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變男變女變變變,小烏龜在殼內的「胎動」可以影響性別?

張維展
・2019/10/27 ・2021字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

你或許知道爬蟲類是變溫動物,不同於體溫恆定的哺乳類和鳥類,爬蟲類的身體裡欠缺調解體溫的系統,牠們必須透過體內的代謝、運動產生的熱、來自外界的熱源來調整體溫。溫度對任何動物來說都是十分重要的,影響了體內無數的生化反應,也是維繫生命的重要條件之一。

對某些爬蟲類來說,「溫度」甚至會影響性別。

性別是由甚麼決定的呢?

我們人類是以第 23 對染色體──性染色體來決定性別,這稱為基因決定性系統 (genetic sex determination, GSD),也出現在大部分哺乳類中。另外,也有如蜜蜂、螞蟻等膜翅目 (hymenoptera) 昆蟲,由蜂后未交配即產下的未受精卵,這顆卵僅有單套染色體,稱為單倍體 (haploid) 將來會發育成為雄性,而和其他雄蜂交配後所產下的受精卵則是二倍體 (diploid) 將發育為雌性,這稱為套數性別決定系統 (Haplodiploidy)。

最上方的雌蜂擁有(ABCD)(abcd)兩套染色體,牠產下的單套子代雄蜂(ABcd)和雙套雌蜂(WXYZ)(wxyz)交配後再產下子代。圖/ Wikimedia Commons

而本文的主角,龜類性別則會受到蛋孵化過程中環境的溫度所影響,科學家們將這種模式稱為溫度決定系統 (temperature-dependent sex determination, TSD)。即是蛋生下來之時,胚胎尚未決定性別,而是由孵化過程中的溫度來決定未來會發育成雄性還是雌性。但並非所有在同樣溫度下孵化的胚胎都會是相同性別,在特定的溫度範圍中兩性會同時產生,這範圍內的溫度稱為「過渡溫度範圍」,當溫度偏向某一性別時,該性別比例則會增加。

溫度決定系統常見於硬骨魚和爬蟲類之中。溫度決定系統又可粗略分為兩類,一是隨著溫度升高,特定性別比例也隨著增加,大部分的龜類都屬於越高溫孵化為雌性的機率越高;但也有比較特別的喙頭蜥 (Sphenodon punctatus ),這是一種只生活在紐西蘭的原始爬蟲類,牠們和龜類正好相反,越高溫則會孵出越多雄性。另一種模式則較為複雜,在低溫和高溫時孵化為雌性的比例較高,介於兩極端間的溫度會使雄性的比例增加,美洲短吻鱷就屬於此類。

喙頭蜥是一種原始的爬蟲類,現今只生活在紐西蘭的活化石。圖/Wikimedia commons

氣候暖化會讓未來的小烏龜只有女孩子嗎?

說到這裡,你是否會有些疑問,如今全球暖化日益嚴重,孵化溫度理應越來越高,這會不會使爬蟲類性別比例逐漸失衡,出現性別單一化的現象呢?

多數的龜類性別是由在蛋中時所遭遇的環境溫度決定。但最近的研究顯示,其實還是有一些不願受命運、環境擺布的!過往已知龜類的胚胎可以藉由移動胚胎在蛋裡的位置,進而改變孵化過程中胚胎的溫度。但這樣的差距就足以影響決定性別了嗎?讓我們繼續看下去。

針對淡水烏龜 (Freshwater Turtle) 金龜 (Mauremys reevesii)的研究發現,同顆蛋兩端的差異最高可以達到 4.7°C !要知道這可是非常大的溫差,在一般孵化過程中 2°C 的溫差就足以影響龜類的公母比例了。

金龜 (Mauremys reevesii)是相對常見的淡水龜種類。By Σ64Own work, CC BY 3.0, Link

科學家們做了實驗,想要了解小烏龜胚胎在蛋裡面移動的行為是否會影響最後孵出的性別比例。他們在一半的蛋上做了處理,干擾胚胎感測外界溫度,進而避免胚胎感受到外界溫度而移動的行為。在蛋全數孵化後,經過處理的組別,幾乎全部為相同性別,完全由外界的溫度決定。相反的,未處理的蛋群,胚胎可以在蛋中自由地移動,從這些蛋裡孵出來的小龜們性別比例則接近一半一半。

生命會自己找到出路?

