簡述人類的性別決定\\性別分化與性別畸形

1 性別決定類型

1.1 性染色體的發現

性別是從低等真核生物酵母菌到高等哺乳動物人類共有的普遍存在的特征，并且進化程度越高的物種，兩性在形態、生理與行為上差異越顯著。全部哺乳動物、某些兩棲類、某些魚類、昆蟲以及雌雄異株的植物等生物的性別是由性染色體決定。但是，性染色體最早是昆蟲體細胞內發現的。1891年，德國生物學家Henking在研究半翅目昆蟲的減數分裂過程中發現一半精子中含有特殊性質的染色體，另一半則沒有。于是特殊染色體命名為“X染色體”和“Y染色體”，并且將它們與性別聯系起來。但是直到1 902年美國學者C.E.McClung第一次真正將X染色體和昆蟲的性別決定聯系起來。后來，隨著細胞生物學的深入研究人們證實了許多昆蟲(如果蠅)、高等哺乳動物(如人類)以及某些雌雄異體的植物(女婁菜)中，雌性個體含有常染色體與兩條X染色體，雄性個體含有常染色體、X和Y染色體。由此可見，人類的Y染色體是男性所必需的。

1.2 性染色體決定性別

科學研究表明人類的性別決定屬于XY類型。正常人體細胞染色體數目為46條，其中女性為44條常染色體和XX，男性為44條常染色體和XY。因此，女性為同配性別，男性為異配性別。故女性僅產生一種類型的配子，男性產生兩種類型的配子f含X精子和含Y精子)，比例為1：1。這也是人群性比符合1：1的根本原因。人類體細胞中有22對常染色體形態、大小相同，稱為同型同源染色體，而人類X染色體形態較Y染色體稍大，其中有同源區與非同源區段，稱為異型同源染色體。在有性生殖的減數分裂過程中，X、Y染色體兩兩配對，但是分離較早。在常染色體還未分開的時候，兩條異型性染色體就已經向兩極移動，這表明X、Y染色體的同源區域較少，非同源區域較多。當然，性染色體的不同區段上存在著許多基因。例如控制人類紅綠色盲的基因、血友病的基因就位于X染色體非同源區，而控制外耳道多毛癥的基因則位于Y染色體的非同源區域。此外，Y染色體上還含有決定睪丸形成的基因，所以，Y染色體對人類雄性的性別決定至關重要。

2 性別分化的內在機制

2.1 亞細胞水平分析

從亞細胞層次分析，人類的形成可以分為初級性決定與次級性分化。前者是指性腺的分化，取決于染色體，一般不受環境的影響，而后者是性腺以外的身體表現型，取決于人體內性腺分泌的性激素水平。在大多數的情況下，男性性染色體為XY，女性則為XX。當卵細胞與含有X染色體的精子結合為XX受精卵時，性腺原基發育成卵巢，表現為女性；當卵細胞與含有Y染色體的精子結合為XY受精卵，則發育為睪丸，表現為男性。所以一個個體的含有XY或XYY或XXY或XXXY或XXXXY或XXXXXY均發育形成睪丸，為男性；而相反，一個個體含有XO或XX或XXX或XXXX或XXXXX，只要不含有Y染色體，均發育形成卵巢，為女性。由此可見，Y染色體在人類男女性別分化過程中起著十分關鍵的作用。

當然人類除了第一性征之外，還有第二性征，如男性具有陰莖、精囊、前列腺以及雄性特有的身材、聲帶和肌肉；女性個體則有陰道、子宮頸、子宮、輸卯管以及乳腺等。男女第二性征的差異也就是次級分化的結果。當然這些第二性征的產生與維持均離不開性腺產生的性激素，離不開男女性腺的分化，與Y染色體有著十分密切的關系。研究表明，卵巢合成分泌的雌激素能夠促使副中腎管發育成女性的內生殖器。睪丸合成分泌抗繆勒氏管激素抑制女性生殖器官的生成，睪酮能夠使胚胎向雄性化方向分化，進一步誘導雄性生殖器官的形態建成與功能的維持。

2.2 分子水平研究

根據著絲粒的位置，Y染色體可以分為短臂(p)和長臂(q)。在短臂擬常染色體配對區前方有一個大約為35 kb的區域中，存在著睪丸決定因子(簡稱TDF)，如果在此區域中進一步進行分離，可以得到一段男性編碼223個氨基酸組成的多肽的脫氧核糖核苷酸序列，稱為SRY基因(Y染色體性別決定區域基因)。SRY基因表達的多肽產物是轉錄因子，有一個DNA結合的區域HMG框。在人群中，含有SRY基因的個體為男性，反之，則為女性。人類Y染色體中含有的睪丸決定因子(TDF)對于睪丸的發育是十分必要的，然而還需要與一些常染色體上的基因發生協同效應，共同決定性腺的分化。由此可見，人類性別的形成實際上是以SRY基因為主導，多基因參與的有序協調表達的復雜生理過程。至于這些基因是如何與SRY基因發生相互作用呢?有些學者推測z基因能夠促進卵巢的生成抑制睪丸的分化，SRY基因表達產生的蛋白質也能抑制z基因或其產物的活性，所以，他們認為性腺原基的分化取決于SRY基因和z基因之間的活性大小權衡。可是，迄今為止，人們尚不清楚其內在的詳細機理，有待于今后進一步的研究。

