安能辨我是雌雄:從果蠅到啤酒花,破解性別決定的祕密

更新 發佈閱讀 6 分鐘

你還記得高中自然課怎麼教性別的嗎?


老師站在講臺前,在黑板上寫下「人類的性別由 XY 決定」,再補上一句「果蠅也是 XY 系統」。然後我們就記起來了,因為考試會考。


而這句話,連全世界最多人使用的大學教科書《Campbell Biology》也這麼寫。


但如果我告訴你:果蠅的性別,不是由 Y 染色體決定的;Y 染色體即使拿掉,牠還是雄的;真正決定雌雄的,是 X 與體染色體的比例——你會不會開始懷疑,其他「我們以為很確定」的知識,也可能只是方便記憶的簡化版本?


 果蠅的真實性別決定機制:X/A 比例系統


在經典遺傳學實驗中,科學家將果蠅的染色體組合做了各種排列組合,發現性別並不取決於 Y 染色體的有無。例如:

表一。

表一。


結論令人驚訝:Y 染色體並不決定性別,只影響雄性的生殖功能。真正關鍵的,是 X 染色體的數量相對於體染色體的套數——也就是所謂的「X/A 比例」。


  •  X/A = 1 → 雌性
  •  X/A = 0.5 → 雄性
  •  X/A 在 0.67~0.75 → 可能出現雙性或不穩定表型


這種機制稱為「X/A 比例系統(X-to-autosome balance system)」,它在果蠅中運作的是一連串基因開關:當 X/A 比例達到門檻時,會啟動 Sex-lethal 基因,影響 RNA 剪接與性別分化。


也就是說,果蠅雖然「長得像 XY」,但「機制上」是靠X與體染色體套數之間的比例來做出決定的。


 表象分類的謬誤:XY 不代表機制


「XY 系統」這個詞彙,其實常常只是染色體的外觀分類:


 人類、果蠅、啤酒花都可以叫做 XY 系統,因為雄性個體是 XY、雌性是 XX;

 但真正決定性別的機制卻南轅北轍。

表二

表二

這讓我們必須重新思考:「所謂性別決定系統,到底應該怎麼分類?」


植物也有 XY 系統?沒錯,而且還可能比動物更精彩。

2025 年發表於《Nature Plants》的研究指出,啤酒花屬(Humulus)的性別表型雖然是 XY 型,但 Y 染色體上決定性別的基因早已退化。研究團隊發現,這些植物轉而靠 X 染色體與體染色體的比例來決定性別,與果蠅極為相似。

這個過程並非一朝一夕,而是歷經數百萬年的染色體重組抑制、Y 染色體基因流失,以及補償機制的演化。最終,在 Y 無法再扮演雄性決策者之後,細胞只好轉向另一種方式來「估算」性別。


這不只是染色體的演化故事,更是一場控制權的更替:當 Y 無能為力,X 與 A 的合作接管了決策權。


這些例子讓我們明白一件事:在有些生物中,性別決定並不是固定不變的二元選項,也不是某個單一基因的啟動,而是整個基因網絡根據比例、劑量與環境所做出的演算。


有些動物靠溫度決定性別(例如鱷魚、烏龜);某些魚類甚至可以在成年後變性;還有些植物,雌雄異株與雌雄同株之間可以來回切換。性別不再是「是或不是」的問題,而是「在哪個條件下會成為什麼」的策略。


當我們回頭看教科書時,不應只是指出它寫得不夠精準,而應進一步問:


  •  我們是不是太習慣把世界簡化成黑與白?
  •  我們是不是太快相信課本與權威的敘述?
  •  我們是不是應該學會懷疑,並自己去查證?


畢竟,連性別這麼基本的生物特徵,都能在不同物種中用截然不同的方式來「決定」,那麼,我們對其他看似穩固的知識,又怎能不保持一點疑問?


相信有許多人聽說「人類的 Y 染色體正在退化」,甚至有人預測它會在幾百萬年內消失。但真相其實也沒這麼簡單。

Y 染色體的確曾經大量失去基因,但在最近 2,500 萬年來,它的基因體幾乎穩定不變。那是因為保留下來的基因都極為關鍵,並演化出對抗退化的防衛機制。

即使有朝一日 Y 染色體真的消失,生命也可能另闢蹊徑——畢竟,性別不是宿命,而是策略。


若你對這個主題有更多興趣,歡迎延伸閱讀:

Akagi, T., Segawa, T., Uchida, R. et al. Evolution and functioning of an X–A balance sex-determining system in hops. Nat. Plants (2025). https://doi.org/10.1038/s41477-025-02017-6

Salz, H. K. (2007). Male or Female? The Answer Depends on When You Ask. PLOS Biology 5(12). https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PBIO.0050335

Griffin, D. K. (2012). Is the Y chromosome disappearing?--both sides of the argument. Chromosome Research, 20(1), 35–45. https://doi.org/10.1007/S10577-011-9252-1


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主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:[email protected]
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