透過移動胚胎來尋找適居溫度 (Goldilocks Zone,暫譯),小烏龜們可以避免全部陷入極端溫度,以安全地孵化,甚至於得以調節到平衡的性別比。這或許解釋了溫度決定性別的爬蟲類,是如何度過歷史上較為極端的天氣,如中生代的氣溫平均比現今高約 10°C。

當然,但胚胎在殼內移動這個行為的效果受到很多限制,更大一部分還是必須取決於蛋所在的環境與胚胎本身。萬一外界溫度實在太高,移動後的溫度還是超出了過渡溫度範圍;又或者胚胎太大顆了或太小,移動後的溫差也很可能不足以影響烏龜的性別。

孵化後的小海龜冒險才剛開始呢。(圖非實驗研究種類)圖/pixabay@Kanenori

不論是全球暖化或者是任何生存上的種種難題,都是生物在演化這條漫漫長路上面對的挑戰。在許多情況下,生物往往用上許多意想不到的方法來解決生存的困難,就像本案例中的小烏龜胚胎移動行為。或許這些奇妙的生物,不論是胚胎或是母體,也還有許多我們尚未發現的辦法來面對環境變化所帶來的影響。

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張維展
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權力從何而來?從基因上來看男女不平等的起源!——《我們源自何方?》
馬可孛羅_96
・2023/03/18 ・2975字 ・閱讀時間約 6 分鐘

歷史學家長久以來都在爭論,某個人如果留下了不成比例的後代數量,對於人類歷史影響會有多大。星團分析提供了客觀的資訊,讓我們知道在歷史中不同的時間點上,權力極端不平等的重要性。

以 Y 染色體追蹤權力不平等的原因

托馬斯.奇維希德(Toomas Kivisild)與馬克.史東金(Mark Stoneking)各自帶領的研究,都比較了對於 Y 染色體序列和粒線體DNA星團分析的結果,並且得到一個令人驚奇的結果。

兩個人計算一對序列中 DNA 字母的差異數量,由於突變的累積速度是固定的,他們的研究可以估計出不同的兩人組合之間,純父系譜系(Y 染色體)的共同祖先和純母系譜系(粒線體 DNA)的共同祖先各自存在的時代。

在關於粒線體 DNA 的研究中發現,現今族群中幾乎所有的兩人配對,在萬年內純母系譜系相同的機率非常低,世界許多地區是在那個年代之後才出現了農業。如果那段期間中族群都很大,可以預期會出現這樣的結果。

但是在關於 Y 染色體的研究中,發現的模式卻截然不同。在東亞人、歐洲人、中東人和北非人,那些科學家都發現許多「星團」,這些共同的男性祖先生活大約在五千年前。

五千年前在歐亞大陸,正好發生了考古學家安德魯.謝拉特(Andrew Sherratt) 所說的「次級農產品革命」(Secondary Products Revolution):人類發現到牲畜除了能作為肉品來源之外,還有其他用途,例如拉車、耕地、產生乳汁與織品(例如羊毛)。

次級農產品革命後,民族擴張造成權力不平等的社會。圖/envatoelements

莫約也是從青銅時代開始,拜馴化馬匹與發明輪子及具備輪子的交通工具之賜,人類移動的能力增加,同時能夠累積大量財富。同時累積的還有銅和錫等比較稀有的金屬,這些金屬是青銅的材料,可以運到數百或甚至數千公里外。

Y 染色體模式指出,就是在這段時間,人類之間的不平等狀況增加了,遺傳狀況道出了當時一個群體中,權力集中到一小部分人的程度是前所未有的,可能是新的經濟體制促成了這種狀況。

