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哺乳动物的性别由XY染色体系统决定，鸟类由ZW系统决定，而许多爬行动物（包括科莫多巨蜥、部分龟类、鳄鱼）的性别由孵化温度决定——这被称为温度依赖型性别决定（TSD）。 然而，TSD的分子开关长期成谜：温度如何被感知？哪些基因被激活？最新研究（可能发表于 Science 或 Nature）通过基因组学与功能实验，在科莫多巨蜥及相关蜥蜴中鉴定出决定性别的关键基因——可能为 PARP1 或 KDM6B 的同源基因，它们在特定温度下通过表观遗传修饰启动雄性/雌性分化通路。本文综合TSD研究历史、分子机制与演化意义。

一、爬行动物性别决定的两大模式

• 基因型性别决定（GSD）：如哺乳动物（XY）、鸟类（ZW），性别由性染色体决定，与温度无关；

• 温度依赖型性别决定（TSD）：如部分龟鳖、鳄鱼、蜥蜴（包括科莫多巨蜥），孵化温度决定性别（高温出雌/雄或低温出雌/雄因物种而异）。

二、TSD的“温度传感器”之谜

数十年来，科学家推测温度通过以下途径影响性别：

1. 钙离子通道：温度改变膜流动性，影响钙内流；

2. 表观遗传修饰：温度影响DNA甲基化、组蛋白修饰，调控性别相关基因（如 Sox9、Foxl2）的表达；

3. 选择性剪接：温度影响转录因子活性，改变基因剪接模式。

三、最新发现：决定性别的“隐藏基因”

候选基因1：PARP1

• 在鳄鱼与龟中，高温激活PARP1（多聚ADP核糖聚合酶1），通过修饰组蛋白调控 Sox9 启动子，决定雄性发育；

• 低温时 Sox9 不表达，转向雌性通路（Foxl2 激活）。

候选基因2：KDM6B

• 编码组蛋白去甲基化酶，通过去除H3K27me3抑制标记，激活雄性/雌性关键基因；

• 在红耳龟中，温度影响 Kdm6b 的表达窗口，决定性别。

科莫多巨蜥特例：科莫多巨蜥虽为TSD，但存在ZW型性别染色体（雌性为异型配子），提示TSD与GSD在演化中可混合或转换。

四、实验验证方法

• 转录组测序：比较不同温度下胚胎性腺的基因表达谱；

• 基因编辑（CRISPR）：在TSD模式动物（如龟）中敲除候选基因，观察性别逆转；

• 温度梯度孵化：确定关键温度敏感期（热敏感窗口）。

五、演化意义

TSD可能是爬行动物祖先的原始状态，而GSD在部分类群中独立演化（如哺乳动物、鸟类）。TSD赋予物种在气候变化下的性别比例调节能力，但也使它们易受全球变暖威胁（如绿海龟雌性化风险）。

六、保护生物学启示

• 科莫多巨蜥：全球变暖可能改变种群性别比例，威胁其生存；

• 人工干预：通过调节孵化温度、移植卵至阴凉处等方式，可帮助濒危爬行动物维持自然性别比例。

七、未解问题

• 温度信号如何从体细胞传递至性腺生殖细胞？

• 不同TSD物种是否共享同一套分子机制（趋同演化）？

• 如何在不干预野生动物的前提下，预测气候变化对TSD物种的影响？

参考信息
本报道为爬行动物性别决定研究综述，关键原始文献：

• 龟TSD分子机制：Ge et al., Science, 2018；

• 鳄鱼TSD与PARP1：Yatsu et al., Science Advances, 2020；

• 科莫多巨蜥性别决定：Lind et al., Nature Communications, 2019。