高中生物 | 生物学中神奇的性别决定！

高中生物学中神奇的性别决定

很多生物体细胞中的染色体可以分为两类，一类是同源染色体在大小和形态上是相同的，与生物的性别决定无关，称为常染色体；另一类是一对同源染色体的大小和形态往往不同，这对染色体跟性别决定直接有关，称为性染色体。

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XY型性别决定

这种性别决定方式的雄性个体有2个异型性染色体（即X染色体和Y染色体），雌性个体有2个相同的性染色体的类型（即X染色体），称为XY型。

▲XY染色体

XY型性别决定，在动物中占绝大多数。如全部哺乳动物、大部分爬行类、两栖类。雌雄异株的植物都属于XY型性别决定，如女娄菜、菠菜、大麻等。

▲雌狮和雄狮

在哺乳动物的性别决定中，X染色体和Y染色体所起作用是不等的。Y染色体的短臂上有一个'睾丸决定'基因，有决定'男性'的强烈作用；而X染色体几乎不起作用。合子中只要有Y就发育成雄性;仅有X染色体(XO)则发育成雌性。

▲女娄菜

雌雄异株的女娄菜体内，Y染色体携带决定雄性的基因，具有决定雄株的作用。决定雌株的基因大部分在X上，也有一些在常染色体上。

▲果蝇

但对于果蝇来说，X染色体上有许多雌性基因，雄性基因不位于Y染色体上而位于常染色体上，所以果蝇的性别取决于X染色体数与常染色体组（A）的比值（此比值称为性指数）。当X/A=1时为正常雌性或单倍体雌性，当X/A＞1时为超雌性；X/A=0.5时为正常雄性或单倍体雄性，X/A＜0.5时超雄性；0.5＜X/A＜1时，表现为中间性。例如染色体异常形成的性染色体组成为XO的果蝇将发育为雄性，而性染色体为XXY的果蝇则发育为雌性。

ZW型性别决定

这种性别决定方式的雌性个体具有2个异型性染色体（即Z染色体和W染色体），雄性个体具有2个相同的性染色体（即Z染色体）。

▲公鸡

鸟类、鳞翅目昆虫、某些两栖类及爬行类动物的性别决定属这一类型。例如家鸡、家蚕等。

 XO型性别决定

蝗虫、蟋蟀等直翅目昆虫和蟑螂等少数动物的性别决定属于XO型。雌性为同配性别，体细胞中含有2条X染色体;雄性为异配性别，但仅含有1条X染色体。

▲蝗虫

如雌性蝗虫有24条染色体(22+XX);雄性蝗虫有23条染色体(22+X)。减数分裂时，雌虫只产生一种X卵子;雄虫可产生有X和无X染色体的2种精子，其性别比例为1∶1。

ZO型性别决定

鳞翅目昆虫中的少数个体，雄性为ZZ，雌性为ZO的类型，称为ZO型性别决定。此类型中，雌性产生2型配子，雄性产生单一类型配子，性别比例为1∶1。

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染色体的单双倍数决定性别

蜜蜂的性别由细胞中的染色体倍数决定。雄蜂由未受精的卵发育而成，为单倍体。雌蜂由受精卵发育而来，是二倍体。营养差异决定了雌蜂是发育成可育的蜂王还是不育的工蜂。若整个幼虫期以蜂王浆为食，幼虫发育成体大的蜂王。若幼虫期仅食2~3天蜂王浆，则发育成体小的工蜂。

蜜蜂家族中的蜂王按通常的减数分裂产生卵细胞；成熟的雄蜂是通过“假减数分裂”产生精子的。

▲蜂王

具体过程如下，雄蜂的精原细胞染色体复制，本身略微增大，成为初级精母细胞。这样的初级精母细胞经减数分裂的第一次分裂，染色体数目并未减半，只是细胞质分成大小不等的两部分：大的那部分含有完整的细胞核，即形成次级精母细胞；小的那部分只不过是一小团细胞质而已。次级精母细胞经减数分裂的第二次分裂，姐妹染色单体相互分开，细胞质则进行不均等的分离:含细胞质多的那部分(内含16个染色体)即精子细胞，将进一步变形发育成精子;含细胞质少的那部分(也含16个染色体则逐渐退化。