在那個時期中,具有權力的男性對所處族群的影響力非常巨大,遠遠超過之前的時代,讓有自己 DNA 的後代數量超過成吉思汗留下的。

顏那亞民族擴張帶來的不平等社會

結合古代 DNA 和考古學研究,我們正在開始了解到這種不平等可能具備的意義。五千年前,剛好是顏那亞人在黑海與裏海的北方興起的時間。在第二部中討論過他們藉由馬匹和車子,首度能夠使用廣闊草原地帶上的資源。

遺傳資料指出,顏那亞人和他們的後代非常成功,幾乎取代了在其西方的歐洲北部農耕者,以及在其東方的中亞狩獵-採集者。

顏那亞(Yamna)文化的擴張。圖/wikipedia

考古學家金布塔絲認為,顏那亞社會中性別不平等和社會階級分明的現象是前所未有的。顏那亞人留下了巨大的墳丘,中心部位中,男性的骨骸佔了約八成,這些骨骸上通常具有暴力傷害的痕跡,同時有其他可怕的金屬短劍和斧頭陪葬。

金布塔絲認為,顏那亞人抵達歐洲,預示了兩性之間權力關係的轉變。這個時期剛好是金布塔絲所說的「舊歐洲」沒落時期。舊歐洲的社會比較少暴力活動的證據留下,社會中女性處於核心地位,到處都有小型女神雕像留下。

在她重構出的歷史中,「舊歐洲」被以男性為中心的社會所取代。相關證據並不只來自於考古證據,那些可能經由顏那亞人所散播的印歐文化,例如希臘文化、北歐文化和印度文化中,神話都是以男性為中心。

對於文字歷史時代之前人類文化的詳細描述,都需要謹慎看待。不過古代 DNA 資料的確證明了顏那亞人的社會中,權力集中在少數菁英階級的男性。顏那亞人的 Y 染色體類型就只有幾種,代表了少數男性成功散播了自己的基因。

相較之下,顏那亞人的粒線體 DNA 序列就更為多樣。顏那亞人的後代或是他們的近親,把自己的Y染色體散播到歐洲和印度,這種擴張對人口造成了重大的影響。在歐洲與印度,這些 Y 染色類型在青銅時代之前並不存在,但是現在卻是這兩個區域中主要的類型。

現今在歐洲西部和印度的人口中,來自草原的 Y 染色體類型所佔的比例要比草原基因組其他部分所佔的比例高出許多,從這點就可以看出來,顏那亞人的擴張並非全然都是友善的。草原男性血統所佔的比例高,代表了顏那亞人的男性後代在政治上或經濟上比較成功,在與當地男性競爭伴侶的時候占優勢。

我所知最令人驚訝的例子來自於歐洲西南端的伊貝利亞半島,在四千五百年前到四千年前青銅時代一開始的階段,來自於顏那亞的血統抵達了那裡。

布萊德利的實驗室和我的實驗室各自從那個時期的遺骸中取出古代 DNA,發現在草原血統抵達時,伊比利亞族群中有百分之三十受到取代,但是 Y 染色體受到取代的幅度更高:在我們的資料中,在具有顏那亞人血統的男性,有九成帶有來自草原的 Y 染色體類型,這種染色體之前未曾在伊比利亞出現過。顯然草原族群在擴張的時候,階級高低非常分明,而且權力分配極度不平衡。

權力累積代代相傳

對於「星團」的研究主要靠分析Y染色體和粒線體 DNA,那麼分析全基因組會有幫助嗎?

