温度影响爬行动物性别发育

温度影响爬⾏动物性别发育
命运由什么来决定，性格？态度？观念？习惯？好了，现在再加⼀条温度。

不过这⾥说的不是⼈类，⽽是蛇以外的爬⾏动物们。

科学家发现，相当部分爬⾏动物：鳄类、⼤部分蜥蜴、绝⼤多数的龟鳖类，其性别都由卵的孵化温度来决定。

换句话说，孵化温度决定了⼀只爬⾍的未来命运。

科学家们在养殖实践中总结出了这⼀规律，但长期以来并没有科学实验的证实。

如今，⼀个澳⼤利亚科研⼩组通过对⼀种短命蜥蜴繁殖情况的研究，确认了这⼀点。

科学家指出，这种⽣育规律是⽣物演化的奇妙结果。

相关研究成果发表在近⽇的《⾃然》杂志上。

30年前的⼀个理论
⽣物学家在30年前发现，⼀些爬⾏动物的性别竟然和卵的孵化温度有关。

今天的话题和⼀种俗称“杰克龙”(Jacky dragon)的⼩动物有关。

它的学名叫尖刺髭蜥(Amphibolurus muricatus)，属于蜥蜴⽬鬣蜥科髭蜥属。

这是⼀种⽐较常见的蜥蜴，⽣活在澳⼤利亚东海岸。

与其他蜥蜴不同的是，它们的寿命很短，只有三四年。

在爬⾏动物中，它算得上是⽐较短命的⼀种。

然⽽，有的科学家却偏偏冲着这点找上了杰克龙。

澳⼤利亚悉尼⼤学⽣物科学学院演化⽣物学家赛尼(Rick Shine)及其学⽣、现就读于美国爱达荷州的华纳(D.A.Warner)博⼠早在2004年，就决定对杰克龙的繁殖情况加以观察实验，“我们需要验证出爬⾏动物后代是否由温度等环境因素决定。

”
赛尼的这项研究起因于30多年前的⼀个理论。

1966年，现任教于美国新墨西哥⼤学的⽣物学家⾥克·查尔诺夫教授⾸次发现，普通鬣蜥(Agama agama)的性别竟是由孵化温度决定的。

查尔诺夫发现，当鬣蜥的卵在26℃-27℃环境中，孵出的个体全为雄性；当卵处在29℃环境中，则孵出10%的个体为雌雄。

如果把卵先在⾃然界中孵化⼀两天，然后取回来，再放在29℃环境中继续孵化，结果孵化出的个体性别⽐例为1：1。

这个奇怪的现象迅速引起科学界的关注。

众所周知，哺乳动物和鸟类的性别由受精卵的基因类型决定。

基因复制的过程会产⽣总数相当的雄性和雌性个体。

为什么鬣蜥的性别却由温度⽽不是基因决定呢？下⼀个问题是，究竟哪些动物也任凭温度操纵⾃⼰的命运？
随着研究的进⼀步深⼊，1979年以后动物学家明确提出，某些爬形动物的性别由异型性染⾊体决定，即由基因决定受精卵发育为雄性或雌性个体。

这就揭⽰了某些爬⾏动物性别决定机制与鸟兽类的相似，由异型性染⾊体决定。

例如蛇类，以及动胸龟科中的沙⽒麝⾹龟(Staurotypus salvinii)，它们都具异型性染⾊体，雄性为XY型，雌性为XX型。

不过，对另⼀些爬⾏动物的分析结果发现，其中相当部分不存在有异型性染⾊体———鳄类、绝⼤多数龟和某些壁虎。

它们的性别也受制于孵化温度吗？
1980年，美国得克萨斯州⽴⼤学的研究者吉姆·布尔提出了⼀个理论，并将其写进《性别决定机制演化》⼀书中。

布尔指出，某些环境因⼦，特别是孵化温度对未发现异型性染⾊体的爬⾏动物起决定性别作⽤。

布尔等研究者还对三种图龟在不同孵化温度时性别⽐及孵化时胚胎死亡数进⾏研究，结果证实温度影响图龟与彩龟的性别⽐。

进⽽，查尔诺夫及布尔教授将这种现象命名为“环境性别决定”，并指出这不是⼤⾃然怪异⾏为的结果，相反，他们认为在特定温度下孵化的雄性或雄性幼仔具有演化优势，⽐如可能优化后代数量
此后，科学界便希望通过更多的实验证明这个理论。

