加利福尼亚双斑章鱼。图片来源：Norbert Wu/Minden Pictures via Alamy

研究人员在动物身上发现了已知最古老的性染色体——章鱼Z染色体，它最早从大约3.8亿年前的章鱼祖先中进化而来。这一发现回答了一个长期存在的问题，即鱿鱼和章鱼等海洋生物的性发育是如何进行的。相关成果2月29日公布于bioRxiv。

“我们偶然发现了可能是迄今为止最古老的动物性染色体。”论文作者、美国俄勒冈大学进化遗传学家Andrew Kern说，“鱿鱼和章鱼等头足类动物的性别决定一直是个谜，我们发现了基因以某种方式参与其中的第一个证据。”

在大多数哺乳动物和一些昆虫中，性染色体决定了个体是雄性还是雌性。在人类中，女性通常有两条X染色体，男性通常有一条X和一条Y染色体。

但对于一些动物，如头足类动物，包括鱿鱼和章鱼等软体动物以及鹦鹉螺等硬壳动物，人们一直不确定个体是如何成为雄性或雌性的。科学家普遍认为，温度等环境因素起到了一定作用，就像一些爬行动物和鱼类那样。

2015年，研究人员首次报告了头足类动物—— 一只雄性加利福尼亚双斑章鱼的基因组测序结果。

在最新的研究中，Kern和同事绘制了一只雌性加利福尼亚双斑章鱼的基因组图谱。他们发现了29对染色体和一条被称为17号染色体的单染色体。相比之下，雄性章鱼的基因组有两个17号染色体拷贝。这种差异让研究人员假设17号染色体是一条性染色体。

对其他双斑章鱼的DNA测序证实了这一观点。雄性总是有两个17号染色体拷贝，而雌性只有一个拷贝。17号染色体还含有几个与人类生殖组织中编码蛋白质的基因类似的基因。

在包括鸟类和蝴蝶在内的动物中，雄性同样有两条Z染色体，而雌性有一条Z染色体和一条W染色体。但研究人员没有在雌性章鱼中发现W染色体。这表明，雄性章鱼有ZZ染色体，而雌性则是ZO染色体，其中O表示缺少W染色体。科学家还在其他章鱼和鱿鱼物种中发现了Z染色体，但在鹦鹉螺中没有发现。

“这种模式表明，Z染色体在形成现代鱿鱼和章鱼的谱系中进化过一次，当然是在这个谱系从具有硬壳的鹦鹉螺中分离出来之后。”Kern说。这意味着Z染色体最早出现在4.5亿到2.5亿年前，并一直保留至今。此前，已知最古老的动物性染色体被认为是1.8亿年前从鲟鱼身上进化而来的。

美国哈德逊阿尔法生物技术研究所的Sarah Carey表示：“这篇论文提供的数据明确表明，头足类动物的性染色体是动物和植物中最古老的。”（王方）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1101/2024.02.21.581452