▲雄蜂

总之，雄蜂的一个初级精母细胞，通过这种减数分裂，只产生出个精子。这种特殊的减数分裂被称为“假减数分裂”。

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环境条件决定性别

有些动物的性别，靠其生活史发育的早期阶段的温度、光照或营养状况等环境条件来决定的。

▲环境条件决定性别

海生蠕虫后螠，是一种环节动物，成熟雌虫将卵产在海水中，刚发育的幼虫没有性分化，之后自由生活的幼虫将落入海底，发育成雌虫，但是如果有机会落到雌虫的口吻上，很快下滑经内壁进入子宫发育成雄虫。

▲后螠

如果把已经落在雌虫口吻上的幼虫移去，让其继续自由生活，就发育成中间性，畸形程度视呆在雌虫口吻上时间的长短；许多线虫是靠营养条件的好坏来决定性别的，它们一般在性别未分化的幼龄期侵入寄主体内，低感染率时营养条件好，发育成的成体基本上都是雌性，而高感染率时，营养条件差，发育成的成体通常都是雄的。

大多数龟类和两栖类无性染色体，其性别取决于孵化时的温度。如乌龟卵在20~27℃条件下孵出的个体为雄性，在30~35℃时孵出的个体为雌性。

▲海龟

鳄类在30℃以下孵化则几乎全为雌性，高于32℃时雄性则占多数；我国特产的活化石扬子鳄，巢穴建于潮湿阴暗的弱光处可孵化出较多雌鳄，巢穴建于阳光曝晒处，则可产生较多的雄性。

▲扬子鳄

由于恐龙是鳄鱼的远亲，美国科学家通过对鳄鱼“新生儿性別的研究还大胆推测，恐龙灭绝是因为“男女比例失调”。

▲恐龙时代

在侏罗纪末明，随看冰川时代的来临，全球气温骤降，恐龙产的蛋要么是死蛋要么孵化出来的是雄性恐龙。

因此，最先消失的是雄性恐龙，那些活着的雌性恐龙全都成了不折不扣的“寡妇＂，无法繁行后代。就这样，整个恐龙家族随气温的下降而灭绝了。

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基因决定性别

某些植物既可以是雌雄同株，也可以是雌雄异株，这类植物的性别往往是靠某些基因决定的。

▲喷瓜

如葫芦科的喷瓜，决定性别的是三个复等位基因，即aB、a+、ab;其显隐关系为aB>a+>ab。aB基因决定发育为雄株;a+基因决定雌雄同株;ab则决定发育为雌株。

▲玉米

性别的类型有5种基因型所决定:aBa+和aBab为雄株;a+a+和a+ab为雌雄同株;abab为雌株;纯合的aBaB不存在，因为雌性个体不可能提供aB配子。玉米植株的性别決定受两对基因(B-b，T-t)支配，这两对基因位于非同源染色体上。玉米植株的性别和基因型的对应关系如下表。

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性反转现象

在一定条件下，动物的雌雄个体相互转化的现象称为性反转。

鱼类的性反转是比较常见的，如黄鳝的性腺，从胚胎到性成熟是卵巢，只能产生卵子。产卵后的卵巢慢慢转化为精巢，只产生精子。所以，每条黄鳝一生中都要经过雌雄两个阶段。成熟的雌剑尾鱼会出其不意地变成雄鱼，老的雌鳗鱼有时转变成雄鱼。

▲黄鳝

鸡也有'牝鸡司晨'现象，且可用激素使性未分化的鸡胚转变性别。一只母鸡原本能产蛋，后来突然停止产蛋，出现打鸣、羽毛艳丽等雄鸡的表征，甚至能和正常母鸡交配使后者产蛋并孵出小鸡。

刘祖洞先生的研究表明，鸡的性染色体没有改变而只是性器官发生了改变。据分析，“牝鸡司晨”的原因是母鸡的卵巢因病退化，本来已经退化为痕迹状态的精巢又发育起来，产生了精子。

实际上许多动物在胚胎时期都形成雌雄两种生殖腺，如果性染色体决定将来发育成雌性，它的雌性生殖腺就继续发育起来，并且产生雌性激素，促进雌性性征的发育，同时抑制雄性生殖腺的发育；如果性染色体决定将来发育成雄性，则结果相反。

这就是说，在大部分脊椎动物里，虽然性别最初是由性染色体决定的，但是在性别发育的过程中还受到性激素的控制。