第一个基因与温度性交换有关

许多爬行动物的性别由温度决定。“ 遗传学 ”杂志报道的新研究发现了与任何爬行动物的温度依赖性决定相关的第一个基因。捕捉海龟中该基因的变异导致性别比受温度影响的方式的地理差异。了解性别决定的遗传学有助于预测爬行动物如何随着气候变化而发展。

在鳄鱼，短吻鳄和某些蜥蜴和海龟物种中，胚胎可以成为雄性或雌性，这取决于它在卵中所经历的温度。快速的气候变化可能会通过扭曲性别比例来威胁其中一些物种的未来。例如，根据一些估计，下个世纪的温度上升将导致彩龟仅生产雌性。这些物种也可能随着气候变化而发展。生物学家正试图了解这些动物将如何受到全球气温升高的影响并适应这些动物。

但对于如何调节卵巢和睾丸之间温度依赖性切换知之甚少。为了寻找这一过程背后的分子机制的线索，研究负责人Turk Rhen(北达科他大学)及其同事研究了基因如何影响常见鳄龟的性别决定。专注于这种看起来粗犷的北美本地人的优势在于，在为期65天的鸡蛋孵化期间，在短暂的五天窗口内确定性别：温度敏感期。如果在温度敏感期内的孵育温度从“雄性生产温度”(26.5°C或79.7°F)变为“雌性生产温度”(31°C或87.8°F)，所有鸡蛋将孵化成女性。

在之前的工作中，该团队确定了一个基因 - CIRBP-在这种温度变化的24小时内被激活。两天后，已知参与卵巢或睾丸发育的几种基因被激活或抑制。新的研究证实CIRBP是在正确的时间(温度敏感期的早期)和正确的地方(性腺)表达性别。

为了测试这个假设是否正确，研究人员研究了CIRBP基因的DNA序列变异，以及它是否会影响个体龟成为男性或女性的机会。他们发现一些海龟携带的CIRBP略有不同：在序列中的特定位置，四碱基DNA代码中的“A”被“C”代替。

这种变化使基因对温度无反应：基因的“C”版本保持稳定水平，而不是由产雌温度诱导。

携带这种反应迟钝的“C”版本的人比男性更容易成为男性。海龟之间的这种单字母DNA差异可以解释大约四分之一的性别决定温度的遗传变异，这表明CIRBP的激活是指定性别的关键事件。

值得注意的是，这种CIRBP变体可能部分解释了一个关于鳄龟的奇怪事实：来自不同纬度的种群的性别比率对温度的反应不同。例如，如果你从明尼苏达州和路易斯安那州的鳄龟收集鸡蛋并在实验室中在27°C(80.6°F)温度下孵化它们，那么在北方收集的鸡蛋将产生几乎所有雄性，而来自南方的卵将产生大多是女性。这种变化表明该物种的亚种群已经进化并适应其当地气候。

研究小组发现，明尼苏达州北部海龟的“C”型CIRBP比来自明尼苏达州南部250英里的海龟更常见，并且在德克萨斯州更远的南方人群中未检测到。虽然这只是一小部分地点，但趋势与每个人群的性别决定模式一致：“A”版本(使龟更可能是女性)在较低温度下产生雌性的群体中更为常见。

Rhen说，由CIRBP基因(冷诱导型RNA结合蛋白)编码的蛋白质可能参与感知温度并将其转化为发育信号，以触发睾丸或卵巢的形成。来自其他生物的研究表明，这种蛋白质可以通过与特定基因产生的RNA“信息”结合来调节温度依赖性过程。

“ CIRBP似乎在性别决定中起着至关重要的作用，”Rhen说。“引人注目的部分是我们看到多个生物水平之间存在一致的关联：DNA水平的变异会影响基因的激活(表达成RNA信息)，而这又与个体龟是男性还是女性有关。与性别的关联决定了我们是否关注个人或家庭，我们甚至看到人口层面的差异。“

但是CIRBP不是唯一的基因在抢购指定性别重要龟，数据显示。“有一种常见的误解，就是必须有一个”魔弹“基因来决定性别对温度的反应，”Rhen说。“我们的数据表明，多个温度传感器通过共同作用控制性别。我们试图确定该系统的其他组成部分，并确定它们如何相互作用以影响性别。更好地理解这些基因的变异可能有一天可以让我们预测如何爬行动物物种将在新的气候制度下发展。“