在日本河流中发现三种雌雄同体的藻类

30年来，东京大学副教授野崎久吉(Hisayoshi Nozaki)一直访问相模河(Sagami River)，收集藻类样本，以了解生物是如何进化成不同性别的。星形Pleodorina starrii藻类的三种性别分别是雄性、雌性和第三种性别，因为它可以在一个基因型中产生雄性和雌性生殖细胞，并且由于物种基因的正常表达而存在。

　　

30年来，东京大学副教授野崎久吉(Hisayoshi Nozaki)一直在东京以西一个小时车程的地方参观相模河(Sagami River)，并收集藻类样本，以了解生物是如何进化成不同性别的。通过对2007年和2013年从河流沿岸的相上湖和津井湖采集的样本进行新的分析，研究人员发现了一种淡水藻类，它进化出了三种不同的性别，所有这些藻类都可以成对繁殖。

这种三种性别的现象与雌雄同体略有不同。在通常具有两种性别的物种中，由于不寻常的基因表达，一个能同时产生雄性和雌性生殖细胞的雌雄同体个体通常存在。由于正常的基因表达，许多植物和一些无脊椎动物物种有三种性别，但这是藻类或真菌首次被识别为三种性别。

星形Pleodorina starrii藻类的三种性别分别是雄性、雌性和第三种性别，研究人员称其为双性恋，因为它可以在一个单一基因型中产生雄性和雌性生殖细胞，并且由于物种基因的正常表达而存在。这些藻类是32或64个细胞的生物，有小的可移动(男性)和大的不移动(女性)的生殖细胞。

“发现三种性别的物种似乎非常罕见，但在自然条件下，我认为它可能不会那么罕见，”Nozaki说，他是发表在《进化》杂志上的研究论文的最后一名作者。

在进化过程中，远古生物的生殖细胞在外观上是相似的，被称为正负性细胞，而不是雄性或雌性。最近进化的物种通常在生殖细胞之间有巨大的差异，比如人类的大卵子和小精子。

Nozaki和他的同事们对Pleodorina starrii感兴趣是因为它和它的近亲进化使用不同的性别系统，所以它们是研究性别进化的遗传学的有用模型。starrii早在几十年前就已被鉴定出来，但尚未被详细研究。

在实验室中，研究人员可以观察到绿色星状疟原虫细胞在球形菌落中与同性其他个体一起生长。雄蚁群可以通过它们释放到水中的一袋袋清晰的精子识别出来。这些精囊游来游去，直到它们撞击到一个雌性群体，然后分裂成单独的精子细胞，进入到单独的雌性细胞中，并结合产生新一代。

研究人员将蜂群分开，然后剥夺它们的营养，迫使它们进行有性繁殖。在隔离状态下，蜂群进行无性繁殖，形成具有相同基因型的克隆蜂群。一种性别的孤立群体可以与另一种性别的孤立群体混合，它们后代性别的比例可以为研究人员了解性别决定的遗传学提供有用的线索。

2006年，野崎和东京大学的其他专家首次在starrii中发现了一种男性特异性基因，并将其命名为OTOKOGI，日语中的意思是“男性”。2010年，他们发现了一组只针对女性的基因，并将其命名为“绯红色牡丹”(HIBOTAN)，以20世纪60年代的一部系列电影命名，电影中的女主角身上有一个红色的花朵纹身。

经过遗传分析和更多的交配试验，研究人员最终得出结论，starrii有一个“双性因子”基因，可能位于一个与OTOKOGI和HIBOTAN性别基因分开的染色体上。在基因上双性性星形螨的细胞中同时具有OTOKOGI和双性因子基因，但当它们与其他星形螨有性繁殖时，可以产生正常的雄性或雌性星形螨群体。

从基因上讲，雄性星形斑蝶只有OTOKOGI雄性型基因，而从基因上讲，雌性星形斑蝶可以只有雌性型HIBOTAN基因，也可以同时具有HIBOTAN和双性因子基因。

需要更多的实验来更详细地了解基因，但研究人员怀疑双性恋因素可能只在“男性化”的OTOKOGI存在时才活跃。

“这一发现是可能的，因为我们有非常长期的实地采集旅行和种植和研究藻类的实践经验。持续、长期的研究对于揭示自然界物种的真实本质非常重要。”

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