性染色体的发现有段传奇故事

时间：2021-01-06 08:48 | 栏目：第2节基因在染色体上 | 点击：次

性别是生物最明显的相对性状，绝大多数生物都有雌性和雄性的个体区别，其中许多生物的性别是由性染色体决定的。在二倍体生物的体细胞中，染色体是成对存在的，绝大部分同源染色体是同形的，即形态、结构和大小等基本相似，称为常染色体；有一对形态、结构、大小和功能不同的染色体，与性别决定有关，这对染色体称为性染色体。

性染色体的发现主要源于对昆虫的研究。1890年德国细胞学家亨金(H. Henkin, 1858—1942 ) 用半翅目的昆虫红蝽(Pyrrhocoridae)做实验，发现减数分裂时精母细胞中含有11对染色体和1条不配对的单条染色体，在减数分裂I时，它移向一极，亨金无以为名，就称其为X染色体。后来在其他物种的雄性个体中也发现了X染色体。1902年，美国生物学家麦克朗(C. E. McClung, 1870—1946 )在蝗虫和其他直翅目昆虫中发现了一种与性别相关的特殊染色体，称为副染色体。1905年，美国细胞学家威尔逊观察到一种半翅目昆虫(Proteror )雌性的体细胞有12条染色体，而产生的卵细胞中有6条染色体；雄性的体细胞中有11条染色体，而产生的精子有两种，一种有6条染色体，另一种只有5条染色体。威尔逊将与性别有关的染色体表示为X,缺少它则表示为O。精子的染色体类型就有两种，一种是X型，另一种为O型，而卵细胞均为X型。受精后产生的后代，X0为雄性，XX为雌性。同年，美国生物学家史蒂文斯(N. M. Stevens, 1861一1912)发现拟步行虫属中黄粉虫(Tenebrio tnolitor)雌雄个体的体细胞染色体数目相同，但雄性的体细胞中有两条染色体大小不同而无法配对，其中一条在雌性的体细胞中也有，但却是成对的。史蒂文斯将雄性独有、无法配对的这条染色体称为Y染色体，并推论性别决定的基础在于是否存在Y染色体。1908年，史蒂文斯又发现了果蝇的性染色体为XY型，即精母细胞中除有一条X染色体之外，还有一条和它同源的Y染色体。史蒂文斯和威尔逊根据异型染色体的存在及其与性别的相关性，分别发现了性染色体，后人众多的实已证实他们的推论是完全正确的。 1914年，塞勒（J. Seiler ）证明了在雄蛾中染色体都是同型的，而在雌蛾中有一对异型染色体。这些异型染色体的存在和性别有着相关性，个体的性别是由这些染色体所决定的，科学家将之称为性染色体。

性染色体的构型不止XY型，还有ZW型、X0型、Z0型三种类型。XY型性别决定较为普遍，很多雌雄异株植物（如杨、柳、大麻等），很多昆虫，某些鱼类、两栖类，所有哺乳类的性别决定都属于XY型。在高等生物中，随着X染色体和Y染色体的进一步分化，Y染色体在性别决定中起主要作用，而X染色体似乎不起作用，受精卵中只要有Y染色体，就发育成男性，若无Y染色体则发育成女性。在哺乳动物和一些雌雄异株的植物中，X与Y染色体在性别决定中的作用与人类相似。但在另一些生物中，X染色体和Y染色体在性别决定中的作用与包括人类在内的哺乳动物相反，即性别取决于X染色体。因此在一般情况下,X染色体的数目就决定了性别发育的方向。例如，果蝇的性别决定机制和哺乳动物不同，果蝇X染色体上有许多雌性基因，而雄性基因则在常染色体上不在Y染色体上。因此，果蝇的性别不是取决于是否存在Y染色体，而是取决于性指数，性指数是指X性染色体数与常染色体组（A）数的比值。当X/A=l时为正常雌性或多倍体雌性，当该比值大于1时为超雌性；X/A=0.5时为正常雄性或多倍体雄性，小于0.5时为超雄性；当该比值为0.5〜1.0时，则表现为中间性（表2-2）

表2-2果蝇的染色体组成与性别类型

卵细胞	精子	受精卵	x/A	性别
A+X	A+X	2A+2X	1.00	二倍体雌性
A+X	A+Y	2A+X+Y	0.50	雄性
A+2X	A+X	2A+3X	1.50	超雌性（死亡）
A+2X	A+Y	2A+2X+Y	1.00	二倍体雌性
2A+X	A+X	3A+2X	0.67	中间性（不育）
2A+X	A+Y	3A+X+Y	0.33	超雄性（死亡）
2A+2X	A+X	3A+3X	1.00	三倍体雌性
2A+2X	A+Y	3A+2X+Y	0.67	中间性（不育）

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