安能辨我是雄雌?健康的青蛙也会变性

安能辨我是雄雌?健康的青蛙也会变性
在远离高度污染的森林池塘中,一些青铜蛙会改变自己的性别。
摄影:JOHN CANCALOSI, NAT GEO IMAGE COLLECTION
 
撰文:DOUGLAS MAIN
 
  动物的性别由什么决定?在青蛙身上,性别问题比我们以为的复杂得多。
 
  对于爬行动物和鱼等生物而言,环境是影响性别的重要因素,在温暖的沙滩上成长的海龟更有可能是雌性。而哺乳动物更多地取决于基因:如果在子宫里的遗传基因是雄性,那么基本上就是雄性。
 
  但像青蛙这样的两栖动物则有些摇摆不定。它们主要受基因的影响,但环境也会起一定的作用。在实验室里,科学家已证实,某些污染物,如人工合成的雌激素和除草剂,会诱导基因为雄性的青蛙发育成雌性。
 
  研究表明,这种情况也会发生在野外。2014年,发表于《美国国家科学院院刊》的论文发现,在美国郊区,满是污染的径流流入池塘,可能把雄性幼蛙变成雌性。
 
  然而,这个研究团队接下来的研究证实,性别转换也会发生在更原始的森林池塘中;这意味着这也是一种自然现象,至少对于这个物种而言是这样。
 
  发表于2月《PeerJ》杂志的一项研究发现,在科学家研究的大多数水体中,青蛙的性别都发生了转变;而且池塘周围区域的开发程度与发生性别转换的动物的比例之间没有关系。
 
  澳大利亚麦考瑞大学和悉尼大学的研究员Rick Shine表示,“这不仅仅与污染有关;相反,它说明青蛙可以根据当地环境,调整自己的性别”,气温和其他环境因素的变化都可能有影响。
 
  “对于一只小青蛙来说,这看上去实在太复杂了,但最近的研究证明,在一些蜥蜴身上,也存在着同样复杂的现象”,Shine说道。他没有参与此次研究。
 
调查池塘
 
  在这次研究中,科学家们调查了康涅狄格州18个池塘里的青铜蛙,这些地方因为郊区发展程度不同,环境也不一样;其中四个位于完全的森林地区。
 
  研究团队利用一种新的基因技术,分析了青蛙的基因性别,并对比了动物们表型性别。他们还在青蛙的睾丸中寻找类似卵子的细胞。
 
  雌性青铜蛙有两条X染色体,而雄性有一条X染色体和一条Y染色体。研究人员发现,其中17个池塘里的雄性数量都超过了雌性。在7个池塘中,基因性别为雌性的青蛙发育成了雄性(拥有两条X染色体的雄性);而在8个池塘里,基因性别为雄性的青蛙发育成了雌性(拥有一条X染色体和一条Y染色体的雌性)。性别转换的比例通常低于5%,但有一个池塘达到了10%的峰值。
 
  在11个池塘里,雄性青蛙的睾丸中有大量像卵子一样的细胞。在一个位于森林地区的池塘,44%的青蛙具有这种所谓的“双性”特征,不过就大多数情况而言,这个比例还是比较低的。
 
  研究人员无法解释为什么和其他池塘相比,有些池塘的青蛙性别转换数量或具有“双性”特征的青蛙更多。加州大学伯克利分校的博士后研究员、上述两项研究的著者Max Lambert说,这似乎和温度、人工合成的化学成分或研究团队检测的其他变量没有直接联系。
 
更健康的基因?
 
  Lambert解释说雄蛙有时会自然产生雌性细胞。想象一下,带有一对XX染色体的个体开始发育卵巢,但在幼体生命早期变成了雄性,可是类似卵子的细胞仍然存在。但也有可能是未知的环境条件导致的:在正常的睾丸发育过程中,出现了一些雌性细胞。
 
  Lambert表示:“我们认为两种情况都有可能,而导致这两种情况发生的原因仍然是个谜团。”他在攻读耶鲁大学博士生的时候发表了这篇研究论文。
 
  在青蛙身上,当它们还是幼蛙或蝌蚪时,会发生性发育(和转变)。但就目前所知,成年后的青蛙不会发生性别转变,Lambert补充道。
 
  澳大利亚新南威尔士大学的两栖类生物学家、国家地理探险家Jodi Rowley说,青蛙性别转变虽然看似反常,但至少有一个益处:促进基因多样性。
 
  Rowley解释说:“通常情况下,雄性只是把Y染色体传给后代,没有机会像X染色体那样重组。”
 
  “因此,拥有Y染色体的雌性有了改变它的机会,诞下‘更健康’的下一代,而且有可能消除不好的突变。”
 
污染依旧有害
 
  科学家警告说,这一发现并不能为污染物开脱,比如广泛使用的除草剂阿特拉津。
 
  比如,普渡大学的研究员Tyler Hoskins告诉我们,研究表明,在实验室中,与没有人工化学物质的对照组相比,青蛙卵即使只是暴露在10亿分之0.1浓度的阿特拉津下,雌性的比例都会变高。
 
  Rowley说:“无疑我们正在把污染物排放到水道中,而这些这些化学物质会导致性别转变。”
 
  “虽然这项研究显示,对于这一物种而言,性别转变相对频繁,但想要弄清楚这种现象在所有地方、在约7000种青蛙中有多普遍,我们还有很长的路要走。”
 
  在Shine看来,这项研究只是另一个例子:“我们对地球上最常见的一些动物知之甚少”。
 
(译者:Sky4)
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