奇趣的生命现象——性逆转.doc

奇趣的生命现象性逆转第24卷第2期2008年中学生物学MiddleSchoolBiologyVo1.24No.220o8文件编号:10037586(2008)02000302奇趣的生命现象性逆转杨义蒋美琼(贵州省黎平县第一民族中学557300)人民网2006年4月4日报道:在吉林省双辽市双山镇绿化村,一只顶着华冠,身披金红色羽毛的大公鸡竟在众目睽睽之下,在10d之内连续生了10枚货真价实的鸡蛋.吉林农业大学姜云垒教授解释说:这只能下蛋的公鸡可能在其生长的自然环境中的某种因子作用下出现性逆转现象.性逆转是指生物在某种因素影响下向相反的性别转化,可由雄性变为雌性,也可由雌性变为雄性.据研究,许多生物具有性逆转现象.1典型生物1.1印度天南星天南星科植物印度天南星是一种生长在温带和亚热带地区的森林下或小溪旁的多年生草本植物,它是为数不多的性逆转植物之一.它雌雄异株,有雄株,雌株和无性别的中性株3种植株类型.有趣的是,这3种植株类型可年复一年地互相转换性别,直到死亡为止.性逆转与其株型的大小有关,当它长得肥大时,常变成雌性,当长得瘦小时,又变成雄性.在通常情况下,它生长的第一年全为雄株,当超过一定的高度时,就会转变为雌株.如果环境变得恶劣,如连续干旱,土壤肥力不足等,其性别又会逆转,由雌性变为雄陛.当环境条件好转后,它再变为雌陛.印度天南星能随环境条件变化而改变性别的特性对其生殖有重要意义.植物在开花,尤其是在结实时需要以消耗大量营养物质为代价,具有株型高大的植株才能制造更多的养分供结实需要,所以大型植株多为雌株,小型植株多为雄株.前一年为雌株的大型植株,由于结实消耗了大量的营养,第二年便又变为雄株.当环境恶劣时,雌株没有足够的养分开花结实,如果它们转变为雄株,便可以使相距较远,生长在环境较好地方的雌株有较多机会获得花粉.至于中性植株的存在,也是由体内营养物质决定的,而且同样与环境条件有关.当它既不能变为雌株,又不甘心变为雄株时,就只好暂为中性了.1.2黄鳝黄鳝属合鳃鱼目合鳃鱼科,俗称鳝鱼.我们在宰杀黄鳝时,不难发现,体长在22cm以下的小黄鳝,全是雌的;体长在50cm以上的大黄鳝,又全部是雄的,这是为什么呢?说来有趣,所有的黄鳝自胚胎期到初次性成熟时都是雌的,只能产卵,产卵后,当体长35cm左右时,有大约半数雌性变为雄性,其余半数处于雌雄同体状态.而黄鳝当体长大约50cm以上时,则全部都变成了雄性,体内的卵巢就转化为精巢,以后就只能产生精子.所以,鳝鱼一生具有先雌后雄的性别.鳝鱼的性逆转受外界营养物质的影响,食物匮乏时陛逆转提前,在雌鳝繁殖期应投喂高热量,高蛋白质,高维生素的饲料,这样有利于繁殖和生长.此外,有关资料显示黄鳝性逆转还与体内产生的激素,血清蛋白等有关.1.3红鲷鱼生活在阿拉伯海里的红鲷鱼,由一条雄鱼和一群雌鱼组成一个一夫多妻制的家.如果作为一家之长的雄鱼不幸丧生或被人捉去,用不了多久,在剩下的雌鱼中,身体强壮者的体色会变得艳丽起来,鳍变得又长又大,卵巢萎缩,精囊出现,最终成为一条雄鱼,代替原来丈夫的职务.若把这一条也捉走,剩余的雌鱼中又会有一条变成雄鱼.但是,如果把一群雌红鲷鱼与一条雄红鲷鱼分别养在两个玻璃缸中,让它们只能互相看到,雌鱼群中就不能变出雄鱼来了;如果将两个鱼缸用木板隔开,使它们互相看不到,雌鱼群中很快就会出现一条雄鱼.为什么红绸鱼会由雌变雄呢?原来,雄红绸鱼身上长着鲜艳的色彩,这种色彩在水下发出特殊的信号,雌鱼对这种色彩十分敏感,一旦雄鱼的光色消失,身体最强壮的雌鱼神经系统首先受到影响,随即在它的体内分泌出大量的雄性激素,使卵巢消失,精囊长成,鳍也跟着变大,一条雄鱼就变成了.,1.4石斑鱼加勒比海的石斑鱼,当这一海域雄性个体多,雌性少时,一部分雄性石斑鱼就会变成雌性;而当这一海域雌性多,雄性少时,一部分雌性石斑鱼就会变成雄性,以保证产下众多的下一代.更为奇特的是,生活在美国佛罗里达州和巴西沿海的蓝条石斑鱼,一天可改变其性别好几次.