红耳龟性别鉴定背后的科学秘密

红耳龟性别鉴定背后的科学秘密

红耳龟（学名：Trachemys scripta elegans），又名巴西龟，是一种原产于美国南部及墨西哥东北部的淡水龟。然而，由于其强适应性和繁殖能力，红耳龟已成为一种全球性入侵物种，对引入地的生态环境安全和生物多样性构成严重威胁。红耳龟已被列入《中国外来入侵物种名单》（第三批），并于 2022 年被列入《重点管理外来入侵物种名录》。

红耳龟的性别是由孵化温度决定的，这是温度依赖型性别决定（TSD）机制的一个典型例子。中国科学院动物研究所杜卫国团队的研究揭示了温度如何通过影响 pSTAT3 和 FoxI2 的活性来决定红耳龟的性别。这一发现不仅挑战了传统性别决定的认知，也为生物学界提供了新的研究视角。

红耳龟的性别决定具有显著的温度依赖型特性。在性别决定期，若孵化温度高于31°C，幼龟将发展为雌性；而在较低温度（约26°C）下，幼龟则发育为雄性。这种性别决定的机制不仅适用于红耳龟，还见于许多其他爬行动物，如某些蛇类和蜥蜴，突显了环境对生物发育的重要影响。

研究者们探讨了这一过程背后的生物机制。早期的研究已经显示，高温环境下，红耳龟体内的钙离子浓度增高，导致一种名为pSTAT3的转录因子活性上升。该因子抑制了一种负责雄性性别发展的基因Dmrt1，从而促进雌性特征的发展。而在低温环境中，pSTAT3的活性降低，使得雄性基因得以表达，最终导致雄性的形成。

在最新的研究中，杜卫国教授的团队进一步确定了pSTAT3在这一过程中的关键作用，以及与之互作的FoxI2基因。研究发现，当温度高于31°C时，pSTAT3与FoxI2协同作用，增加雌性性别的表达；而在26°C低温下，若调控pSTAT3的活性，甚至可以人为诱导性别逆转。这一研究结果为温度依赖型性别决定的分子机制提供了重要的新见解。

这一发现不仅丰富了我们对生物性别决定的理解，还有助于保护濒危物种。许多重温度影响性别的物种面临气候变化带来的威胁。理解其生物学基础，更好地为保护这些生物提供科学依据。此外，这项研究还可能对人类的生殖健康等领域的应用产生潜在影响，提供新的思考路径。

随着全球气候的变化，温度依赖型性别决定的物种面临着前所未有的挑战。温度的微小变化都可能对种群的性别比例产生深远影响，进而影响其生存和繁衍。因此，深入研究TSD机制不仅具有重要的理论意义，还对预测和应对气候变化的影响具有重要的实践价值。

未来，科学家们将进一步探索温度如何精确调控pSTAT3和FoxI2的活性，以及这些分子机制在其他TSD物种中的保守性。这些研究将为保护生物学提供新的工具和策略，帮助我们更好地保护那些受温度变化威胁的物种。