Cell封面：基因也有男女差别

　　

生物通报道：对于查尔斯达尔文来说，孔雀尾巴的问题在他的自然选择理论中是一个极端的例子。在19世纪60年代他写给其最热心的拥护自然选择学说的美国朋友Asa Gray的信中提到，“无论我何时看到孔雀羽毛，都让我觉得难受！”

这位伟大的英国自然主义者一直苦于无法解释为什么会有如此浪费又看起来累赘的羽毛存在，最后他归结于性别选择——即孔雀的这种装饰特点是一种在配对游戏中，比其它方面更重要的优势。

现在来自威斯康星州大学分子生物学实验室，霍德华休斯医学院等处的研究人员解开了这个难题，回答了为什么这种雄性特征的进化原因：他们在雄性果蝇中发现了一个简单的基因开关如何调控这种特征的，以及这个开关是如何进化的，而且这一研究成果也解释了雄狮如何长出浓密的毛，公鹿如何用鹿角取得好印象，以及为什么孔雀需要那些华丽的装饰。

这一研究成果公布在新鲜出炉（8月22日）的Cell杂志上。

由威斯康星大学麦迪逊分校分子生物学家Sean Carroll领导的研究团队描述了果蝇中一个基因环路（genetic circuit）的调控和进化——这个环路帮助雄性果蝇修饰其腹部，这项工作也说明了在雌性中同样的基因环路是如何抑制这种修饰的。

Carroll表示，“这项研究关注的是怎么样，而不是为什么”，“即这种特征是如何出现在一个性别中，而不在另一个性别中出现。”

第二性征的起源问题是目前进化生物学系统中的一个重要问题，文章的第一作者，威斯康星大学麦迪逊分校的博士后研究员Thomas Williams表示，“雄性和雌性具有相同的一套基因，如何能特异性的修饰雄性基因，而不影响雌性基因呢？”

Cell的这篇最新文章回答了这个问题，就是在于雄性果蝇中的一种具有基因抑制作用的蛋白，这种蛋白给雄性果蝇在腹部末端添上了颜色。

“果蝇并不需要新的基因完成新模式”，Carroll说，“它们仅仅改变了雄性和雌性如何利用共同的一套基因的方法。”

调控这个蛋白表达的基因开关来源古老，其进化产生是为了另一个完全不同的目的，但是随着变异的积累——可能是由于性别选择，这个开关驱使雄性果蝇发生了变化。

“这个开关在数亿年前就存在了，这是因为它有一个不同的任务”，“但是随后它被修改了，进化是一个积累的过程。”

Williams和Carroll的研究也证明这个装饰的过程并没有出现在雌性中，“我们有足够的证据证明这是一种雄性特异性的进化方式”。同样的过程出现在许多动物中，包括从人类，大象和海豹到鱼和甲虫这样的动物。

Carroll解释道，“这些是最快速的进化，如果雌性也同样改变，那么这些特征就没有意义了，也不会得以增强。”

“这是一个折衷的办法”，“只要利益超过了成本，这种特征就会保留下来，果蝇的颜色模式可以帮助了解在不同的性别，相同的一套基因如何产生不同的特征”。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Cell, Vol 134, 610-623, 22 August 2008
The Regulation and Evolution of a Genetic Switch Controlling Sexually Dimorphic Traits in Drosophila
[Abstract]