章魚有已知最古老的性染色體

研究人員在動物身上發現了已知最古老的性染色體——章魚Z染色體，它最早在大約3.8億年前的章魚祖先上進化而來。這一發現回答了一個長期存在的問題，即魷魚和章魚等海洋生物是如何進行性發育的。相關成果2月29日公布于bioRxiv。

加利福尼亞雙斑章魚

“我們偶然發現了可能是迄今為止已知最古老的動物性染色體。”論文作者、美國俄勒岡大學進化遺傳學家Andrew Kern說，“魷魚和章魚等頭足類動物的性別決定一直是個謎，我們發現了基因以某種方式參與其中的第一個證據。”

在大多數哺乳動物和一些昆蟲中，性染色體決定了個體是雄性還是雌性。在人類中，女性通常有兩條X性染色體，男性通常有一條X和一條Y性染色體。

但對于一些動物，如頭足類動物，包括魷魚和章魚等軟體動物、鸚鵡螺等硬殼動物，人們一直不確定個體是如何成為雄性或雌性的。科學家普遍認為，溫度等環境因素起到了一定作用，就像一些爬行動物和魚類那樣。

2015年，研究人員首次報告了對頭足類動物基因組的測序，這是一只雄性加利福尼亞雙斑章魚的基因組。

在最新的研究中，Kern和同事繪制了一只雌性加利福尼亞雙斑章魚的基因組圖譜。他們發現了29對染色體和一條被稱為17號染色體的染色體。相比之下，雄性章魚的基因組有兩個17號染色體拷貝。這種差異讓研究人員假設17號染色體是一條性染色體。

對其他雙斑章魚的DNA測序證實了這一觀點。雄性總是有兩個17號染色體拷貝，而雌性只有一個拷貝。17號染色體還含有幾個類似于人類生殖組織中編碼蛋白質的基因，包括精子中發現的一種蛋白質。

在包括鳥類和蝴蝶在內的動物中，雄性同樣有兩條Z性染色體，而雌性有一條Z性染色體和一條W性染色體。但研究人員未在雌性章魚中發現W染色體。這表明，雄性有ZZ性染色體，而雌性有ZO性染色體，其中O表示缺少W染色體。他們還在其他章魚和魷魚物種中發現了Z染色體，但在鸚鵡螺中沒有。

“這種模式表明，Z染色體在導致現代魷魚和章魚的譜系中進化過一次——在這個譜系從硬殼的鸚鵡螺中分離出來之后。”Kern說。這意味著Z染色體最早出現在4.5億到2.5億年前，并一直保留至今。此前，已知最古老的動物性染色體被認為1.8億年前在鱘魚身上進化而來。

美國哈德遜阿爾法生物技術研究所的Sarah Carey表示：“這篇論文提供的數據明確表明，頭足類動物的性染色體是動物和植物中最古老的。”