科學(xué)家們剛剛解開了一個(gè)長達(dá) 1 億年的關(guān)于鴨嘴獸性別的謎團(tuán)

幾十年來，科學(xué)家們已經(jīng)知道鴨嘴獸和針鼴——澳大利亞獨(dú)特的產(chǎn)卵哺乳動物——還有另一個(gè)發(fā)育怪癖：它們不像其他哺乳動物那樣使用相同的遺傳工具包來發(fā)育雄性和雌性胚胎。

更重要的是，他們是如何做到的一直是個(gè)謎。直到現(xiàn)在。

在最近的一項(xiàng)研究發(fā)布時(shí)間基因組生物學(xué)，我們的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)有力的證據(jù)表明，單極性行為歸結(jié)為單個(gè)基因——這個(gè)基因比其他哺乳動物更像我們在一些魚類和兩棲動物身上看到的。

尋找單極性愛的秘密

澳大利亞鴨嘴獸和針鼴是單足動物，是現(xiàn)存最古老的哺乳動物群。這些獨(dú)特的生物是唯一會產(chǎn)卵的哺乳動物，它們還有其他類似爬行動物的特征。

人類和許多其他哺乳動物物種有兩條決定性別的染色體，X 和 Y。具有 XX 對染色體的胚胎將發(fā)育為女性，而 XY 對會導(dǎo)致男性胚胎。

在許多哺乳動物中，使胚胎發(fā)育為雄性的過程是由雄性 Y 染色體上稱為 SRY 的基因觸發(fā)的。然而，從未發(fā)現(xiàn)過 monotremes 中的 SRY 基因。

大約 20 年前，它是發(fā)現(xiàn)monotremes 有一個(gè)完全不同的系統(tǒng)，使用多個(gè) X 和 Y 染色體?？茖W(xué)家們假設(shè) Y 染色體必須仍然持有決定性別的基因，但人們對它可能是什么知之甚少。

2008 年鴨嘴獸的完整基因組序列》的發(fā)布，這是朝著正確方向邁出的一步。然而，該基因組來自女性，因此沒有關(guān)于 Y 染色體的信息。

到 2021 年，一個(gè)新的和改進(jìn)的鴨嘴獸基因組和第一個(gè)針鼴基因組包含的序列多條 Y 染色體.一個(gè)基因成為性別決定在單極動物中的作用的領(lǐng)跑者：抗穆勒激素（或 AMH），它參與許多動物的性發(fā)育。

1 億年的變化

我們的新研究提供了第一個(gè)真正的證據(jù)，證明在單極 Y 染色體之一上發(fā)現(xiàn)的 AMH 的改編版本（稱為 AMHY）是單極染色體中的性別決定基因。

我們表明，很久以前，在單極動物進(jìn)化的早期，AMH 基因的變化可以解釋 AMHY 是如何產(chǎn)生并在男性性發(fā)育中發(fā)揮作用的。

這一事件將為今天鴨嘴獸和針鼴的祖先中新型性染色體系統(tǒng)的進(jìn)化奠定基礎(chǔ)，大約在 1 億年前，當(dāng)時(shí) XY 染色體上的 AMH 基因走上了不同的道路。

我們表明，盡管 AMHY 基因與原始 AMH 基因 （AMHX） 相比發(fā)生了顯著變化，但它保留了其基本特征。重要的是，我們可以首次證明 AMHY 在正確的組織中在正確的時(shí)間打開，以指導(dǎo)男性發(fā)育過程中睪丸的發(fā)育，這是拼圖中重要的缺失部分。

哺乳動物的第一次

與其他直接作用于 DNA 以開啟導(dǎo)致男性發(fā)育的其他基因的哺乳動物性別決定基因不同，AMHY 是一種激素。它不與 DNA 相互作用，而是作用于細(xì)胞表面以打開或關(guān)閉基因。

越來越多的證據(jù)表明，AMHY 在許多魚類和兩棲動物物種的性別決定中也發(fā)揮作用。然而，單足動物中的 AMHY 將是激素在哺乳動物中發(fā)揮性別決定作用的第一個(gè)已知例子。

下一步是什么？我們正在進(jìn)行的研究詳細(xì)調(diào)查了 AMHX 和 AMHY 在單極動物中與其他哺乳動物相比如何不同地工作。

本文討論的工作由來自阿德萊德大學(xué)、墨爾本大學(xué)、昆士蘭大學(xué)、莫納什大學(xué)和可倫賓野生動物保護(hù)區(qū)的研究人員進(jìn)行。

琳達(dá)·希爾溫， 比較基因組生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究員，阿德萊德大學(xué)和弗蘭克·格呂茨納， 生物科學(xué)學(xué)院教授，阿德萊德大學(xué)

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