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性别的奥秘

1986 年第 6 期 · 知识窗 · 李健新
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  在新生命诞生的瞬间   一群精子,摆动着它们纤长的尾巴,游近一个卵子,其中的一个用它头部的某些特殊物质,溶破卵子厚厚的外膜后,钻进去,一直钻到卵子的细胞核。当精子与卵子的细胞核碰撞,汇合的瞬间,一个新生命便诞生了。此后的发育成长,以至成熟衰老,便如同上了轨道的列车,直驶终点。   这个新生命是属于雌性的还是雄性的?在它诞生之时,这一点也就同时被决定了,那决定性别的无情力量在于这新生命的前身:精子和卵子的精微结构之中。   要窥破其中的奥妙,并非难事,生物学家们把某种哺乳动物的一些细胞放在玻璃片上,然后滴上一点特殊的染料在显微镜下观察,便可以看到细胞核中的一些形状各异的小东西被染上了颜色,其形状有的如扁豆,有的似木棍,也有的像枝杈,形形色色,大小不同,它们便是举足轻重的染色体,决定生物体特性的遗传基因就在这些小东西里边。每一种生物,染色体均有定数,差错不得。如果观察的是正常人体的细胞,一定可以数到46条染色体。它们两两成对,一定是23对。如果拍成显微照片适当放大以后,还可以把照片上的染色体一条条剪下来,一对对排好。最后的那一对,即第23对,决定性别的遗传基因就在这一对上。如果这一对是相同的两条大个子染色体,这人必是女性。这大个子染色体称为X型染色体。在男性第23对染色体必是一条为X型,另一条却是个子比较小的Y型染色体。Y型染色体上面带的某些遗传基因,导致男性特征的产生。到这里男女有别的奥妙露出端倪了(见图)。   上述即为动物界中最普遍、最常见的决定性别的方式,称为X—Y型性染色体决定。所有的哺乳动物、某些鱼类、两栖类动物、昆虫以及很多雌雄异株植物,均由这种方式决定性别。   由一对性染色体决定性别的,还有另一种形式:Z—W型性染色体决定。包括鸡在内的鸟类动物、某些两栖类动物以及鳞翅目昆虫就是这样。这里的情形跟X—Y型的正好相反,而是雌性动物产生的卵子有两种类型,一种带有Z型染色体,另一种带有W型的。雄性动物产生的精子,却全是带Z型染色体的。精卵结合的结果,若带有W型染色体的,则长成雌性个体;若两条全是Z型的,则长成雄性个体。   宏观上雌雄个体如此显著的差异,竟是由如此精微的小东西——性染色体决定的,不由人不佩服大自然的巧妙安排。   特殊的性决定   一只蜂王向高空疾飞而去,一群雄蜂在后紧相追随,不时有雄蜂因体力不支而落伍,最终,蜂王便与其中一只最健壮、飞得最快的雄蜂交配。雄蜂把大量精子无偿赐予蜂王后,便终结了自己的生命。蜂王把足够一生使用的精子存于体内,便飞回巢中,在工蜂们的簇拥下,开始了它的生儿育女的使命。   蜂王、雄蜂和工蜂是蜜蜂王国里的三种成员,它们的性别决定方式颇为奇特,既与染色体的数目有关,又与出生后所吃的食物有关。整个王国中,蜂王是唯一的具有生育能力的雌性个体,它的体细胞核中有32条染色体,它产生的卵子含有16条染色体,卵子在成熟的过程中,经过储存有精子的地方时,大部分都受了精,但也有少数不受精而直接产出。这些不受精的卵子便发育成为雄蜂,雄蜂的细胞核里只有16条染色体。雄蜂生来就是只吃不干活的懒虫,它的唯一功能是一生一次的交配,这种不受精而能发育成生命个体的现象,毕竟是不多见的。大多数受过精的蜂卵孵成幼虫后,由巢里的工蜂负责喂养,开头三天,工蜂们给幻虫吃的都是蜂王浆,三天之后,一般改喂花粉和蜂蜜,这些幼虫将来就发育成为工蜂,只有始终用蜂王浆喂养的幼虫,才能发育成为蜂王。从本质上来说,工蜂和蜂王都是一样的雌蜂,只是因食物不同而发育成为不同的个体。工蜂虽说体细胞和蜂王一样有36条染色体,但它们的个子远不及蜂王大,而且没有生育能力,是蜂王国里的劳动者。人们称工蜂为亚雌性昆虫。三种成员的性别既由染色体的数目决定,又与喂养的食物有关。   海洋里生长着一种小小的蠕虫后 ,它们的性别决定完全是碰运气的,比蜜蜂的性决定更为奇特。后 的雌虫和雄虫差别极大,雌体如同一粒花生,一端长出长长的口吻,口吻的末端有分叉。雄体则要小得多,没有长口吻,最有意思的是雄虫生活在雌虫的子宫里,有如寄生虫一般。后 把幼虫产在海水里,当幼虫自由自在地在海水里游泳时,性别为中性。若幼虫落到海底,长大则成为雌性,具有生殖能力。若幼虫落在雌虫长的口吻末端,则要长成为小个子的雄虫。此现象虽奇特,但也有其科学道理,据生物学家研究,在雌性后 的口吻上,有一种激素,能促使落在口吻上的幼虫发育成为雄虫。   乌龟和鳄鱼的性别亦颇有趣,它们竟然是由卵孵化时的温度决定的。前不久,法国生物学博士皮奥先生发现,摩尔龟的蛋既可以长成雌性龟,也可以长成雄性龟。当温度低于27.5摄氏度时,孵出的则是小雄龟;当温度高于29.5摄氏度时,孵出的则是小雌龟;如果温度介于两者之间,则孵出来的有雌有雄。因为外界温度是不断变化的,所以龟仔有雌有雄。经过进一步研究,皮奥博士发现了这一奇怪现象的更为深入的原因。温度对于乌龟的雌激素和雄激素的合成有直接影响,当温度低于27.5摄氏度时,雄性激素起主导作用,则孵成雄龟。当温度高于29.5摄氏度时,雌性激素起主要作用,便孵成雌龟。   英国皇家大学和美国洛克菲勒野生动物协会的动物学家们,发现鳄鱼的性别决定也是跟温度有关的,但与乌龟相反,温度高时孵出的小鳄鱼为雄性,温度较低时孵出的小鳄鱼为雌性。   动物学家们曾收集了500个密西西比美洲鳄鱼蛋做试验,他们将蛋分成6组,分别在26、28、30、32、34、36摄氏度孵化。美洲鳄幼仔出壳,需要65天,科学家们在60天时,将蛋取出解剖,用显微镜观察鉴定性别。实验结果,表现出明显的规律性。在34、36摄氏度孵化的两组蛋全部孵成了雄性;而温度为26、28、30摄氏度的三组全部孵成了雌性;温度32摄氏度的一组,孵出的85%是雌性,15%是雄性。这项实验设计周密,具有说服力。科学家们进一步的实验还证明,性别的决定关键是在孵化的第二至第三周之间的温度。   依据上述事实,科学家们推测,曾经在地球上横行一时的恐龙,其灭绝原因有可能和性别平衡被破坏有关,恐龙与龟、鳄同属爬行类,极有可能也有相同的性别决定方式,当地球温度出现某种突然变化时,使后代趋于同一性别而失去了繁衍种族的能力。
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