用全基因組資料可以重建出最近一萬年中絕大多數農業群體的祖先族群大小,發現到在這段期間族群增大了,看不出 Y 染色體所指出在青銅時代出現了瓶頸效應。那是只彙整 Y 染色體資料和粒線體 DNA 資料所看不出來的。

其實我們很清楚,用 Y 染色體是看不出來某些遺傳類型是否能夠更成功的傳到後代。理論上,我們可以用天擇來解釋,說有些 Y 染色體類型能夠讓攜帶者具有某些生物優勢,例如生育能力提高。

某個時期男性權力擴張到可以與大量女性交配,並把優勢與權力留給自己的後代。圖/GIPHY

但事實上全世界在同個時期有數個地方同時都出現了這種遺傳模式,那個時段剛好是社會階級明顯的社會興起時期,用天擇利益來解釋多個地區各自出現了有利於生物繁衍的突變,實在太勉強。

我認為比較有可能的解釋是在這段時期,某一個男性開始累積的權力大到不只能夠和大量女性交配,而且能夠把自己在社會上的優勢傳給下一代,確保自己的男性後代在生育上也那麼成功。

代代相傳之下,使得這些男性的 Y 染色體在族群中的頻率增加,留下的遺傳痕跡充分表示出過往社會的狀況。

在這段時期,個別女性累積權力也有可能比以往更多。但是由於生物特性的限制,即使是集權力於一身的女性也不可能有超多的後代,因此社會不平等在男性血脈中更容易看出來。

——本文摘自《我們源自何方?:古代DNA革命解構人類的起源與未來》,2023 年 3 月,馬可孛羅出版,未經同意請勿轉載。

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馬可孛羅_96
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馬可孛羅文化為台灣「城邦文化出版集團」的一個品牌,成立於1998年,經營的書系多元,包含旅行文學、探險經典、文史、社科、文學小說,以及本土華文作品,期望為全球中文讀者提供一個更開闊、可以縱橫古今、和全世界對話的新閱讀空間。

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狗用來標記地盤,老鼠用來求偶,但人類很可能沒有?神奇的化學分子費洛蒙——《完美歐姆蛋的化學》
日出出版
・2023/01/01 ・1841字 ・閱讀時間約 3 分鐘

可以傳染的「興奮感」:費洛蒙

費洛蒙是一種非常大的分子,會從動物體內散發出來並影響其他動物身體的行為。

這種物質當初是在 1959 年由德國生物化學家阿道夫.布特南特(Adolf Butenandt)發現, 這位科學家在二十年前就因為首次合成出性激素而獲得諾貝爾化學獎,說他是化學界的搖滾巨星都還不足以形容他的貢獻。

阿道夫.布特南特首次合成出性激素。圖/wikipedia

他的研究發現,費洛蒙的功能和激素一樣,但是只對附近的相同物種個體有效。

舉例來說,如果動物 A 在動物 B 附近釋放出性費洛蒙,動物 B 的身體會吸收這些分子,整體行為也會受到影響。這其實代表動物 A 具有像丘比特的能力,只不過用的不是箭,而是分子。

基於以上的原因,費洛蒙有時會被稱為「環境激素」(eco-hormone),因為這類分子的運作方式就像是體外的激素。

和激素相同的是,費洛蒙有各式各樣的結構。有些分子非常小,有些則相當大,不過全都是揮發性分子,這表示分子在特定條件下會輕易蒸發。揮發性物種通常很好辨識,因為會帶有強烈的氣味(像是汽油或去光水)。

汽油帶有強烈的氣味。圖/pixabay

研究人員決定把這種分子命名為費洛蒙(pheromone),是因為字面上的意思是「轉移興奮感」,而這正是費洛蒙的功能。

動物間的費洛蒙功用

強大的費洛蒙分子可以傳送幾種不同主題的訊號給附近的同類,例如食物、安全狀況或者性。舉例來說,螞蟻會在巢穴和食物之間的路徑散發費洛蒙,來通知彼此食物來源在哪裡。

狗在散步時對消防栓撒尿是為了標示自己的領域,這時釋放的就是領域費洛蒙。就連雄鼠也會散發出性相關的費洛蒙來吸引雌鼠,同時也會導致附近的雄鼠變得更有攻擊性。

狗在散步時對消防栓撒尿是為了標示自己的領域,這時釋放的就是領域費洛蒙。圖/pixabay

那麼人類呢?

人也會散發出任何一種類型的性費洛蒙嗎?

