鉴定出蜜蜂和蚂蚁的性别决定基因

地球上的大多数物种都以两种生物性别存在,雄性和雌性之间的基因交换对于它们的生存至关重要。然而,真正决定个体发育成雄性还是雌性的因素在不同物种之间存在很大差异。

来源:英国物理学家网首页
正在交配的雄性和雌性红梅森蜂。图片来源:玛丽·路易丝·哈斯肯斯。

地球上的大多数物种都以两种生物性别存在,雄性和雌性之间的基因交换对于它们的生存至关重要。然而,真正决定个体发育成雄性还是雌性的因素在不同物种之间存在很大差异。

人类的性别是由 X 和 Y 染色体决定的:带有 XY 的个体成为男性,而带有 XX 的个体成为女性。 Y 染色体上的单个基因 SRY 充当触发男性发育的开关。

单基因

然而,对于许多其他物种来说,其机制完全不同。在蜜蜂、黄蜂和蚂蚁等昆虫中,性别是通过称为单倍二倍体的系统决定的,该系统存在于大约 12% 的动物物种中。在这种性别决定机制中,雌性由受精卵发育而来,拥有两套染色体,而雄性则由未受精卵发育而来,仅拥有一套染色体。

蜜蜂

二十多年前,研究人员在蜜蜂中发现一种名为 csd 的基因控制着这一非凡的过程。携带两种不同版本 csd 的个体发育为女性,而那些只携带一种版本的个体则发育为男性。然而到目前为止,尚不清楚其他 20,000 种蜜蜂是否使用相同的基因开关。

为了揭开这个谜团,乌普萨拉大学的马修·韦伯斯特 (Matthew Webster) 的研究小组对红梅森蜂 (Osmia bicornis) 的整个基因组进行了测序,红梅森蜂是欧洲各地花园蜜蜂旅馆中常见的常见物种。他们仔细筛选了数百个巢穴,以识别异常体型巨大的雄性——携带两个相同性别决定基因拷贝的稀有个体。

通过比较他们的基因组,他们能够查明负责该物种性别决定的基因的确切位置。他们的研究结果发表在本周的《公共科学图书馆·生物学》杂志上。

已发布 PLoS 生物学
  • 飞行中的红梅森蜜蜂。图片来源:吉尔斯·圣马丁
  • 红梅森蜂。图片来源:蒂姆·沃福克。
  • 分子机制