芻議高中生物教學(xué)中幾種特殊的性別決定和分化

陳春建

[摘要]性別是一種性狀，是生物發(fā)育的結(jié)果。性別的實(shí)現(xiàn)包括性別決定和性別分化，是遺傳物質(zhì)和環(huán)境共同作用的結(jié)果。掌握幾種特殊的性別決定和性別分化類型，有助于生物教師更準(zhǔn)確地把握相關(guān)問題。

[關(guān)鍵詞]特殊性別決定 ?性別分化性逆轉(zhuǎn)

[中圖分類號(hào)]G633.91[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]16746058（2015）140106

性別是一種性狀，由遺傳物質(zhì)和環(huán)境共同決定。性別的實(shí)現(xiàn)包括性別決定和性別分化。以下舉例說明幾種特殊的性別決定和性別分化類型，以幫助教師在生物教學(xué)中更準(zhǔn)確地把握相關(guān)問題。

一 、 性別決定

性別決定是指雌雄異體的生物決定性別的方式。正常情況下，受精卵中染色體組成是性別決定的物質(zhì)基礎(chǔ);然而，自然界中也存在一些其他的性別決定方式。如溫度決定型（如很多爬行類動(dòng)物）;“機(jī)遇”決定型（如海生蠕蟲叉螠）; 染色體數(shù)目決定型（如蜜蜂）;等等。

1. 溫度決定性別

龜鱉和鱷魚分別屬于爬行綱的龜鱉目和鱷目。絕大多數(shù)爬行類動(dòng)物以卵生方式繁殖，主要依靠陽(yáng)光的溫度或植物腐敗發(fā)酵產(chǎn)生的熱量進(jìn)行孵化。其中一些龜鱉類和所有的鱷魚的性別是由卵在孵化過程中所受外界溫度決定的。如一些龜鱉的卵在低于28℃溫度下孵化時(shí)，所有孵出來的小鱉都是雄性;而孵化溫度高于32℃，孵化出的都是雌性;在介于28℃～32℃之間孵化時(shí)，則同時(shí)孵出雌性和雄性個(gè)體。[1]有實(shí)驗(yàn)證明，溫度分別為30℃和低于30℃時(shí)，密西西比河鱷孵化出的全是雌鱷，而在34℃和高于34℃時(shí)，孵化出的全為雄鱷。當(dāng)溫度為32℃時(shí)，孵化的鱷有雌有雄，但雌比雄多，其比例為5∶1;當(dāng)溫度低于26℃或高于36℃時(shí)，卵全部死亡。其實(shí)，有些鱷魚的性別有時(shí)可達(dá)10雌∶1雄。[1]溫度決定性別對(duì)一個(gè)物種的生存既有利也有害。有利的是可使一個(gè)物種的性別不一定是1∶1，從而促進(jìn)了有性生殖。有害的是當(dāng)局部地區(qū)或全球性的溫度升高時(shí)，這些由溫度決定性別的生物有可能無(wú)兩性分化而最終走向滅絕。

2. “機(jī)遇”決定性別

叉螠為螠蟲門海生蠕蟲，雌雄異體，雌蟲體大，體形像一顆豆子，寬10cm，口吻很長(zhǎng)，可達(dá)1m，遠(yuǎn)端分叉。雄蟲很小，只有1～3mm長(zhǎng)，生活在雌蟲的體內(nèi)，像一種寄生蟲。這種蠕蟲的性別決定完全是由機(jī)遇決定的。自由游泳的幼蟲是中性的，沒有性別分化。如果幼蟲落在海底，那么此幼蟲就會(huì)發(fā)育成雌蟲。如果幼蟲落在雌蟲長(zhǎng)長(zhǎng)的口吻上，就會(huì)進(jìn)入雌蟲的口，幼時(shí)生活在咽部，后轉(zhuǎn)寄生在腎管或體腔等處，最終發(fā)育成一個(gè)共生的雄蟲。[1][2]實(shí)驗(yàn)表明，如果把落在雌蟲口吻上的幼蟲移走，讓它在離開雌性的情況下繼續(xù)發(fā)育，則發(fā)育為間性。此間性偏向雌或雄的程度取決于幼蟲呆在雌蟲口吻上時(shí)間的長(zhǎng)短，所以科學(xué)家推測(cè)這可能與雌蟲口吻組織中所含的某種化學(xué)物質(zhì)有關(guān)。

3. 染色體數(shù)目決定性別

蜜蜂為膜翅目昆蟲，婚配在飛行中進(jìn)行，蜂皇和雄蜂交配后，雄蜂因交接器拔斷而死亡，蜂皇卻得到了足夠一生（4～5年）需要的精子。蜂皇在接下來所產(chǎn)的每一窩卵中，有少數(shù)是不受精的，這些卵發(fā)育成為單倍體的雄蜂（染色體數(shù)n=16）;而受精后的卵可以發(fā)育成雌蜂（蜂皇），也可以發(fā)育為不育的雌蜂（職蜂），這主要取決于兩者所食的蜂皇漿的天數(shù)。蜂皇漿是工蜂頭部咽喉腺分泌的，雄蜂和工蜂的幼蟲在第四天起改吃花粉和花蜜的混合物，[2]孵化后經(jīng)21天才成為成蟲。而蜂皇的幼蟲可一直吃蜂王漿到化蛹，孵化后16天即可生育。[3]

