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生物決定性別的方式,可謂千變萬化。Nasonia 屬於金小蜂科(Pteromalidae),是最近研究愈來愈多的昆蟲。它們的性別決定是看染色體套數,沒受精是 1 套的男生,受精是 2 套的女生。

A chimeric gene paternally instructs female sex determination in the haplodiploid wasp Nasonia

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寄生蜂 Nasonia vitripennis 的女生,與男生情慾交流後不會馬上受精,會先把精子存起來;幾天後假如受精,便會發育為配備 2 套染色體的女生。不過也可能不受精,就會直接發育為只有 1 套染色體的男生。

 

然而,Nasonia 的 2 套染色體,遺傳上彼此沒有差異,所以不會是像智人這樣,靠著只存在 Y染色體上的性別決定基因調控。

 

Nasonia 狀況是同一個性別調控基因,母體把它抑制住,因此只有 1 套來自母體的染色體時,基因會被抑制,讓個體男性化。而男體維持基因表現,所以 2 套染色體的個體,其中一套一定來自基因會表現的爸爸,令個體發育女性化。

 

簡單說就是,後代只有媽媽的染色體會變成兒子;獲得來自爸爸(以及媽媽)的染色體會發育成女兒。

 

這個論文想要找到決定性別的基因。目標基因的差異應該在於表現或不表現,於是論文比較受精後幾個小時,女生與男生胚胎的 mRNA 表現量,偵測到 2 個基因:traLOC103317656 表現量明顯提升。

 

tra 全名是 transformer 變形金剛,在昆蟲世界中是常見的性別決定基因,不過通常比較下游,會受到上游影響。

 

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LOC103317656 會是變形金剛的上游嗎?以表現時間來看,這個基因在產卵後 2 到 3 小時開始表現,4 到 5 小時達到高峰,6 到 7 小時下降。而變形金剛在產卵後 6 到 7 小時達到高峰。 因此,LOC103317656 確實先達到高潮,變形金剛隨後。

 

看起來應該就是這個基因沒錯,論文將 LOC103317656 命名為 wasp overruler of masculinization 胡蜂男性化統治者(?),簡稱「wom」。

 

另一個實驗,用 RNA interference 抑制男性化統治者基因表現,結果男性化統治者和變形金剛的表現都降低,而且即使有 2 套染色體,仍然發育為有生殖能力的正常男生。 不過假如抑制變形金剛,男性化統治者則不受影響。這證實男性化統治者確實位於變形金剛的上游,控制下游的變形金剛。

 

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比對親戚們發現,男性化統治者是相對新誕生的基因,只在幾種 Nasonia 及其近親 Trichomalopsis 存在。因此這套性別調控方式,應該不會太古早。 

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新聞稿:

Wageningen researchers discover why wasp fathers are only able to have daughters and not sons

 

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