科学家发现一只产卵的雄性鸟

性别逆转在野鸟中可能比我们想象的更普遍。
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澳大利亚昆士兰州麦克道尔市渡鸦街保护区的笑翠鸟。图片来源:Joshua Prieto/SOPA Images/LightRocket/Getty Images。

对于野生的鸟类来说,性别逆转的普遍性可能比鸟类学家最初认为的要高。一项针对五个物种、约 500 只鸟类的新研究发现,高达 6% 的鸟类具有一种生物性别的生理特征,但基因构成却是另一种性别。在其中一个案例中,一只基因上为雄性的笑翠鸟出现了输卵管扩张。科学家们唯一的可能结论是什么?这只雄性鸟类最近下了蛋。

“这表明,野鸟的性别决定比我们想象的更具流动性——并且可以持续到成年,”澳大利亚昆士兰州阳光海岸大学的行为生态学家、鸟类学家和进化生物学家Dominique Potvin表示。Potvin 也是该研究的合著者,该研究于 8 月 13 日发表在《Biology Letters》杂志上

并非一成不变

性别逆转在鱼类、两栖动物和爬行动物中已广为人知。然而,在野生的鸟类和哺乳动物中很少有记录。 在人类中,携带 XX 染色体的人通常会发育成女性。携带 XY 染色体的人通常是男性。然而,决定生物性别的主要是那些染色体上的基因(而不是染色体本身)。例如,Y 染色体上的 SRY 基因是通常会启动哺乳动物雄性发育的基因。

基因的细胞逐个表达方式也很重要。鸡、斑马鱼果蝇的个体细胞都有自己的性别身份。这种身份是基于细胞携带或表达的基因,而不是受整体激素水平的影响。如果不同的细胞具有不同的染色体组,这可能导致动物被称为雌雄同体,表现出雄性和雌性特征。

在人类中,间性这个词用来描述一种不完全符合严格的男性-女性二元划分的身体。通常,是指出生时就具有不典型男性或女性特征,或者在青春期自然发育出这些特征的人。间性人出生时就具有不被认为是典型女性或男性特征的性别染色体、外生殖器或内部生殖系统。 美国间性学会估计,每 1500 到 2000 例出生中有 1 例被认为是间性,但这是一个难以精确统计的数字。

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DNA 并非总是能讲述完整的故事

研究涵盖了五种鸟类:澳洲乌鸦(Gymnorhina tibicen)、笑翠鸟(Dacelo novaeguineae)、凤头鹦鹉(Ocyphaps lophotes)、彩虹吸蜜鹦鹉(Trichoglossus moluccanus)和鳞胸吸蜜鹦鹉(Trichoglossus chlorolepidotus)。这些鸟类此前在昆士兰州东南部野生动物医院接受过伤病治疗,并在死亡后接受了检查。研究团队识别了它们的生殖器官,然后对其 DNA 进行了检测以确定其基因性别。

性别逆转的鸟类被分为三类:具有完全雌性表型(即生物体所有可观察到的特征)的基因雄性;具有完全雄性表型的基因雌性;以及表现出睾丸和卵巢特征组合的鸟类。

“一个关键的发现是,92% 的性别逆转鸟类是基因雌性但拥有雄性生殖器官,”Potvin 说。“我们还发现了一只基因雄性的笑翠鸟,它具有繁殖能力,有大的卵泡和扩张的输卵管,表明最近有产卵行为——这就是我们提到的会下蛋的雄性鸟类朋友。”

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一只在悉尼港附近树上觅食的彩虹吸蜜鹦鹉。图片来源:Saeed Khan/AFP/Getty Images SAEED KHAN

此外,两只基因雌性的凤头鹦鹉同时拥有睾丸和卵巢生殖结构

种群中存在性别逆转个体可能会影响鸟类的繁殖成功。对于像南极洲帝企鹅这样的受威胁物种来说,一个糟糕的繁殖季节可能意味着严重的麻烦。

“这可能导致性别比例失衡、种群数量下降、求偶偏好改变,甚至种群衰退,”该研究的合著者、生物学家兼鸟类学家 Clancy Hall 补充道。

性别模糊的鸟类也对识别鸟类性别的传统方法提出了挑战。这些方法包括基因标记、羽毛(例如雄性孔雀拥有更华丽的羽毛来吸引配偶),或行为。

“在许多研究领域,明确识别个体性别和生殖状况的能力至关重要,”Hall 说。“我们现在已经确定,DNA 证据并不总是能反映推测的性别。鸟类研究人员经常从小块血液或羽毛中采集 DNA 样本,并根据显示男性或女性的结果做出决定,但这实际上可能高达 6% 的情况下是错误的。”

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凤头鹦鹉原产于澳大利亚。图片来源:Arterra/Universal Images Group/Getty Images。 Philippe Clément

寻找线索

根据该研究团队的说法,这些鸟类性别逆转的原因尚不清楚。需要更多的研究来更好地了解环境触发因素。这类因素在自然界并非闻所未闻。例如,温度会影响埋在沙子里的海龟幼龟的性别,较低的孵化温度会产生更多雄性幼龟,而较高的温度会产生更多雌性。

对于鸟类来说,环境中的高应激激素或内分泌干扰化学物质可能正在影响鸟类的性别发育。早期研究发现在靠近污水处理厂的昆虫中存在内分泌干扰化学物质,而这些昆虫会被鸟类食用。另一项研究发现,接触这些化学物质的雄性欧椋鸟会发出更长、更复杂的歌声,但免疫系统会受损。

研究中具有繁殖能力的基因雄性笑翠鸟被发现在城市和农村区域之间的地带,内分泌干扰化学物质可能在此处积累。

尽管鸟类性别逆转的原因尚不清楚,但该研究为理解澳大利亚众多鸟类中的这种现象奠定了基础。关于雄鸟和雌鸟数量的更准确数据,以及性别逆转在种群中所起的作用,也应有助于对最濒危物种的保护研究。

“了解性别逆转如何以及为何发生,对于保护和提高鸟类研究的准确性至关重要,”Potvin 说。

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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