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[龜類] 你以为只有温度控制性别?孵化垫材的湿度也会影响爬行动物的性别!



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前段时间有一则新闻十分抓人眼球:美澳两国的科学家发现:出生在在澳大利亚大堡礁北部岛屿上的绿海龟几乎全是雌性!雌性率高达97%-100%!不仅在澳大利亚,美国佛罗里达东南沿海地区出生的绿海龟竟然也有相似的性别比例。





这种现象很可能是因为全球气候变暖引起的。海龟没有性染色体,它们的性别是通过孵化环境的温度决定的。孵化温度越高,雌性的比例就越高。这也警示着全球人类,人类活动导致全球气候变暖,如果不采取积极行动控制这一趋势,地球上的很多生物将踏入濒危行列。





气候影响了海龟的性别,除了温度之外,湿度能够通过改变蛋所在的“微环境”,从而间接影响爬行动物的性别。





佛罗里达大西洋大学的学者们在学术杂志Zoology上发表文章,首次向揭示湿度是如何控制巴西龟的早期胚胎发育和性别比例。





蛋的发育是一个十分精妙的过程。一开始时蛋里只有一团未分化的细胞,各类器官也都没有形成。想让这团细胞稳而不乱地发育成一个完整的个体需要有恰当温度、湿度、盐碱度还要有流通的空气。





要检测龟蛋的性别首先要了解巴西龟早期胚胎发育的状况。龟的胚胎发育大致可以认为划分为27个阶段,当胚胎发育到22阶段时性别就基本上确定了。但龟在22阶段时只有初步的雏形,没法通过肉眼辨别它们的性别。因此只能通过一些分子标记来间接反映性别。





Sox9是所有海龟和淡水龟中控制睾丸发育的关键基因,如果能在早期胚胎中检测到Sox9的表达,就能够说明这只龟是雄性。





掌握了这种方法之后,研究人员把巴西龟的龟蛋放在不同的温度和不同湿润度的垫材上孵化,每隔一段时间纪录龟蛋的大小、尺寸、重量,最后检测蛋的性别。结果显示:龟蛋在更冷和更湿的环境中发育得更慢;孵化材料越湿,蛋吸收的水分就越多。在温度最低、孵化材料最湿润的条件下孵出来的雄性率高达100%,而温度最暖、孵化材料最干燥的条件下孵出来的雄性率只有42%。


那么,孵化垫材的干湿程度为什么能够影响性别比例呢?研究人员测量了不同干湿程度下垫材的温度,发现含水量会导致孵化垫材的温度异于空气温度。含水量约多,垫材与蛋之间形成的微环境温度就会越低。千万别小看了微环境的温度变化,垫材湿润时,微环境的温度比空气温度要低2-3摄氏度。


研究人员还发现,在胚胎发育的早期(16阶段之前),温度是决定胚胎发育的关键,它即决定了性别,又影响了发育速度;但在胚胎基本成型之后(22阶段之后),水分就成为了胚胎发育的关键,胚胎需要从外界汲取水分以生长,同时还需要更多的水分进行物质交换,因此这个时候的孵化垫材水分越多,蛋就会越加吸水,重量变得更重。





这项研究的意义在于:它首次解释了垫材湿度是如何调控爬行动物的性别,以及水分对龟类胚胎各个阶段发育的重要性。从此人们认识到,除了全球气候变暖外,一些极端气候现象,如长期大雨、台风、旱灾等同样能够影响爬行动物的性别,这对人类积极应对气候变化、保护珍惜爬行动物有重要意义。


原來動物界還有這麼多學問呢!





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