費(fèi)理斯·賈巴爾

暴雨過(guò)后，蝴蝶總愛(ài)聚集在佐治亞州西北部鴿子山中的泥洼邊。詹姆斯·亞當(dāng)斯和歐文·芬克爾斯坦手持捕網(wǎng)悄悄埋伏。突然間，一只很奇特的蝴蝶從兩人身邊飛過(guò)。它的左翼呈黃色，右翼呈黑色，就如同有人將兩只不同的蝴蝶撕成兩半又完美地拼接了起來(lái)一樣。芬克爾斯坦不禁叫出聲來(lái)。詹姆斯抑制住自己內(nèi)心的興奮，追了幾步捕到了它。詹姆斯立即意識(shí)到，自己剛剛捕到了一只雌雄同體蝶——一種一半雌性、一半雄性的生物。

蝴蝶收藏者喜愛(ài)雌雄同體蝶，是因?yàn)樗鼈兒币?jiàn)而且特別，是造物主創(chuàng)作的對(duì)稱樂(lè)章中的意外之作。科學(xué)家也愛(ài)雌雄同體蝶，因?yàn)樗鼈優(yōu)榇菩浴⑿坌约按菩弁w生物的研究提供了絕好的實(shí)例。

幾百年來(lái)，生物學(xué)家一直記錄著他們所發(fā)現(xiàn)的雌雄同體生物，包括昆蟲(chóng)、蜘蛛、龍蝦、鳥(niǎo)類。近年來(lái)，利用復(fù)雜精密的實(shí)驗(yàn)手段，通過(guò)對(duì)雌雄同體生物的研究，研究者推翻了傳統(tǒng)的性別形成理論?，F(xiàn)實(shí)和科學(xué)史都已證明，這些生物看似怪異、奇特、不對(duì)稱，無(wú)法被歸入任何生物門(mén)類，卻最能揭示生物的生長(zhǎng)模式。這樣的結(jié)論并非來(lái)自科學(xué)家對(duì)大量正常小鳥(niǎo)的研究，而是來(lái)自對(duì)極少數(shù)雌雄同體小鳥(niǎo)的研究。

這一切還要從一只斑胸草雀說(shuō)起。

雄鳥(niǎo)籠中的鳥(niǎo)蛋

20世紀(jì)末，洛克菲勒大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一名飼養(yǎng)員發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)只有雄性斑胸草雀的鳥(niǎo)籠中接二連三地出現(xiàn)了鳥(niǎo)蛋。為了找到“元兇”，這名飼養(yǎng)員將它們分別移入單獨(dú)的鳥(niǎo)籠觀察，發(fā)現(xiàn)這些蛋來(lái)自一只很特別的鳥(niǎo)。這只小鳥(niǎo)和其他斑胸草雀很不相同。從右側(cè)看，它具有所有雄性斑胸草雀的特征：臉頰上的橘色羽毛、頸部的斑馬紋，還有漂亮的棕底白點(diǎn)翅羽。而從左側(cè)看，它是一只典型的雌性斑胸草雀：幾乎全灰的羽毛、面部少量的黑白斑紋及淺黃色的胸脯。這個(gè)鳥(niǎo)類實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人是洛克菲勒大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家，名叫費(fèi)爾南多·諾特博姆。當(dāng)他意識(shí)到這只特別的鳥(niǎo)是雌雄同體時(shí)，便把鳥(niǎo)交給了他原來(lái)在加州大學(xué)洛杉磯分校的學(xué)生阿特·阿諾德。他認(rèn)為，阿諾德主要研究性別差異，或許可以從這只鳥(niǎo)身上研究出點(diǎn)兒什么。

長(zhǎng)久以來(lái)，科學(xué)家認(rèn)為鳥(niǎo)類的性別形成過(guò)程與哺乳類動(dòng)物的性別形成過(guò)程相同。起初，一只小鳥(niǎo)只是一個(gè)無(wú)性別的胚胎。之后，在性別染色體的主導(dǎo)下，小鳥(niǎo)長(zhǎng)出一對(duì)睪丸或卵巢。從睪丸或卵巢中釋放的荷爾蒙又會(huì)促使小鳥(niǎo)按照某種性別特征繼續(xù)生長(zhǎng)。但是，后來(lái)的一些研究似乎表明這個(gè)解釋版本過(guò)于簡(jiǎn)單了。

順著這條線索，阿諾德和他的同事決定對(duì)這只斑胸草雀的腦部細(xì)胞進(jìn)行深入的研究。通常來(lái)講，雄性斑胸草雀大腦中的神經(jīng)回路網(wǎng)是為其學(xué)習(xí)求偶歌曲而設(shè)計(jì)的，要比雌性的同一區(qū)域大得多。如果性別形成主要由荷爾蒙決定，那么這只雌雄同體鳥(niǎo)的大腦左側(cè)和右側(cè)就應(yīng)具有相近的結(jié)構(gòu)。說(shuō)到底，從其睪丸或卵巢中釋放出的雌雄同體型荷爾蒙性激素應(yīng)遍布其體內(nèi)的各個(gè)器官。

