首次发现一只有6条性染色体的青蛙

斯文霍纳蛙（O. swinhoana）是已知的第一种保留后代基因的脊椎动物，这些基因现在决定哺乳动物、鸟类和鱼类的性别，这些基因是从一个共同的祖先遗传下来的。

　　

科学家在台湾特有的Odorrana swinhoana（一种臭蛙）物种中发现了6条性染色体，为复杂XY系统的进化提供了新的见解。

这一发现令广岛大学两栖动物研究中心副教授Ikuo Miura领导的国际研究小组感到意外。1980年，台湾褐蛙（Raina narina）首次报道了两栖动物的多性染色体系统，这是一种雄性特有的染色体易位现象。它的性染色体可以描述为♂X1Y1X2Y2-♀X1X1X2X2.。

这一发现表明易位——当一条染色体断裂，其片段与另一条染色体融合时发生的染色体异常——发生在两条潜在的决定性别的染色体之间。然而，在那个时候，与易位有关的染色体的鉴定还不确定。

因此，当研究人员着手精确鉴定所涉及的染色体时，他们预期只有一个易位，而不是三个。三个雄性特异易位产生了一个由六条性染色体组成的系统，即♂X1Y1X2Y2X3Y3-♀X1X1X2X2X3X3.。他们的发现发表在了2021年3月16日出版的《Cells》杂志上。

这是脊椎动物中的第一例

两栖动物中的多染色体病例非常罕见，它们的核型或染色体集合通常高度保守，物种间很少重排。与哺乳动物和鸟类的XY和ZW性别决定系统不同，大多数哺乳动物和鸟类的性染色体是同态的，没有分化。到目前为止，只有10个已知的两栖动物的多重性染色体系统的病例。

此外，研究小组还发现，参与易位的潜在性染色体包含哺乳动物、鸟类和鱼类性别决定基因的同源序列。同源基因是从这些物种的共同祖先中发现的祖先基因进化而来的基因。

研究人员在Y1染色体上发现了鸟类的雄性决定基因Dmrt1和鱼类和鸭嘴兽的雄性决定基因Amh；Sox3是哺乳动物的SRY祖先基因以及青鳉鱼的雄性决定基因，位于Y3染色体上；在Y2染色体上有一个未知的性别决定基因。

这是首次在脊椎动物中同时发现含有哺乳动物、鸟类和鱼类性别决定基因同源序列的性染色体物种。

机会vs选择

性染色体在获得性别决定基因后，由普通常染色体对进化而来。但是研究小组还没有弄清楚这三对染色体中的哪一对是原始的性染色体，哪一对是三个候选基因的主要性别决定基因：Dmrt1、Amh和Sox3

Miura解释说，到目前为止，性染色体常染色体融合已经被证明是偶然发生的在这只青蛙身上。他说：“染色体的断裂和融合可能是偶然发生的，但研究人员认为，参与融合的染色体成员是非随机选择的，或者是不可避免地选择的，因为它们可能共享一个共同的基因组区域。它们彼此紧密定位，这使得同时发生的断裂和易位成为可能，非随机易位，从而为多重性染色体系统的进化意义提供了一个新的观点。”

Miura说，确定潜在性染色体的共同基因组序列将有助于提高对其进化和更替机制的理解

Journal Reference:

1. Ikuo Miura, Foyez Shams, Si-Min Lin, Marcelo de Bello Cioffi, Thomas Liehr, Ahmed Al-Rikabi, Chiao Kuwana, Kornsorn Srikulnath, Yuya Higaki, Tariq Ezaz. Evolution of a Multiple Sex-Chromosome System by Three-Sequential Translocations among Potential Sex-Chromosomes in the Taiwanese Frog Odorrana swinhoana. Cells, 2021; 10 (3): 661 DOI: 10.3390/cells10030661