⽽今，赛尼等研究⼈员就找到了⼀个实证，并称找到了演化⽣物学的“圣杯”。

相关研究成果发表在近⽇的《⾃然》杂志上。

杰克龙的⽣育之谜
短命的研究对象——杰克龙的性别确实与孵化温度有关。

这不是暂时出现的个别现象。

事实上，在赛尼之前，就已经有科学家试图证明查尔诺夫和布尔理论的正确性了。

1996年，有研究⼈员对中华鳖(Trionyx Sinensis)的性别控制进⾏了较为详细的研究。

实验结果证实，中华鳖的性别也是由孵化温度决定的，⽽不是由异型性染⾊体决定的。

在24℃条件下孵化，新⽣个体中的雌性⽐率⾼达96%，如果在32℃条件下孵化，新⽣个体的雌性⽐率就降到了12%，但雄性⽐率就达到了顶点88%。

在这两个温度之间的范围内，随温度升⾼，雌性率逐渐降低，⽽雄性率逐渐升⾼。

在29℃(±015℃)条件下孵化，新⽣个体的雌雄性⽐率接近1：1。

不过由于受到条件限制，研究⼈员未能对中华鳖在33℃、34℃及35℃条件下的孵化情况作进⼀步观察，因此也就⽆法得知雄性⽐率是否会随着孵化温度的继续升⾼⽽提⾼。

因此，中华鳖如同未发现异型性染⾊体的其他动物⼀样，其性别是由孵化温度决定的，⾄于温度是如何影响未分化性腺的原始⽣殖细胞，分化为精原细胞还是卵细胞，以及温度决定性别是否有⼀个易感期等问题，则有待进⼀步研究。

然⽽对于这些研究成果，赛尼还是不满意。

早在2004年，赛尼就动了念头想要揭开更多关于爬⾏动物性别与温度环境之谜，“然⽽要证明这⼀理论却⼗分困难”。

爬⾏动物中⼤多数已知的性别由环境决定的物种的⽣命周期均超过60年，因此，它们到达性成熟的时间很晚。

以此⽬前科学家了解到的情况，⽆法了解“环境性别决定”是个短暂的现象还是物种整个⽣命周期中的普遍现象？
现在的关键问题是，如何找到⼀个⽣命周期稍微短⼀些的物种，以便对其整个⽣命周期中所拥有的后代数量进⾏估算。

“为此，我们需要找到⼀种寿命相对较短的物种，它没有异型性染⾊体。

”
这个物种就是杰克龙。

它不到⼀年就可以达到性成熟，并开始繁育后代。

从2004年开始，赛尼等研究⼈员开始了为期三年的研究，为的就是希望能掌握其整个⽣命周期的规律。

2004年，杰克龙处于第⼀个孵化期。

实验中，只有两只雌杰克龙产下了后代(共8个卵)，其中在低温(23℃—26℃)和⾼温(30℃—33℃)条件下，孵化出的都是雌性个体，⽽在介于这两个温度之间的条件下则可以孵化出雄性。

