生物谷援引北京时间1月24日消息，据澳大利亚广播公司报道，一个澳大利亚研究小组找到了他们所称的进化生物学“圣杯”，证明一条有关爬行动物性别和生存的持续30年之久的理论是正确的。最新研究发现可以解释温度决定爬行动物性别的进化优势。
澳大利亚悉尼大学生物科学学院进化生物学家里克·赛尼(Rick Shine)教授及其以前的学生、现就读于美国爱荷华州的丹尼尔·华纳博士报告说，爬行动物的卵孵化时所处的温度条件不仅能决定其性别，还能让后代的数量达到最优化。研究结果本周刊登在《自然》杂志网站上，为孵卵温度影响雌性和雄性繁殖成功率提供了第一个“毫不含糊”的证据。在哺乳动物和鸟类中，性别由受精卵的基因类型决定的，而这一过程会导致大体相同的雄性和雌性数量。
但是，在很多爬行动物和一些鱼类当中，性别是在卵产下之后决定的，取决于环境，最重要的是温度。赛尼表示，在一些爬行动物物种中，雄性或雌性只能在特定温度下降生。据他介绍，大约30年前，美国生物学家里克·查尔诺夫教授(现在新墨西哥大学任教)和得克萨斯大学的吉姆·布尔教授称，这种“环境性别决定”不是大自然怪异行为的结果，相反，他们认为在特定温度下孵化的雄性或雄性幼仔具有进化优势，比如可能优化后代数量。赛尼说，证明这一理论十分困难，由此成为进化生物学家渴望寻找的“圣杯”。
赛尼说，证明查尔诺夫和布尔这一理论的挑战是，如何找到一个生命周期足够短的物种，以便对其整个生命周期中所拥有的后代数量进行估算。大多数性别由环境决定的物种的生命周期均超过60年，到达性成熟的时间很晚。据他介绍，一种名为“杰克龙”(Jacky dragon)的“短命蜥蜴”帮助他们克服了这一挑战。这是一种比较常见的蜥蜴，生活在澳大利亚东海岸。“杰克龙”在一年内就能孵化出后代，它们的生命周期超不过4年。
这项研究中面临的另一个挑战是，在特定温度条件下人工培育“错误”的性别，赛尼表示，“杰克龙”能在低温(23至26年摄氏度)和高温(30至33摄氏度)条件下从卵中孵化出雌性，而在介于这两个温度之间的条件下孵化出雄性。在这项由澳大利亚研究理事会资助的研究中，研究人员采用激素手段操作卵，培育出在某些状态下通常培育不出的雄性和雌性。他说，对卵的激素操作(hormonal manipulation)不会对个体孵化出来的“杰克龙”的健康和生存产生任何影响。
赛尼表示，自然孵化的雄性“杰克龙”在交配和传宗接代方面的能力是人工孵化的雄性“杰克龙”的5倍到10倍，而自然孵化的雌性在传宗接代方面的能力是人工孵化的雌性“杰克龙”4到5倍。研究人员说：“所以，孵化温度使每个性别的繁殖成功率达到最优化，而且，从本质上讲能产生正如查尔诺夫和布尔所预测的性别。”赛尼表示，研究小组的数据同查尔诺夫·布尔模式匹配得如此“漂亮”着实让他大吃一惊。他已经收到了“欣悉若狂”的布尔发来的电子邮件，祝贺他证明了这一理论。
生物谷推荐原始出处：
Nature advance online publication 20 January 2008 | doi:10.1038/nature06519; Received 1 October 2007; Accepted 26 November 2007; Published online 20 January 2008
The adaptive significance of temperature-dependent sex determination in a reptile
D. A. Warner1,2 & R. Shine1
School of Biological Sciences, University of Sydney, Sydney, New South Wales 2006, Australia
Present address: Department of Ecology, Evolution and Organismal Biology, Iowa State University, Ames, Iowa 50011, USA.
Correspondence to: D. A. Warner1,2 Correspondence and requests for materials should be addressed to D.A.W. (Email: dwarner@iastate.edu).
Understanding the mechanisms that determine an individual's sex remains a primary challenge for evolutionary biology. Chromosome-based systems (genotypic sex determination) that generate roughly equal numbers of sons and daughters accord with theory1, but the adaptive significance of environmental sex determination (that is, when embryonic environmental conditions determine offspring sex, ESD) is a major unsolved problem2, 3. Theoretical models predict that selection should favour ESD over genotypic sex determination when the developmental environment differentially influences male versus female fitness (that is, the Charnov–Bull model)4, but empirical evidence for this hypothesis remains elusive in amniote vertebrates—the clade in which ESD is most prevalent5. Here we provide the first substantial empirical support for this model by showing that incubation temperatures influence reproductive success of males differently than that of females in a short-lived lizard (Amphibolurus muricatus, Agamidae) with temperature-dependent sex determination. We incubated eggs at a variety of temperatures, and de-confounded sex and incubation temperature by using hormonal manipulations to embryos. We then raised lizards in field enclosures and quantified their lifetime reproductive success. Incubation temperature affected reproductive success differently in males versus females in exactly the way predicted by theory: the fitness of each sex was maximized by the incubation temperature that produces that sex. Our results provide unequivocal empirical support for the Charnov–Bull model for the adaptive significance of temperature-dependent sex determination in amniote vertebrates.
