《生命通史》试读：8-10节 （节选）

男性会消失吗？ 生物的性别是如何被决定的？是什么机制让身体大部分功能（例如呼吸、心跳、消化、排泄）相同的生物体向不同的方向发展，以致成为不同性别的个体？ 1决定男性的Y染色体天生孤单 人的46条染色体中，有44条可以配对，成为22对染色体，每一对染色体中，一条来自父亲，一条来自母亲，这两条染色体的长短、结构、DNA序列、所含的基因，以及这些基因的排列顺序，都高度一致。但是在男性中，却有两条染色体不能配对。它们不仅大小不同，DNA序列和所含的基因也不同。长的一条叫X染色体，短的一条叫Y染色体。在女性中，细胞里面没有Y染色体，而有两条X染色体。 由于这两条染色体和人的性别有关，所以它们被称为性染色体。22对能够配对的染色体似乎和性别无关，称为常染色体。 其他哺乳动物的染色体数目不同，但是也用X和Y来决定性别。XX是雌性，而XY是雄性。除了哺乳动物，一些鱼类、两栖类、爬行类动物，以及一些昆虫（如蝴蝶）也使用XY系统来决定性别。 除了XY系统，还有ZW系统，在鸟类中，具有两个相同的性染色体的鸟是雄性（ZZ），而具有两个不同染色体的（ZW）反而是雌性。除了鸟类，某些鱼类、两栖类、爬行类动物，以及一些昆虫也使用ZW系统。 既然XY染色体和ZW染色体都是决定性别的染色体，它们所含的一些基因应该相同或相似吧？出人意料的是，XY染色体里面的基因和ZW染色体里面的基因没有任何共同之处。就是同为ZW系统，蛇ZW染色体里面的基因和鸟类ZW染色体中的基因也没有共同之处。 不仅如此，XY系统还有一个变种，就是XO系统。有两条X染色体的为雌性（XX），只有一条X染色体的为雄性（XO）。这里O不表示一个性染色体，而是表示缺这个染色体。这个系统主要为一些昆虫所使用。比如有些果蝇，XX是雌性，XO是雄性。 既然有Y染色体的动物是雄性，没有Y的动物怎么也能成为雄性呢？而在人身上，如果缺失Y染色体，细胞只有一个X染色体（所以相当于XO的情况），发育成的人却是女性，只是不正常的女性（如卵巢不能正常发育），这种先天性卵巢发育不全叫做特纳综合征（Turner’s syndrome）。 有些动物的性别决定还受外部因素的影响，在遗传物质不变的情况下改变性别。例如外界温度就可以影响一些动物的性别。海龟在温度高于30摄氏度时孵化出雌性，而温度低于28度孵化出雄性。有些动物还能“变性”，随环境条件改变自己的性别。许多人都看过美国动画片《海底总动员》（Finding Nimo），其中的主角，住在海葵里面的“小丑鱼”（clownfish），就可以改变性别。在小丑鱼的群体中，最大的为雌性，次大的为雄性，其余更小的则与生殖无关。如果雌性小丑鱼死亡，次大的雄性小丑鱼就会变成雌性，取代她的位置。而原来没有生殖“任务”的小丑鱼中最大的那一条就会变成雄鱼，取代原来次大的雄鱼。 这些情况说明，仅从“性染色体”或者遗传物质的总体水平是难以真正了解性别决定机制的，还应该研究决定性别的基因，因为性别的分化毕竟是靠基因的表达来控制的。 2 决定雌雄的不是性染色体，而是性别基因 由上可知，决定人性别的并非性染色体。其实，是由染色体上的基因。 这个发现来自所谓的“性别反转人”：有些人的性染色体明明是XY，却是女性，而一些XX型的人却是男性。研究发现，一个XY型女性的Y染色体上有些地方缺失，其中一个缺失的区域含有一个基因，如果这个基因发生了突变，XY型的人也会变成女性。而如果含有这个基因的Y染色体片段被转移到了X染色体上，XX型的人就会成为男性。