大自然中，物种性别决定机制五花八门：人类靠性染色体定性别，XX是女性、XY是男性；鸟类刚好相反，ZZ是雄鸟、ZW是雌鸟；有些动物更特别，孵化温度直接决定后代性别……
这究竟是演化的随机巧合，还是暗藏统一规律？浙江大学生命演化研究中心张国捷团队和中国科学院昆明动物研究所施鹏团队深耕壁虎家族研究，成功揭开了脊椎动物性染色体亿万年的演化奥秘。
相关研究成果，8月28日发表于国际期刊《科学》。
壁虎之所以能成为破解谜题的关键，是因为它们堪称自然界的“性别决定活字典”——有的看温度、有的靠XY染色体、有的靠ZW染色体，三种主流性别决定方式全部集齐，是观测生物性别演化的完美研究样本。
团队选取22种壁虎开展深度研究，涉及壁虎科七成以上的性染色体起源事件。通过溯源推演，科研人员还原出1.91亿年前壁虎祖先的遗传信息——它们没有专属的性染色体，全身都是普通常染色体，后代性别完全由环境温度决定，是妥妥的“看天定性别”。
研究还发现一个关键规律：不同壁虎的性染色体来源各不相同，但有着固定的演化倾向：携带较多睾丸相关基因的染色体，更容易演化成Z染色体，形成ZW性别系统；反之则大概率演化出XY性别系统。
这一规律普遍适用于哺乳动物、鸟类、爬行动物等羊膜动物。但另一方面，它在鱼类、两栖类生物中适用性较低。这一发现很大程度地提升了我们对此类染色体演化的认知。
研究团队还在壁虎中发现了一次发生在距今1200万至700万年前的性染色体“诞生潮”，而此时正值全球大幅降温、干旱加剧，生物栖息地破碎化严重。很可能是剧烈的气候变化，使依赖温度定性别的壁虎频繁出现性别失衡，种群生存遭遇危机。在环境压力下，一些壁虎物种舍弃了不稳定的环境决定模式，转变为更稳定、更可控的基因性别决定模式。
此外，科研团队还探索了性染色体产生以后的演化过程，最终建立了完整的性染色体“四阶段”演化模型：环境压力倒逼性别决定系统转变；常染色体按基因特性被“征召”为性染色体；性染色体逐步差异化；最终形成稳定的性别决定遗传系统。
这意味着，脊椎动物多样的性别模式，并不是演化的偶然，而是亿万年环境变迁与生物基因特性共同塑造的结果。该项研究不仅解开了困扰科学界多年的演化谜题，更能帮助人类更好地预判气候变化对物种的影响，为生物多样性保护提供重要的科学依据。（作者：冉浩 系中国科普作家协会会员）
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