已知最古老的动物性染色体：章鱼的Z染色体如何决定性别

这一结果首次揭示了一些头足类动物是如何决定性别的。

　　

研究人员在动物身上发现了已知最古老的性染色体——章鱼的Z染色体，它最早是在大约3.8亿年前章鱼的一个古老祖先身上进化出来的。这一发现回答了一个长期存在的问题，即包括章鱼和鱿鱼在内的海洋生物群体的性发育是如何指导的。 

在许多动物中，包括大多数哺乳动物和一些昆虫，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性染色体，男性通常有一条X和一条Y性染色体。但对于一些动物群体，比如头足类动物——包括鱿鱼和章鱼等软体动物，以及鹦鹉螺等硬壳动物——研究人员一直不确定个体是如何变成雄性或雌性的。科学家们普遍认为，温度等环境因素也起到了一定作用，就像它们对一些爬行动物和鱼类所做的那样。

2015年研究人员报告称，首次对头足类动物的基因组进行了测序——这是一只雄性加利福尼亚双斑章鱼(octopus bimaculoides)的基因组。而在最新的研究中，Kern和他的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。这种差异导致研究人员假设17号染色体是性染色体。

对其他O. bimaculoides章鱼的DNA测序证实了这一观点。雄性总是有两个17号染色体的拷贝，而雌性只有一个拷贝。17号染色体还包含几个类似于人类生殖组织中编码蛋白质的基因，包括精子中发现的一种蛋白质。在包括鸟类和蝴蝶在内的动物中，雄性同样有两条Z性染色体，而雌性有一条Z性染色体和一条W性染色体。但研究人员未能在雌性章鱼中发现W染色体。因此，雄性有ZZ性染色体，而雌性有ZO性染色体，其中O表示缺少W染色体。

研究小组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染色体在导致现代鱿鱼和章鱼的谱系中进化了一次——在这个谱系从硬壳鹦鹉螺中分离出来之后，”Kern说。他说，这意味着Z染色体最早出现在4.5亿到2.5亿年前，并一直保留到今天。此前，已知最古老的动物性染色体被认为是1.8亿年前在鲟鱼身上进化出来的。柏林莱布尼茨淡水生态和内陆渔业研究所的进化遗传学家Matthias说，这条染色体在进化上是非常保守的。在阿拉巴马州亨茨维尔的哈德逊阿尔法生物技术研究所研究性染色体进化的Sarah Carey说:“这篇论文中的数据明确表明，头足类动物的性染色体是动物和植物中最古老的。”“这是研究性染色体遗传学的一个很酷的时代。”