3 性別畸形探討

3.1 染色體數目變異對性別分化的影響

人類正常的生殖原細胞經過減數分裂形成精子和卵細胞，然后再通過受精作用，1個精子和1個卵細胞發生細胞融合，形成受精卵，其染色體數目為44條常染色體+XX(女性)或者44條常染色體+XY(男性)。如果在減數第一次分裂或者減數第二次分裂過程中，兩條性染色體未分離，或者著絲粒分裂后，相同的性染色體移向細胞兩極，最終會形成性染色體數目異常的生殖細胞。這類精子或者卵細胞與正常的配子結合后，形成性染色體數目變異的受精卵，導致性別分化畸形，胚胎發育異常，即使能夠發育形成個體，也會出現一些嚴重的生理缺陷，具體有以下幾種情況。

(1)Klinefeher綜合征。

患者的體細胞染色體數目為47，其中常染色體為44條，性染色體為3條，即XXY，一般記為44+XXY。用組織顯微學方法檢查表明，患者睪丸發育不全，不能觀察到正常精子的形成，且曲細精管發生玻璃樣病變，尿液中促性腺激素的排泄量上升，常常出現與女性相似的乳房，但患者外貌是男性，身長較一般男性高，智力低下。患者男性的兩條X染色體一定來源于母方兩條X染色體不分離。據研究，卵母細胞兩條X染色體的不分離，5／6的可能性發生在減數第一次分裂，1／6發生在減數第二次分裂。

(2)XYY個體。

患者體細胞含47條染色體，包括44條常染色體和2條Y染色體，1條X染色體，故記為44+XYY。患者外貌表現為男性，癥狀類似于Klinefeher綜合征，但是有些患兒智力稍差，也有些患兒的智力高于一般水平。有報道認為XYY個體具有反社會行為，但是目前尚無定論。

(3)Turner綜合征。

患者體細胞染色體數為45，其中常染色體為44條，性染色體僅為1條X染色體，記為44+XO。患者外貌為女性，身長較一般女性矮，第二性征發育不良，卵巢發育嚴重受損，呈纖維狀，僅有少量的結締組織。原發性的閉經，既不產生精子也不產生卵細胞，無生育能力。患者嬰兒時頸部的皮膚呈現蹼狀突起，往往伴隨著先天性心臟病。患者的智能低下，有時也有正常智能個體。研究發現XO個體發生率遠遠比XXY低，可能是由于具有XO的受精卵，嚴重缺乏所需要的基因，導致胚胎發育停止，胎死腹中所致。

當然，除了以上三種常見情況外，還有XXXX、XXXXX等超雌個體和XXYY、XYYYY等超雄個體變異。很顯然，這些個體都是因為受精卵染色體數目的非整倍體變異引起的性別畸形的結果。

3.2 染色體結構變異和基因突變對性別分化的影響

性染色體上的某些基因發生易位、缺失或突變，也能夠引起人類性別的畸形分化，如XX男性或XY女性。XX男性體細胞染色體數目正常，但是缺少正常的Y染色體，具有睪丸和男性外生殖器，不育。XY女性，體內有睪丸，外表貌似女性，有乳房與外生殖器，但是閉經不育。研究發現大約2／3的XX男性(出現的幾率十分低，為1／20000)有Y染色體的SRY基因易位到其他染色體上，其余患者由于基因突變或遺傳因素，導致21-羥化酶失活，引起腎上腺皮質增生，促進睪酮分泌，向男性分化。XY女性缺少Y染色體上的SRY基因或者基因發生突變，導致患者外觀像男性，第二性征為女性。當然，如果z基因或者其產物的活性大于SRY蛋白質的抑制作用，盡管含有Y染色體和SRY蛋白質的存在，也會出現十分罕見的XY、SRY陽性的女性。如果Z基因發生突變或者產物的活性受到抑制甚至失活，那么睪丸的發育則不受到抑制，而出現了XX、SRY陰性的男性。

綜上所述，人類性別的形成是基因與環境因素綜合作用的結果。而人類性別的畸形分化無論是由于染色體數目變異、染色體結構變化、某些基因的缺失、易位或突變引起的，都跟Y染色體上的SRY基因能否成功表達有關。