科技日報(bào)記者 張夢然

你可能以為，決定一個(gè)哺乳動物是雌性還是雄性，全看它有沒有Y染色體。但《自然》雜志最新發(fā)表的一項(xiàng)研究卻打破了這個(gè)常識：一些攜帶XY染色體的小鼠，竟然發(fā)育出了卵巢，“由男變女”。而這一切，竟和小鼠母親體內(nèi)的鐵含量有關(guān)。

在大多數(shù)哺乳動物中，性別是由性染色體決定的。一般來說，XX染色體組合會發(fā)育成雌性，XY則會發(fā)育成雄性。這是因?yàn)閅染色體上有一個(gè)關(guān)鍵基因——Sry，它就像一個(gè)“開關(guān)”，能激活睪丸的發(fā)育程序，從而讓胚胎向雄性方向發(fā)展。

但這個(gè)“開關(guān)”其實(shí)也依賴一種微量元素——鐵。特別是亞鐵離子（Fe2+），它是激活一種叫做KDM3A的酶所必需的。而KDM3A正是調(diào)控Sry基因表達(dá)的關(guān)鍵“助手”。

日本大阪大學(xué)立花誠團(tuán)隊(duì)為此進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，在小鼠胚胎發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，那些有助于亞鐵離子積累的基因會被“激活”，說明鐵在這個(gè)階段確實(shí)扮演著重要角色。

當(dāng)他們在培養(yǎng)細(xì)胞中將鐵含量降低到正常水平的40%時(shí)，Sry基因的活性明顯下降。更令人驚訝的是，XY染色體的小鼠性腺開始出現(xiàn)本該屬于卵巢的遺傳標(biāo)記，仿佛它們正在“轉(zhuǎn)向”雌性發(fā)育路徑。

接下來，研究團(tuán)隊(duì)在懷孕母鼠身上做了實(shí)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)通過注射藥物來短暫地減少母鼠體內(nèi)的鐵含量，時(shí)間正好對應(yīng)胚胎性別決定的敏感期。這些母鼠生下了大約72只XY染色體的后代，其中有4只發(fā)育出了雙側(cè)卵巢，還有1只一邊是卵巢、另一邊是睪丸，發(fā)生了明顯的性別反轉(zhuǎn)。

另一組實(shí)驗(yàn)中，他們讓母鼠在懷孕前就開始吃低鐵飲食，持續(xù)6周，其中包括胚胎性別決定的階段。這種長期缺鐵本身并沒有導(dǎo)致性別變化。但如果母鼠還攜帶了一個(gè)使KDM3A酶失效的突變基因，那么在43只XY后代中，就有2只出現(xiàn)了從雄性到雌性的性別反轉(zhuǎn)。

而在所有鐵含量正常的對照組中，沒有一只XY小鼠出現(xiàn)類似的變化。

這項(xiàng)研究沒有分析缺鐵在人類妊娠中的影響，但它揭示了一個(gè)令人震撼的事實(shí)：哺乳動物的性別決定過程，并不像人們以前認(rèn)為的那樣“鐵板釘釘”。某些外部環(huán)境因素，比如母體的營養(yǎng)狀況，尤其是鐵的供應(yīng)，可能在關(guān)鍵時(shí)刻影響性別發(fā)育的方向。

這就像一場精密的交響樂，Sry基因是指揮，KDM3A是重要的演奏者，而鐵就是那個(gè)不可或缺的音符。一旦這個(gè)音符缺失了，整首曲子的方向就可能發(fā)生偏移。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅刷新了人們對性別決定機(jī)制的理解，也為未來研究鐵代謝與發(fā)育異常之間的關(guān)系提供了新線索。也許有一天，我們不僅能解釋小鼠的性別為何改變，也能更好地理解人類某些性別發(fā)育差異背后的生物學(xué)原因。