，比如那些内部发育的哺乳动物。

1973年，Bob Trivers和Dan Willard首次提出了这一预测。自那以来，这一预测已被证明至少适用于某些动物物种，包括昆虫、鸟类和哺乳动物。在某些情况下，是父亲的身体状况造成了这种差异，健康的父亲会生育更多的儿子。

但是，对于大多数物种来说，仍缺乏有力的证据证明自适应性性别比例的失衡，因为许多其他混杂因素，如后代性别比例中的季节性，会使得可靠地测量这些效应变得非常具有挑战性。

走自己的路

长时间以来，科学家一直认为胚胎只是这个过程中的一个被动参与者，任何的决策都完全来自父母。但中国科学院动物研究所的一个研究小组发表了一篇新的论文，首次表明了胚胎能在一定程度上掌控自己的命运。每个胚胎似乎都有自己的“喜好”，能对性别作出自己的决定。

○ 乌龟。| 图片来源：Pixabay

他们的研究对象是淡水龟（乌龟），这是一种性别由蛋的孵化温度决定的物种。他们证实了低温孵育可以促进雄性的发育，高温孵育可以促进雌性的发育。接下来，他们发现每个蛋并没有一个固定的温度，但是可以有热点和冷点。

最后，在一系列模拟不同环境条件的实验中，他们发现当胚胎处于低温条件下的孵育时，会倾向于选择位于卵的温暖一端，而在温暖的条件下孵育时，会优先选择位于卵的较冷一端。这会使性别比例趋于费希尔的1:1。接着，他们给蛋中注射了一种药物，这种药物可以阻断胚胎的温度传感器，从而中断了这一过程，结果导致了性别比例逐渐趋于失衡。

还有很多问题仍有待观察，尤其是胚胎对性别进行选择的程度，还是它们是为了其他一些与性别决定无关的原因而选择一个理想的温度。例如，研究胚胎的行为是否符合Trivers-Willard理论将会很有帮助，这个理论认为，胚胎健壮性的增强应该会导致雄性后代数量的增加。例如可以查看较小的、发育较慢的胚胎（或来自身体条件较差的母亲的胚胎）是否会优先选择雌性性别，而较健壮的胚胎是否会优先选择雄性性别。

但可以肯定的是，关于动物是如何、何时以及为何会能发育成雄性或雌性这一问题，比我们想象的要复杂得多。

原文标题为“Turtle embryos can choose their own sex, shows new research – but why?”，首发于2019年8月1日的The Conversation。原文链接：https://theconversation.com/turtle-embryos-can-choose-their-own-sex-shows-new-research-but-why-121074. 中文内容仅供参考，略有修改，一切内容以原文为准。