出乎意料的,人類不會散發任何一種形式的性費洛蒙。不過我們自以為有費洛蒙的原因在這裡:1986年,溫尼弗雷德.卡特勒(Winnifred Cutler)發表的研究宣稱,她成功分離出第一種人類性費洛蒙。

在這項研究計畫中,她蒐集、冷凍並解凍來自幾位不同對象的性費洛蒙。一年之後,她將這些分子塗在許多女性受試者的上唇,接著便宣稱她觀察到和大自然的動物類似的結果。

事實上,卡特勒的研究完全是一派胡言。她根本沒有分離出人類性費洛蒙;而只是把奇怪的氣味塗在隨機受試對象的上唇,其中包括——請做好心理準備——腋下的汗水。

與其說是分離出純費洛蒙,不如說她蒐集的是人流汗時排出的電解質,而且還抹在別人的臉上。

與其說是分離出純費洛蒙,不如說她蒐集的是人流汗時排出的電解質,而且還抹在別人的臉上。圖/pixabay

直到今天,卡特勒的噁心科學研究還流傳在網路上的各個角落,這表示如果有人在 Google 上搜尋「人類性費洛蒙」,就會和得到一堆錯誤資訊。有些研究人員堅信我們總有一天會發現性費洛蒙,不過在這本書出版的當下,科學界尚未找到任何人類性費洛蒙。

一直以來有不少相關研究在執行和重複進行,也盡可能針對各種變數進行調整,而所有的研究團隊都得出相同的結論:二十一世紀的人類大概沒有性費洛蒙。

但人類有史以來就是這樣嗎?如果大多數的其他哺乳類都有性費洛蒙,包括兔子和山羊,為什麼我們沒有?

答案其實意外簡單:人類學會了溝通。

我們可以用語言(和蠟燭……還有性感內衣……)告訴伴侶我們有興趣滾床單,而雪貂則必須往理想交配對象的方向散發性分子。

——本文摘自《完美歐姆蛋的化學》,2022 年 12 月,日出出版出版,未經同意請勿轉載。

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轉變了性別,周圍的眼光也變了?從巴雷斯教授的故事看見社會中隱含的歧視——《隱性偏見》
平安文化_96
・2022/12/16 ・2134字 ・閱讀時間約 4 分鐘

性別認同使「他」決定成為男生

在治療癌症多年之後,本‧巴雷斯(Ben Barres)回憶他是如何措辭向腫瘤科醫師提出了請求。

他問道:在切除我的乳房時,能否請你把另一個乳房也一併拿掉?由於他的家族有癌症病史,醫師便同意了,但事實是巴雷斯只是想要擺脫那雙乳房。他有個女性名字,身為女孩長大成人,但他對自己的女性身分一向感到不自在。四歲時他覺得自己是個男孩,青春期的身體變化令他難安,成年後要把自己塞進高跟鞋和伴娘禮服也令他不自在。

那是一九九五年,是在變性人拉維恩‧考克斯(Laverne Cox)和凱特琳‧詹納(Caitlyn Jenner)成為家喻戶曉的人物之前,是在谷歌搜尋「變性人」會得到法律建議之前,甚至是在有谷歌之前。當時巴雷斯並不了解身為變性人是什麼意思,但是切除了雙邊乳房是種莫大的解脫。一年之後,他讀到一篇講一名變性男子的文章,他豁然了悟。

巴雷斯渴望展開荷爾蒙治療,但是他有一大顧慮:他的事業。當時四十三歲的他是史丹佛大學的神經生物學家,剛發現了神經膠質細胞的重要,這種大腦細胞的角色在那之前一直被低估,他的發現具有開創性。

科學界的同儕一直視他為女性,他不知道他們對於他改變性別會有什麼反應。學生是否會不想再參與他的實驗室工作?他是否不會再受邀參加學術研討會?

