多数生物体细胞中有一对同源染色体的形状相互间往往不同,这对染色体跟性别决定直接有关,称为性染色体;性染色体以外的染色体统称常染色体。
1.1XY型性别决定
凡是雄性个体有2个异型性染色体,雌性个体有2个相同的性染色体的类型,称为XY型。这类生物中,雌性是同配性别,即体细胞中含有2个相同的性染色体,记作XX;雄性的体细胞中则含有2个异型性染色体,其中一个和雌性的X染色体一样,也记作X,另一个异型的染色体记作Y,因此体细胞中含有XY两条性染色体。XY型性别决定,在动物中占绝大多数。全部哺乳动物、大部分爬行类、两栖类以及雌雄异株的植物都属于XY型性别决定。植物中有女娄菜、菠菜、大麻等。
在哺乳动物的性别决定中,X染色体和Y染色体所起作用是不等的。Y染色体的短臂上有一个“睾丸决定”基因,有决定“男性”的强烈作用;而X染色体几乎不起作用。合子中只要有Y就发育成雄性;仅有X染色体(XO)则发育成雌性。雌雄异株的女娄菜体内,Y染色体携带决定雄性的基因,具有决定雄株的作用。决定雌株的基因大部分在X上,也有一些在常染色体上。但对于果蝇来说,Y染色体上没有决定性别的基因,在性别决定中失去了作用。X是雌性的决定者。例如染色体异常形成的性染色体组成为XO的果蝇将发育为雄性,而性染色体为XXY的果蝇则发育为雌性。
1.2 ZW型性别决定
凡雌性个体具有2个异型性染色体,雄性个体具有2个相同的性染色体的类型,称为ZW型。这类生物中,雄性是同配性别。即雌性的性染色体组成为ZW,雄性的性染色体组成为ZZ。鸟类、鳞翅目昆虫、某些两栖类及爬行类动物的性别决定属这一类型。例如家鸡、家蚕等。
1.3 XO型性别决定
蝗虫、蟋蟀等直翅目昆虫和蟑螂等少数动物的性别决定属于XO型。雌性为同配性别,体细胞中含有2条X染色体;雄性为异配性别,但仅含有1条X染色体。如雌性蝗虫有24条染色体(22+XX);雄性蝗虫有23条染色体(22+X)。减数分裂时,雌虫只产生一种X卵子;雄虫可产生有X和无X染色体的2种精子,其性别比例为1∶1。
1.4 ZO型性别决定
鳞翅目昆虫中的少数个体,雄性为ZZ,雌性为ZO的类型,称为ZO型性别决定。此类型中,雌性产生2型配子,雄性产生单一类型配子,性别比例为1∶1。
2 染色体的单双倍数决定性别
蜜蜂的性别由细胞中的染色体倍数决定。雄蜂由未受精的卵发育而成,为单倍体。雌蜂由受精卵发育而来,是二倍体。营养差异决定了雌蜂是发育成可育的蜂王还是不育的工蜂。若整个幼虫期以蜂王浆为食,幼虫发育成体大的蜂王。若幼虫期仅食2~3天蜂王浆,则发育成体小的工蜂。单倍体雄蜂进行的减数分裂十分特殊,减数分裂第一次,出现单极纺锤体,染色体全部移向一极,两个子细胞中,一个正常,含16个染色体(单价体),另一个是无核的细胞质芽体。正常的子细胞经减数第二次分裂产生两个单倍体(n=16)的精细胞,发育成精子。膜翅目昆虫中的蜜蜂、胡蜂、蚂蚁等都属于此种类型。
3 环境条件决定性别
有些动物的性别,靠其生活史发育的早期阶段的温度、光照或营养状况等环境条件来决定的。比如:海生蠕虫后螠,是一种环节动物,成熟雌虫将卵产在海水中,刚发育的幼虫没有性分化,之后自由生活的幼虫将落入海底,发育成雌虫,但是如果有机会落到雌虫的口吻上,很快下滑经内壁进入子宫发育成雄虫。如果把已经落在雌虫口吻上的幼虫移去,让其继续自由生活,就发育成中间性,畸形程度视呆在雌虫口吻上时间的长短;许多线虫是靠营养条件的好坏来决定性别的,它们一般在性别未分化的幼龄期侵入寄主体内,低感染率时营养条件好,发育成的成体基本上都是雌性,而高感染率时,营养条件差,发育成的成体通常都是雄的;大多数龟类无性染色体,其性别取决于孵化时的温度。如乌龟卵在20~27℃条件下孵出的个体为雄性,在30~35℃时孵出的个体为雌性。鳄类在30℃以下孵化则几乎全为雌性,高于32℃时雄性则占多数;我国特产的活化石扬子鳄,巢穴建于潮湿阴暗的弱光处可孵化出较多雌鳄,巢穴建于阳光曝晒处,则可产生较多的雄性。
4 基因决定性别
某些植物既可以是雌雄同株,也可以是雌雄异株,这类植物的性别往往是靠某些基因决定的。如葫芦科的喷瓜,决定性别的是三个复等位基因,即aB、a+、ab;其显隐关系为aB>a+>ab。aB基因决定发育为雄株;a+基因决定雌雄同株;ab则决定发育为雌株。性别的类型有5种基因型所决定:aBa+和aBab为雄株;a+a+和a+ab为雌雄同株;abab为雌株;纯合的aBaB不存在,因为雌性个体不可能提供aB配子。玉米也可因为2对基因的转变,引起雌雄同株和雌雄异株的差异。(为防止词条有广告信息报错,这里将d变换为b)
5 性反转现象
在一定条件下,动物的雌雄个体相互转化的现象称为性反转。鱼类的性反转是比较常见的,如黄鳝的性腺,从胚胎到性成熟是卵巢,只能产生卵子。产卵后的卵巢慢慢转化为精巢,只产生精子。所以,每条黄鳝一生中都要经过雌雄两个阶段。成熟的雌剑尾鱼会出其不意地变成雄鱼,老的雌鳗鱼有时转变成雄鱼。鸡也有“牝鸡司晨”现象,且可用激素使性未分化的鸡胚转变性别。