生物的性别主要是由遗传物质决定的。如性染色体类型的差异(XY型、ZW型)、性染色体数目的差异(XO型、ZO型)、染色体组的倍性决定及基因差异决定型等。但有些生物的性别决定也受到环境因素的影响。通常影响生物性别决定的环境因素有温度、日照长短、营养条件和位置等。
1.温度
温度对生物性别决定的影响在两栖类和爬行类中是普遍存在的。爬行动物的性别决定机制有两种:一种是异形性染色体决定,另一种是温度决定。温度决定性别被称为TSD(temperature-dependent sex determination)。TSD在许多龟鳖、蜥蜴和鳄鱼中都能观察到。实验显示,扬子鳄和密西西比鳄的卵在不同的温度下,发育为不同的性别,当温度在30℃和30℃以下,发育为雌体;当温度在34℃或34℃以上发育为雄体;乌龟的卵在23℃-27℃的温度下发为雄性,在32℃-33℃时发育为雌性。所以当他们产卵在不同高度的海岸线或河岸时由于温度不同而影响子代性别的分化。有人认为导致这种现象的原因可能是温度对爬行动物性激素的合成有直接的影响。由于爬行类的性别比例由环境温度决定,而且有合适性别比例的温度范围又很窄,因此有人提出白垩纪恐龙灭绝的原因之一就是恐龙的TSD及气候剧变。
两栖类的性别分化也与温度有关。某些蛙类中,雄蛙的性染色体是XY,雌蛙是XX。如果让它们的蝌蚪在20℃温度下发育时,雌雄比例大约为1∶1;如果让这些蝌蚪在30℃温度下发育时,不管它们具有什么性染色体组成,全部发育成雄蛙。这里要说明的是,虽然XX型的蝌蚪在高温下发育成雄蛙,但它们的性染色体仍然是XX,高温只能改变性别的表现型,不能改变性别的基因型。
在植物中,环境温度对性别分化也有重要作用。例如,南瓜在发育过程中,晚上的温度在10℃左右时,就形成较多的雌花,如果低温和8小时日照结合起来,雌花就占绝对优势。实际上,短日照和较低的夜温有利于发育产生较多雌花的现象在葫芦科植物里是很常见的。
2.日照长短
除葫芦科植物外,大麻的性别分化也受日照长度影响。延长日照或缩短日照,均可以改变大麻的性别。大麻在夏季播种,只有正常的雌株或雄株,从秋季到翌年春季这段时间内,特别是在12月里,把大麻播种在温室里,50—90%的雌株逐渐出现性转换,最后完全变为雄株。
3.营养条件
蜜蜂的受精卵可以发育成为能正常生育的雌蜂(蜂王),也可发育成为不育的雌蜂(工蜂),这主要靠蜂王浆的影响。蜂王浆是由工蜂头部的一些腺体产生的。将成为工蜂的幼虫,只吃二、三天蜂王浆,且质差而量少,孵化后经21天才成为成虫。而对于将成为蜂王的幼虫则不是那样,她的蜂房由工蜂为之扩大,蜂王浆供应五天且质好而量多,由于营养较好,从卵中出来经16天就能生育,长得比同窝的工蜂大而丰满。这样,蜂王和工蜂的染色体数虽然都是2n=32,但是由于营养不同,有的发育为蜂王,有的发育为工蜂。
许多线虫也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(如番茄)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。
植物的性别分化除受遗传物质支配外,还决定于植株体内营养物质积累的多少。光合作用强,呼吸消耗少,光合产物积累多,有利于雌花分化;碳氮比率高,生殖生长占优势,也有利于雌花形成。在葫芦科植物如黄瓜发育早期,丰富的氮肥或给温室的黄瓜通入CO2,可使雌花数量增多。
4.位置
许多寄生的甲壳类以幼虫到达寄主的先后顺序来决定性别。先到达寄主的个体长得较大,发育为雌体,后到达寄主的个体长得较小,发育成雄性。Stegophryxus是寄生在寄居蟹上的等足类动物,其幼虫附着在寄主腹部的发育成雌体,而落在雌体身上的幼虫则发育成雄性,雄性和雌性相比,个体很小,以后一直生活在配偶的育囊中,经实验,将第一个落在寄主上预计发育成雌体的幼虫放在另外的雌体身上后,结果发育为雄体,从而证实其性别由位置决定。
海生蠕虫后螠(Bonelliaviridis)的雌虫个体大,口吻长;雄虫很小。这种虫的性别决定很偶然,成熟的后螠在海里产卵,卵发育成幼虫,它们不具有性别,落到海底的幼虫发育为雌虫,落到雌虫吻部的发育为雄虫,落在海水中发育为中性,若把雌虫吻上的幼虫取下,它就成为中性,而雄性的程度由它在雌虫吻部停留的时间来决定。据说该雌虫的吻上有一种类似激素的化学物质,它有力地影响着幼虫的性分化。
在植物界中也存在这样的情况。一般在雌雄同花的植物里,同一朵花原基上,靠近外边的细胞发育成雄蕊,靠近中央的细胞发育成雌蕊。
综上所述,虽然生物的性别主要是由遗传物质决定的,但环境因素对生物的性别分化也起着重要的影响。可见,生物的性别也和其他性状一样,是由基因和环境因素共同决定的。
联系客服