性別決定是如何演化的，你知道嗎？

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來源：生物通

男性有XY染色體，女性有XX染色體，如果沒有一種方法可讓兩條性染色體的基因表達均等，那麼就不可能會有性別的發展。性別如何是演變成今天這樣的？科學家們一直在探索其中的許多細節，但是最近，在果蠅和其他昆蟲模式生物中的一項研究表明，一個特別重要的秘密可能很簡單：GAGAGA…。相關研究結果發表在7月14日的《PLOS Genetics》雜誌。

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這項研究表明，只有兩個DNA核苷酸的重複序列，對於「最近發現的一個稱為CLAMP的蛋白質是如何與X染色體結合」是至關重要的。CLAMP蛋白可確保新孕育的果蠅雄性實現X染色體基因的雙表達。其他種類的動物有時會使兩性之間的基因表達有所不同，但這種X染色體的「劑量補償」發生在整個動物界。

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本研究資深作者、布朗大學分子生物學、細胞生物學和生物化學助理教授Erica Larschan指出：「這個過程可能在不同的物種之間是獨立演變的，這就是為什麼一段非常簡單的二核苷酸重複序列（或核苷酸）（像GAGAGA…），對於曾經一直演變的劑量補償是如此重要。」

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Larschan說：「我認為二核苷酸的這種擴增是一種非常有吸引力的機制，因為它可能簡單地發生，然後在進化的時候會發生選擇。」

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GAGA

2013年，Larschan實驗室在果蠅中發現了CLAMP，並發現這個蛋白可將雄性特異性致命蛋白（MSL）與X染色體聯繫在一起。該研究小組仍然不清楚，CLAMP如何特異性地識別X染色體，並鎖定在基因需要表達的所有地方。

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在進一步的實驗中， Larschan、本文第一作者Guray Kuzu和Emily Kaye，以及其他研究成員表明，CLAMP與GA重複序列有特彆強的親和力，而與其他染色體相比，X染色體比上有兩倍多的長GA重複。他們觀察到，隨著GA重複的增加，CLAMP結合變得更強。他們發現，在劑量補償可能啟動的位點，這些GA重複的密度增加。

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此外，他們認為，不僅在果蠅中是這樣，而且在其他種類的蒼蠅和蚊子中也是如此。作者寫道：「因此，我們支持一種機制，在進化過程中，簡單重複序列的擴增通過這種機制，增加了CLAMP在 X染色體上的富集，這會驅動劑量補償的X特異性。」

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性別進化

本研究的意義在於，這似乎在進化過程中發生了多次：X染色體呈現長但卻簡單的DNA序列，對於CLAMP和不同版本MSL鎖定並加倍基因表達是必要的。這一過程使雄性生存成為可能，從而為不同性別的存在鋪平了道路。生物通 www.ebiotrade.om

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Larschan說，CLAMP已經進化到在X染色體呈現所有GAGA序列之前執行其它功能。CLAMP在昆蟲當中是廣泛保守的，自然界到處都有這種具有GA二核苷酸結合性能的相似蛋白質。

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然而我們不太清楚的是，GA序列如何一直找到自己的方式進入X染色體。儘管有一些它可以很容易發生的機制。Larschan說，有一種可能性是，隨著DNA聚合酶組裝成一條新的DNA鏈，它可能會陷入千篇一律的數次序列重複。這樣的錯誤並不少見——雖然他們並不總是導致性別的出現。

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其他的動物呢？人類呢？

這個過程似乎不僅僅在昆蟲中起作用。Larschan說，有證據表明，它可能也發生在秀麗隱桿線蟲中。她正在跟蹤的一個關鍵問題是，哺乳動物如何完成劑量補償。直到最近，科學家們認為，哺乳動物通過簡單的沉默一條雌性X來滿足雄性——而不是增加雄性的X來滿足雌性，來實現性別平等。來自其他實驗室的新的證據表明，這兩者是真的：一條雌性X染色體被沉默，但雄性X和其他雌性X的表達都增加。同時，其他實驗室已經表明，哺乳動物的X染色體也有很多的GA重複。

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因此，在這項新的研究中，Larschan試圖確定，在人類中是否也有一種蛋白，發揮果蠅CLAMP相同的作用。該方法是採取候選的人類蛋白，並將它們設計成果蠅蛋白，以探究它們是否能像CLAMP發揮相同功能。

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如果是這樣的話，這將表明，雄性和雌性的存在取決於一個類似的過程。人類的性別，似乎也依賴於GAGAGAGAGA。

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