蝗蟲、蟋蟀等直翅目昆蟲和蟑螂等少數(shù)昆蟲的性別決定由受精卵中性染色體數(shù)目決定。如雌性蝗蟲有24條染色體（22+XX），雄性蝗蟲有23條染色體（22+X）?；认x在減數(shù)分裂時(shí)，雌蟲只產(chǎn)生一種X卵子，雄蟲可產(chǎn)生有X和無(wú)X染色體的2種精子。雌性為同配性別，體細(xì)胞中含有2條X染色體;雄性為異配性別，但僅含有1條X染色體。與此相似的還有，鱗翅目昆蟲中的少數(shù)個(gè)體，此類昆蟲的雄性有兩條Z染色體，雌性只有一條Z染色體。

二、 性別分化

性別分化是指受精卵在性別決定的基礎(chǔ)上進(jìn)行雌雄性狀分化的過程。在這個(gè)過程中，性別作為一種性狀，主要受遺傳物質(zhì)的控制，但環(huán)境因素和激素等物質(zhì)也在其中起著舉足輕重的作用。

1.光周期影響植物的性別分化

大麻是麻科，屬植物，雌雄異株，是一種典型的異花授粉植物，具有多方面的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。大麻在夏季播種生長(zhǎng)時(shí)，只有正常的雌性或雄性，從秋季到翌年的春季這段時(shí)間內(nèi)，特別是12月里，把大麻播種在溫室里，50%～90%的雌性植株會(huì)逐漸出現(xiàn)性轉(zhuǎn)換，最后完全變成雄性植株。[3]其實(shí)，此類例子在植物中還有很多。如，菠菜是一種雌雄異株的長(zhǎng)日照植物，但如果在給予長(zhǎng)日照后緊接著進(jìn)行短日照，那么在其雌株上可以形成雄花。玉米在短日照條件下可使雄花序上形成雌花，其雄花序的中央穗狀花序發(fā)育成為一個(gè)小的但發(fā)育很好的雌穗（缺少包在穗外面的苞葉） 。[4]其實(shí)，對(duì)植物性別分化有影響的外界因素除光周期以外，還有營(yíng)養(yǎng)條件、激素施用等，在此不作具體介紹。

2.激素影響動(dòng)物的性別分化

牛一般是單胎生，但有時(shí)也可能懷雙胎。牛如果一次懷雙胎，且性別不同時(shí)，生下的雌牛，雖外生殖器基本與正常雌牛相同，但性腺很像睪丸，所以沒有生育能力。引起此現(xiàn)象的原因可能是：①當(dāng)牛的兩個(gè)胎兒的性別不同時(shí)，往往雄性胚胎的睪丸先發(fā)育，并先分泌雄性激素。雄性激素通過絨毛膜血管，可以流向雌性胚胎，從而影響了雌性胚胎的性腺分化，使性別分化趨向間性，從而使雌性個(gè)體失去生育能力;②兩個(gè)不同性別的胚胎細(xì)胞可通過吻合的絨毛膜血管流向?qū)Ψ?，這樣在孿生的雌性胚胎中就會(huì)有XY組成的雄性細(xì)胞。Y染色體在哺乳動(dòng)物中具有強(qiáng)烈的雄性化作用，這樣XY組成的雄性細(xì)胞在雌性胚胎中就可能會(huì)干擾其性別分化，從而造成雌性不育。[3]

三、性逆轉(zhuǎn)

性逆轉(zhuǎn)是指有功能的雄性或雌性個(gè)體轉(zhuǎn)變成有功能的反向性別個(gè)體的現(xiàn)象。其實(shí)，性逆轉(zhuǎn)只發(fā)生在生殖腺性別水平以及由此引起的表型性征的變化，而不涉及染色體性別。在魚類、鳥類、無(wú)脊椎等動(dòng)物中都有性逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象出現(xiàn)。引起動(dòng)物性逆轉(zhuǎn)的因素很多也較為復(fù)雜，如動(dòng)物的生理狀態(tài)、外界環(huán)境以及激素處理等。黃鱔從幼體到成體全是雌性，可是產(chǎn)過一次卵后，卵巢就轉(zhuǎn)化為精巢，變雌為雄，而永遠(yuǎn)不產(chǎn)卵。鳥類雌性生殖腺發(fā)育不對(duì)稱，即只有左側(cè)卵巢發(fā)育，并具功能;右側(cè)卵巢保持在原基狀態(tài)。如果雌雞左側(cè)卵巢發(fā)生病變受到損壞，則右側(cè)未分化的卵巢便轉(zhuǎn)變?yōu)椴G丸，從而變成能生育的雄雞，出現(xiàn)“牝雞司晨”的現(xiàn)象。雞的性逆轉(zhuǎn)只是改變了表現(xiàn)型，未改變其基因型。[3]性逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象同樣可以出現(xiàn)于無(wú)脊椎動(dòng)物中。在某些無(wú)脊椎動(dòng)物中，雌雄同體的狀態(tài)可以持久存在。年齡、食物的改變以及水溫的變化，都可以引發(fā)完全的性逆轉(zhuǎn)。如一種丹螺的幼體落在雌性成體殼上時(shí)發(fā)育為雄體。如果雄體殼上有其他幼蟲著落時(shí)，下面的雄體轉(zhuǎn)變?yōu)榇企w，上面的幼體發(fā)育為雄性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王亞馥，戴灼華.遺傳學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1999：329-330.

[2]劉凌云，鄭光美.普通動(dòng)物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1997：193-297.

[3]劉祖洞.遺傳學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1990：135-141.

[4]潘瑞熾 .植物生理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004：256.

（責(zé)任編輯黃春香）