然而，阿諾德的研究小組發(fā)現(xiàn)，這只斑胸草雀大腦右半部的情歌學(xué)習(xí)區(qū)域要比左半部的大82%。為進(jìn)一步研究，研究者將其大腦切片并浸泡在充滿放射性核糖核酸的溶液中，這些具有放射性的核糖核酸會(huì)吸附于Z或W性染色體中的一種上。將其置于感光板后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)其腦部的右半球充滿了由兩個(gè)Z染色體組成的雄性細(xì)胞，而左半球則充滿了包含Z和W兩種染色體的雌性細(xì)胞。這就說(shuō)明是性染色體，而非荷爾蒙主導(dǎo)了大腦中每個(gè)細(xì)胞的命運(yùn)。阿諾德說(shuō)：“那只雌雄同體鳥(niǎo)顛覆了一些我頭腦中的所謂經(jīng)典的科學(xué)認(rèn)識(shí)。腦細(xì)胞組織并非一個(gè)任由荷爾蒙書(shū)寫(xiě)的白板，它在生物出生前就已被設(shè)定?！?/p>

性染色體改變細(xì)胞

2005年前后，愛(ài)丁堡大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家邁克·克林頓開(kāi)始收集英國(guó)周邊農(nóng)場(chǎng)中的雌雄同體雞，并對(duì)它們加以研究。從一側(cè)看，這些雞是雄性，羽毛為白色和金色，下頜有紅色的大肉垂，腿部有角狀的長(zhǎng)刺；從另一側(cè)看，它又像雌性，羽毛為棕褐色，下頜的肉垂和腿部的長(zhǎng)刺也都小得多。克林頓的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)雌雄同體雞的血液、皮膚以及肌肉細(xì)胞中的DNA進(jìn)行了檢測(cè)。他們發(fā)現(xiàn)，雌雄同體雞不僅僅在外表上呈現(xiàn)出兩種類型，就像之前那只斑胸草雀一樣，在細(xì)胞層面上，其整個(gè)身體也基本上可分成兩種不同的類型——大量ZW雌性細(xì)胞在一側(cè)，ZZ雄性細(xì)胞在另一側(cè)，但也有一部分兼有兩種細(xì)胞。這就好像一個(gè)分隔瓶里裝著兩種口味的糖豆，它們大都是分開(kāi)的，少量也會(huì)混在一起。

這些雌雄同體生物證實(shí)了鳥(niǎo)類的性別是通過(guò)細(xì)胞的逐個(gè)改變而最終形成的，并不像哺乳類動(dòng)物那樣在荷爾蒙的統(tǒng)一影響下形成的。但是，目前尚不清楚每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的性染色體具體怎樣使性別形成免受荷爾蒙的影響?；蛟S，從受精那刻起，ZW染色體組合就開(kāi)始促成某種表現(xiàn)基因的改變——讓DNA周圍的分子促進(jìn)或抑制其各種活動(dòng)?？肆诸D和他的同事發(fā)現(xiàn)，正常發(fā)育的雌性或雄性鳥(niǎo)類胚胎，在其性器官形成以前就已經(jīng)按不同的基因模式生長(zhǎng)了。

哺乳動(dòng)物的性別形成

現(xiàn)在，阿諾德和他的團(tuán)隊(duì)希望知道，他們?cè)邙B(niǎo)類研究中得出的結(jié)論是否也同樣適用于哺乳動(dòng)物。為了確定荷爾蒙和染色體在哺乳動(dòng)物性別形成中的作用，阿諾德的團(tuán)隊(duì)一直在研究一些特殊的老鼠——盡管從基因上看，它們都屬于雄性，有的卻擁有特別多的X或Y染色體，有的會(huì)釋放雌性荷爾蒙。阿諾德希望他的研究可以為一些人類疾病提供新的解決辦法，因?yàn)楹芏嘤不Y、癌癥、心臟病及其他疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重程度都有著特定的性別傾向。阿諾德說(shuō)：“如果我們可以弄清為什么某種性別在疾病形成的過(guò)程中會(huì)受到保護(hù)，就可以找到新的治療辦法。要解決這個(gè)問(wèn)題，我們需要知道決定性別差異的各種因素。在過(guò)去，我們一直以為荷爾蒙是決定性別差異的唯一因素?！?/p>

很多硬化癥，比如一種神經(jīng)系統(tǒng)受到免疫系統(tǒng)攻擊和摧毀的嚴(yán)重硬化癥，在女性患者中更普遍，但是，一旦患病，男性患者的惡化速度會(huì)更快。阿諾德對(duì)基因?yàn)樾坌缘尫糯菩院蔂柮傻奶厥饫鲜蟮难芯勘砻?，面?duì)同一種疾病，是XY染色體的組合（而非荷爾蒙）使得細(xì)胞更易受到攻擊。