科學界的態度變化

科學界的確作出了反應,但不是以巴雷斯所擔心的方式。在他變性之後,不曉得他是變性人的那些人開始更仔細地聆聽他的意見,不再質疑他的權威。身為中年白人男子,在開會時不再有人打斷他。在證據不夠充分的時候,別人一次又一次地姑且相信他。他甚至在購物時得到更好的服務。

在一場研討會上,他無意間聽到一個不知道他是變性人的科學家說:「本今天做的專題研討很棒,再說,他的研究成果要比他姊姊強得多。」

學術界在巴雷斯變性後對他的態度有了改變。圖/envato.elements

巴雷斯很驚訝。在變性之前,他很少察覺性別歧視,甚至連明顯的例子都沒注意到。巴雷斯還就讀於麻省理工學院大學部時,有一次他在一堂數學課上解開了一個難題,是全班唯一解開這道題的學生,教授說:「想必是你男朋友替你解答的。」這句話冒犯了巴雷斯。題目當然是他自己解開的,他甚至根本沒有男朋友。

可是當時他不認為教授此言帶有歧視,因為他以為性別歧視已經不存在了。就算性別歧視還存在,由於他對女性身分缺少認同,不足以讓他覺得性別歧視會發生在他身上,他只氣憤自己被指控作弊。在變性之前,巴雷斯認為自己受到的對待就跟其他人一樣。

現在他有了驚人的證據,證明了事情正好相反。那簡直就像個科學實驗:他擁有同樣的學歷、同樣的技能、同樣的成就、同樣的職位。除了一個變數之外,其餘的變數都維持不變。

巴雷斯清楚看出,他的日常遭遇、他的科學家生涯、他的生活全都由別人眼中所見的性別所塑造,以他自己以前不曾看出的方式。在變性之前,他的想法、貢獻和權威都遭到貶抑,雖然並非公開,也非全盤,但是當造成貶抑的因素忽然消失,這一切就變得清晰可見。如今,男性和女性所受到的差別待遇被看清了,就像花瓣在紫外線照射下呈現出新的圖案。

日常中的一切都是由別人眼中性別所塑造。圖/envato.elements

科學界中對女性的偏見

因此,二○○五年,當哈佛大學校長薩默斯(Larry Summers)表示科學界的女性之所以不多,可能係由於兩性在能力上的先天差異,巴雷斯無法默不吭聲。他在《自然》雜誌(Nature)上發表了一篇由衷的呼籲,要求科學界關注偏見的問題。

「這就是女性在學術界工作所佔比例不高的原因」,他說,「原因不在於照顧小孩,也不在於家庭責任。」他又說,在他改以男性的身分在科學界工作之後,「這個念頭在我腦中浮現了一百萬次:現在的我更受到重視。」並不是說巴雷斯在變性之前從未在職業生涯中遇到過障礙和偏見,「只是我從來沒有看出來」,他告訴我。

我們當中許多人都曾在與別人接觸時有過經驗,使我們納悶偏見是否起了作用。但是我們呈現在外界眼中的樣子如果不曾有過戲劇化的轉變,我們可能就沒有機會來證實這些直覺。

如果我們的體重有了可觀的增減,或是有了明顯可見的殘疾,我們或許能夠向自己證實這些直覺。如果我們去其他國家旅行,而我們的膚色在當地具有不同的意義,那麼我們或許也會看得出來。就像有個黑人學生告訴我,他在義大利旅行時有種奇怪的感覺,後來他明白那是因為他在商店裡被懷有疑心的店員緊盯著。

異性婚姻的夫妻,如果配偶進行了性別轉換,就往往會看出當他們還是異性婚姻的伴侶時多麼受到認可。最終,我們當中許多人都將會感受到老年人所受到的歧視和不尊重。但我們往往還是很難確定自己所遭遇的偏見。

——本文摘自《隱性偏見》,2022 年 10 月,平安文化出版,未經同意請勿轉載

平安文化_96
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皇冠文化集團旗下的平安文化有限公司以出版非文學作品為主,書系涵蓋心理勵志、人文社科、健康、兩性、商業……等,致力於將好書推廣給廣大讀者。