每当黄昏之际,雄性和雌性的蓝条石斑鱼便发生性别改变,甚至反复发生5次之多.科学家分析,因为鱼的卵细胞比精子大许多,假如只让雌性产卵,负担太重,代价太高,而假如双方都承担既排精又排卵的任务,繁殖后代的机会会更多一些.1.5鸡我国古代文献尚书?牧誓有牝鸡司晨的记载,本意为母鸡报晓.在自然界中,鸡的性别不如哺乳类动物性别稳定,有时可以出现性逆转.母鸡转化为公鸡的文献报道较多,母鸡转化为公鸡以后,表现出雄性特征,如出现第二性征,雄性生殖系统发育,雌性生殖系统退化等,并且具有雄性的生殖能力.自然界中雄鸡发生性逆转而变成雌性的报道很少.人民网在2006年4月4日报道大公鸡生下鸡蛋就是一个典型事例,在国内尚属首次公开报道.公鸡发生性逆转后表现为雄性生殖系统退化,第二性征消失,好斗性降低,具有雌性生殖能力.此外,植物的大麻,动物的沙蚕,小丑鱼,罗非鱼,鲤鱼等也有性逆转现象.2性逆转发生机制2.176%法则英国生物学家奥尔索普和韦斯特研究了120多种会自然变性生物后,发现能够自然转变其性别的生物,大多都遵循一条奇妙的原则,就是在其生物的体型成长成一生中最大体积的76%时,会巧妙的发生变性现象,他们称之为76%法则.2.2变性,体型与阶层美国生物:家彼得?巴斯顿研究发现,珊瑚礁中一种小丑鱼的体型大小会影响到其在族群中是否会被上级逼迫驱逐.通常上级只能容忍下级的体型的上限至自己体型的80%,若超出其范围,就有被驱逐出境的可能.当上级:升级,迁徒或死亡时,其下级会通过体型变大或者改变性别来递补空缺的位置.2.3性决定素科学家对生物变性现象研究中发现,在生物性别确定前,会有一个性别不确定期.在这个阶段,一些人为因素的操控,雌雄性别会随环境改变而改变其性别.如温度,族群数量,水体pH,盐度,营养条件和外源激素等不同因素,直接或间接影响这些生物体内的生化反应以及生理现象,最终改变性别,这些因素称为性决定素.除此之外,生物体内已有激素的变化也可以控制性别转换.3性逆转的作用3.1增加繁殖机会一例如,沙蚕是一种环节动物门多毛纲动物,当两条雌沙蚕接触在一起时,其中就会有一条沙蚕自然转一4一变为雄性,而另一条则保持原有性别,这样就可以增加繁殖的机会.但如果将这两条分别放在两个透明玻璃瓶中,让它们彼此看得见却接触不着,在这情形下,就没有性逆转现象发生:3.2避免种内斗争例如,小丑鱼是与海葵共生的,领域观念极深,通常是由一对育种鱼占领一定区域,其余是由几只左右的非育种鱼组成.体型最大的育种雌鱼位居最高地位,并且会阻止其他同类进入或追逐,压迫自己领域内同类,使其他同类只能处于自己领域周边不重要的角落活动;群内体型次大的是育种雄鱼,其余的非育种鱼,体型会因其在群内地位的向下排列而逐渐减小.这种鱼为确保群体内部的和谐,能惊人地变换性别和体积,并且在鱼群中产生连动效应.当地位最高的雌鱼死亡或消失时,次大的雄鱼会改变其生理机能,经一段时间,改变其外部特征,如体型变大和颜色变鲜艳等,进行转性;然而非育种鱼内体型最大者,也将扩大体型来弥补上级层的空缺,形成一个相对稳定的社会.4性逆转在生产上的应用及发展前景生物的雌性与雄性往往存在体型,营养成分等方面的差异.因此,性逆转在农业,养殖业等生产上有重要用途,可增加产量.例如:大麻生长在温带或热带地区,可作纤维原料,大麻的雄株纤维品质比雌株好,如给大麻施适量氮肥,就可以增加雄株比例;罗非鱼肉多味美,营养价值高,其雄性生长比雌性快速,体形也较大,在饲料中加入微量类固醇物质喂养鱼苗,结果绝大部分的鱼苗变成雄鱼.目前,动物性逆转技术主要是依靠类固醇药物,在许多国家还得不到政府的支持和生产单位的认可,所以发展相对比较缓慢.原因在于经激素处理后的生物体内激素残留量和激素给环境带来的污染能否得到有效控制等方面的研究还不深入.目前的水产养殖仍主要以扩大养殖面积和提高饲养管理水平求发展,如果只从品种改良方面考虑,性逆转技术有着十分广阔的应用前景,是一种有效手段.以鲤鱼为例,能把雄鱼性逆转成雌鱼,生产全雌的鲤鱼,不仅能促进生长,而且还可以提高肉的品质.有资料显示,雌性鲤鱼比