對(duì)雌雄同體斑胸草雀和雌雄同體雞的研究使其他領(lǐng)域的研究者感到震驚。加州大學(xué)伯克利分校的生物生長(zhǎng)學(xué)家尼帕姆·帕特爾說(shuō)：“有關(guān)脊椎動(dòng)物的細(xì)胞如何獲得其性別的問(wèn)題，雌雄同體生物的確顛覆了人們長(zhǎng)久以來(lái)的固有想法?！眅ndprint

除了以上這些研究，帕特爾對(duì)獨(dú)特的雙性蝴蝶的研究同樣改變了人們根深蒂固的觀念。歷經(jīng)十幾年的苦心鉆研，帕特爾認(rèn)為，在某些情況下，雌雄同體生物并非僅是一個(gè)兼有雌性和雄性器官的生物，而是兩種類型生物的融合體。

許多科學(xué)家把雌雄同體蝶的出現(xiàn)歸因于細(xì)胞分裂時(shí)產(chǎn)生的差錯(cuò)。像鳥(niǎo)類一樣，雄性蝴蝶的每個(gè)細(xì)胞內(nèi)都含有兩個(gè)Z染色體，而雌性蝴蝶則是一個(gè)Z和一個(gè)W染色體。按照傳統(tǒng)的解釋理論，當(dāng)一只毛毛蟲(chóng)開(kāi)始蛻變，最終形成雌雄同體蝶翅膀的分裂細(xì)胞也會(huì)分裂其染色體，從而使其中一個(gè)得到一個(gè)Z和一個(gè)W染色體并成為雌性，另一個(gè)則得到兩個(gè)Z染色體并成為雄性。這兩個(gè)子細(xì)胞會(huì)生長(zhǎng)為蝴蝶的左右翅膀，因此，蝴蝶會(huì)呈現(xiàn)出以中線為界的雌雄同體的外表。

另一種雌雄同體蝶

科學(xué)家清楚地闡釋了這樣的過(guò)程，但帕特爾收集到的一些圖片使他認(rèn)為雌雄同體的產(chǎn)生還另有原因。每隔一段時(shí)間，帕特爾就會(huì)碰到一種奇異的蛺蝶。這種蝴蝶色彩繽紛，雌雄兩性的外表看上去很相似。帕特爾之所以能發(fā)現(xiàn)它們之中的雌雄同體者，是因?yàn)榇菩弁w蝶的腹部在大小和結(jié)構(gòu)上略有差別——腹部左右兩側(cè)分別長(zhǎng)著雌性和雄性的外生殖器。

于是，帕特爾想到，它們除了是兩性體，也許更是混合體，其兩個(gè)翅膀上不同的花紋樣式暴露了它們基因的不同，而這種差異僅用雌雄細(xì)胞混合體這樣的說(shuō)法無(wú)法解釋。比如說(shuō)，Optix基因負(fù)責(zé)賦予蛺蝶后翅以紅色，WntA基因則像一支黑色記號(hào)筆一樣負(fù)責(zé)賦予其黑色，而Z和W染色體中并沒(méi)有這兩種基因。傳統(tǒng)解釋認(rèn)為，雌雄同體蛺蝶兩側(cè)的基因差異只存在于Z和W染色體上，但它們的翅膀在色彩組合基因上也明顯不同，這表明它們有兩套完全不同的基因組。在帕特爾看來(lái)，既然雌雄同體蛺蝶的差異不僅存在于性別特征上，那么，就可以將之看作雌雄兩種動(dòng)物的合二為一體。

怎么會(huì)這樣呢？昆蟲(chóng)的卵細(xì)胞其實(shí)有一個(gè)比它小的姐妹細(xì)胞——極體。極體是在生成卵細(xì)胞的細(xì)胞分裂過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。有時(shí)，兩個(gè)精子可以在卵細(xì)胞內(nèi)分裂，并使卵細(xì)胞的細(xì)胞核和極體同時(shí)受精，這樣便生成兩個(gè)胚胎，就像是連體雙胞胎。然而，這兩個(gè)生命的細(xì)胞界限并不總是那么涇渭分明。這也就解釋了為什么有的雌雄同體生物外表的不對(duì)稱嚴(yán)格依據(jù)中線而分，有的則不然，會(huì)出現(xiàn)越過(guò)中線的馬賽克花紋。盡管之前也有專家用雙受精理論解釋雌雄同體生物的產(chǎn)生，但是，帕特爾提供的資料是目前為止最清晰的證據(jù)之一。

隨著科學(xué)家對(duì)生物基因組成的深入了解，他們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)人類也是擁有多樣性的生物。我們體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞基本上都可以被分為兩類，即細(xì)胞核中的人類細(xì)胞組和線粒體中的非人類細(xì)胞組（即自由的個(gè)體微生物）。數(shù)十億細(xì)菌充斥著我們的皮膚、腸道，使人體成了微生物細(xì)胞組的萬(wàn)花筒，還有一些外來(lái)基因借助病菌和寄生蟲(chóng)進(jìn)入我們的細(xì)胞組。有著混搭的另類外表的雌雄同體生物，也是反映人類自身多樣性的鏡子。endprint