这些现象说明，这个基因就是决定受精卵是否发育为男性的基因。Y染色体上含有这个基因的区域叫做Y染色体性别决定区（简称SRY），这个基因也就叫做SRY基因。近一步的研究发现，许多哺乳动物（包括有胎盘哺乳动物和有袋类哺乳动物）都有SRY基因，所以SRY基因是许多哺乳动物的雄性决定基因。 SRY基因不是直接导致雄性特征的发育的，而是通过由多个基因组成的“性别控制链”起作用。SRY基因的产物先活化SOX9基因，SOX9基因的产物又活化FGF9基因，然后再活化DMRT1基因。这个性别控制链上的基因，会抑制卵巢发育所需要的基因的活性，使得受精卵向雄性方向发展。如果没有SRY基因（即没有Y染色体），受精卵中其他的一些基因就会活跃起来，其产物促使卵巢的生成。所以男女性别的分化是两组基因相互斗争的结果。 DMRT1基因虽然是决定动物性别的“核心基因”，但是在一些哺乳动物中，其地位却受到“排挤”。不仅被“挤”到了性别决定链的“下游”，而且被“挤”出了性染色体。例如人的DMRT1基因就位于第9染色体上，而不是在Y染色体上。 3 看看蝗虫，Y染色体消失了照样也有公的 无论是XY系统还是ZW系统，能具有双份的性染色体（比如哺乳动物雌性中的XX和鸟类雄性中的ZZ）的系统都是比较稳定的，因为它们和总是成对的常染色体一样，拥有备份，可相互作为模板为对方纠错。但是“打单”的性染色体，比如哺乳动物的Y染色体和鸟类的W染色体，就没有这么幸运了。它们因为拥有和另一个性染色体不同的DNA，和对方不能有效地配对，被纠错的机会就比较小，因此错误和丢失就会不断积累。所以哺乳动物的X染色体和鸟类的Z染色体都比较大，也比较稳定，而哺乳动物的Y染色体和鸟类的W染色体就比较小，而且“退化”很快。 据估计，人的Y染色体在过去的3亿年间（从哺乳动物和爬行动物分开时算起）已经失去了1393个基因，也就是每100万年丢失约4.6个基因。现在Y染色体只剩下几十个基因，按照这个速度，再有1000万年左右，Y染色体上的基因就会被“丢光”，也许其中也包括性别决定的SRY基因。有人忧虑，那时“男人”也许就不存在了。 但是如果比较人和黑猩猩的Y染色体，就会发现从约500万年前人类和黑猩猩“分道扬镳”以后，并没有失去任何基因。在2500万年前人和恒河猴（rhesusmacaque）分开以后，也只失去了一个基因。这说明每100万年丢失4.6个基因的推论是不正确的。人类Y染色体在过去几千万年中的退化也许并不如想象的那么快。 从约500万年前人类和黑猩猩“分道扬镳”以后，并没有失去任何基因。 究其原因，也许是因为人类的Y染色体上有8个“回文结构”（palindrome），即正读和倒读都一样的DNA序列，总共有570万个碱基对。这是Y染色体的一些片段复制自己，又反向连接造成的。这些片段的两边可以相互结合，形成回形针那样的结构。它相当于Y染色体上的一些DNA序列也有了备份，可以起到常染色体的“双份效果”，所以Y染色体现在还是有保持自己稳定性的机制的。 就算Y染色体有一天真的消失了，男人也不一定消失。XO型的蝗虫就没有Y染色体，但是也发育成为雄性。日本的一种老鼠，叫做裔鼠（Ryukyuspinyrat），并没有Y染色体（相当于XO系统），但是一样有雌雄之分。也许它们已经发展出一个基因，可以替代SRY基因的作用。生物在性别决定机制上是非常灵活的，我们不必为男性的将来担忧。有性生殖是最有利于物种保存和繁衍的生殖方式，演化过程一定会把这种繁殖方式维持下去的。我们可以继续享受有性生殖带给我们的多姿多彩的“有性生命历程”，包括刻骨铭心的爱情和温馨的家庭生活。