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在头足类性别决定机制未知的情况下，研究人员开展 “Cephalopod sex determination and its ancient evolutionary origin” 的研究。他们通过对章鱼基因组测序等分析，发现雌性章鱼为 ZO 型、雄性为 ZZ 型，且头足类 Z 染色体起源古老并保守，这为该领域研究提供关键线索。
头足类动物，像章鱼、鱿鱼和乌贼等，是生物进化树上独特而神奇的分支。它们拥有无脊椎动物中最为复杂的神经系统，能展现出各种复杂行为，还具备特殊的变色伪装能力，眼睛构造也与人类相似。但在这些神奇现象背后，头足类的性别决定机制却一直是个未解之谜。过去，由于头足类基因组高度重复的特性，其基因测序和注释存在诸多不足，阻碍了对这一问题的探索。而探究头足类的性别决定机制，不仅能帮助我们深入理解头足类的进化历程，还能为整个生物进化研究提供关键信息，所以开展相关研究迫在眉睫。
美国俄勒冈大学（University of Oregon）的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Current Biology》上，为头足类性别决定机制的研究带来了重大突破。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是基因组测序技术，利用 PacBio 长读长测序对加利福尼亚双斑章鱼（Octopus bimaculoides）基因组 DNA 进行测序，结合 Iso-Seq 全长 mRNA 测序，获取更完整的基因信息；其次，借助染色体构象捕获（Hi-C）技术，将测序得到的支架定位到染色体上，构建染色体水平的基因组组装；此外，还运用比较基因组学分析方法，对多种头足类动物的基因组进行比对，探究基因的进化关系。
下面来详细看看研究结果：
- 染色体水平组装揭示雌性章鱼的半合子 Z 染色体：研究人员重新测序了一只雌性加利福尼亚双斑章鱼，构建出大小为 2.3Gb、包含 30 个染色体支架的基因组组装。通过 Hi-C 接触图及与雄性个体的对比，发现雌性章鱼的 17 号染色体（命名为 Z 染色体）为半合子，雄性为 ZZ 型，且未发现 W 染色体，表明雌性可能为 ZO 型，雄性为 ZZ 型12。
- 头足类之间的基因组比较表明 Z 染色体是个例外：通过构建头足类物种树和全基因组多重比对，研究发现 Z 染色体的进化速度比常染色体慢。同时，Z 染色体上的基因同义替换水平降低，由此推测雌性的突变率在全基因组范围是雄性的 1.82 倍，在特定位置可达 7.8 倍34。
- Z 染色体的重复元件特征独特：研究发现章鱼基因组中 SINE 元件显著扩张，LINE 元件比例更高。且 O. bimaculoides 的 Z 染色体上 LINE 元件密度比基因组背景高约两倍，在其他头足类动物如 O. sinensis、E. scolopes 和 S. esculenta 中，也发现有一条染色体 LINE 元件密度高，可能为同源 Z 染色体56。
- Z 染色体上基因的共线性关系保守：通过基因水平注释和共线性分析，证实 O. bimaculoides 的 Z 染色体与其他头足类动物的推测 Z 染色体存在大片段保守共线性区域。在与鹦鹉螺（Nautilus pompilius）的比较中，虽因进化距离和基因组扩张难以确定共线性区域，但仍发现部分共线性基因78。
- 头足类 Z 染色体的单一古老起源：综合各项证据，研究表明头足类的 Z 染色体具有单一的古老起源，至少可追溯到约 4.8 亿年前。并且在 Z 染色体的同源区域发现了与动物生殖和配子发生可能相关的基因，还检测到已知的软体动物性别决定基因910。
研究结论和讨论部分指出，该研究首次揭示了头足类的性别决定机制为 ZZ/ZO 系统，此前因细胞学比较方法的局限未被发现。虽然目前未找到 W 染色体存在的证据，但不排除未来发现的可能性。头足类 Z 染色体的起源时间极早，是已知最古老的性染色体之一，这对于理解生物性别决定的进化具有重要意义。它不仅丰富了人们对性染色体进化的认知，还为后续研究头足类的遗传、发育和进化提供了关键的理论基础，为生物进化研究开辟了新的方向，有助于进一步探索不同物种性别决定机制的多样性和演化历程。