2005年春天是杰克龙第⼆个产卵期。

这时杰克龙个体已长⼤成熟，总共下了58个卵，其中16个被孵化出来。

孵化出的新个体性别⽐例与第⼀年的结果相似。

进⽽，研究⼈员在第三年的孵化实验中也发现了类似的结果。

“这个结果完全符合查尔诺夫—布尔模式。

”赛尼相信通过对杰克龙整个⽣命周期的观察，温度决定性别⼀说，在他那得到了“毫不含糊”的证明。

此外，赛尼等研究⼈员还发现个体⼤的杰克龙更容易孵化出后代。

全球暖化导致性别失调
卵在⾃然条件下的孵化温度正逐渐提⾼，这可能使它们性别⽐例严重失调。

正如查尔诺夫和布尔指出的，温度决定性别不是⼤⾃然怪异⾏为的结果，⽽可能优化后代数量，赛尼通过⾃⼰的实验证明了这点。

在同时展开的实验中，赛尼等研究⼈员还对⽐了⾃然孵化温度和⼈⼯孵化温度下，个体的存活率，以验证后代的数量是否达到最优化。

为此，研究⼈员采⽤激素⼿段刺激杰克龙排卵并孵化出后代。

在进⼀步的研究中，他们发现⾃然孵化的雄性杰克龙在交配和传宗接代⽅⾯的能⼒是⼈⼯孵化个体的5倍到10倍，⽽⾃然孵化的雌性在传宗接代⽅⾯的能⼒是⼈⼯孵化个体的4倍到5倍。

“所以，孵化温度使每个性别的繁殖成功率达到最优化，⽽且，从本质上讲能产⽣正如查尔诺夫和布尔所预测的性别。

”赛尼表⽰，研究⼩组的数据同“查尔诺夫—布尔模式”匹配得如此漂亮，着实让他⼤吃⼀惊。

赛尼研究成果⼀经发表，30多年前提出此理论的布尔也发来了电⼦邮件，祝贺他证明了这⼀理论。

北京动物园两栖爬⾏动物馆的技术员乔轶伦很能理解研究⼈员的这种惊喜之情：“温度对性⽐的影响作⽤，在现在全球变暖的趋势下显得尤为重要。

”在平⽇的饲养中，乔轶伦等⼈借助温度决定性别的理论与实践经验，控制着北京动物园内各种爬⾏动物的性别。

在长期的爬⾏动物饲养、繁育实践基础上，乔轶伦总结出温度影响爬⾏动物性别的三种情况。

第⼀类，当受精卵孵化温度较⾼时，多发育为雄性个体；反之，则多发育为雌性个体。

这⼀情况多见于蜥蜴类。

如豹斑壁虎(Eublepharis macularius)的受精卵在32℃-33℃时，⼤多发育为雄性个体，⽽处在24℃-27℃时，则多发育为雌性个体。

第⼆类，与第⼀种类型相反，受精卵孵化温度较⾼时，多发育为雌性个体；反之，则多发育为雄性个体。

这⼀情况多见于龟类。

例如，欧洲池龟(Emys orbicularis)的受精卵在30℃时，多发育为雌性个体，处在24℃-28℃时，多发育为雄性个体。

还有⼀种中间类型，当受精卵处在孵化温度范围中等⽔平时，多发育为雄性个体，如果处在孵化温度范围内偏⾼与偏低时，发育为雌性个体的可能性较⼤。

例如⽇本壁虎，当受精卵处在孵化温度中等⽔平28℃时，多发育为雄性个体，如果处在24℃与32℃时，皆发育为雌性。

乔轶伦解释说，这些分类结果来源于饲养经验，科学家也在通过实验⽅法对其进⾏过证明。

现在，这种现象确实有很⼤的研究价值。

那些没有异型性染⾊体的爬⾏动物在⾼温下会繁育出单⼀性别的后代。

那么，在全球变暖的⼤环境下，它们的卵在⾃然条件下的孵化温度正逐渐提⾼，这可能使某些爬⾏动物的性别⽐例严重失调，并进⼀步影响该物种的繁衍。

当然，我们也可以采取⼈⼯孵化的⽅法来控制物种的性别。

然⽽，赛尼等⼈的研究却带来⼀个不好的消息，那就是⾃然孵化的后代在传宗接代⽅⾯的能⼒，明显要⽐⼈⼯孵化的强。

乔轶伦指出，相关研究可能会影响到这类爬⾏动物的保护⼯作。