科学家开发出鉴定海龟幼体性别的新方法

佛罗里达大西洋大学的海洋科学家释放了一只小海龟。图片：Dana Ralph

与人类不同，海龟和其他爬行动物（例如鳄鱼）没有性染色体。它们的性别是在孵化环境下发育过程中定义的。在海龟中，性别取决于孵化时的温度：温度升高会产生雌性，温度降低会产生雄性。鉴定孵化海龟的性别尤其具有挑战性，因为它们没有外部性器官和异形性染色体 - 没有X或Y染色体。迄今为止，在海龟孵化中可靠地鉴定性别的方法数量有限。随着全球气温的迅速升高，迫切需要明确评估这些濒危动物的性别比。

佛罗里达大西洋大学（FAU）的查尔斯·施密特科学学院的研究人员开发了一种首创的技术，该技术具有微创性，并极大地提高了在全球各地筑巢点的种群水平上测量新生海龟性别比的能力。他们使用这种技术来鉴定两种乌龟种类的新生儿中的性别：一种淡水乌龟（彩龟Trachemys scripta）和一种海龟（红海龟Caretta caretta），均使用少量血液样本进行分析。这是首次通过温度依赖性性别测定法在孵化的雏龟血样中发现性别特异性蛋白质表达模式的差异。这项研究是评估气候变化对濒危龟种影响的关键步骤。

这项发表在《科学报告》上的研究，研究人员使用了一种免疫测定方法来测试样品中是否存在几种已知在性别分化中起重要作用的蛋白质。研究结果表明，可以从新生雄性海龟的血液样本中可靠地检测出抗穆氏管荷尔蒙（anti-müllerian hormone ，AMH），而雌性则不能，并且可以用作性别特异性标记。

鲍里斯·特扎克（Boris Tezak）博士（位于最前）释放了一只小海龟。图片：Dana Ralph

研究人员使用组织学或腹腔镜检查法验证了海龟的性别，结果表明，他们开发的新方法可在1-2天大的幼体中鉴定彩龟和红海龟的性别，并且这种方法在识别83到177天（120-160克）的红海龟中，可靠性达到90%。

“目前，通过温度依赖性性别鉴定来鉴定新生乌龟性别的方法所固有的挑战，促使我们寻求替代方法。” 是FAU的查尔斯·E·施密特科学学院的生物科学教授，珍妮特·温妮肯（Jeanette Wyneken）博士说：“我们的研究结果为爬行动物保护领域，特别是乌龟的保护和管理提供了一种有价值的新工具，可用于准确评估幼体的性别比。”

与目前具有温度依赖性性别分化的海龟进行性别鉴定的分子方法相比，FAU研究人员开发的方法是通过免疫印迹法（Western blot）对血样进行快速、微创分析，只需要非常少量的血液并且取样后可以立即释放海龟。

珍妮特·温妮肯博士教授在Boca Raton的FAU海洋实验室观察海龟的孵化情况。图片：佛罗里达大西洋大学Jay Paredes

这项研究的主要作者鲍里斯·特扎克，在FAU获得博士学位，现在是杜克大学医学中心的博士后研究员，他说：“我们研究的信息应能帮助其他科学家和管理人员精确监控由于温度随时间变化而可能引起的性别比变化。这还将帮助他们估计气候变化将如何影响后代的孵化，并允许迅速评估管理策略，这些管理策略有助于通过温度确定性别来帮助恢复海龟和其他爬行类物种。”

由于种种原因，要确定巢穴中自然龟孵化的性别比例具有挑战性，其范围从伦理学的形态学限制到对实际指导胚胎性别分化的机制缺乏了解。通常，海龟的特征是寿命长和晚熟，因此它们在性成熟之前不会发生两性分化 - 海龟物种通常需要超过25年的时间才能性成熟。

论文合著者，伊策尔·西弗恩特斯-罗梅洛（Itzel Sifuentes-Romero）博士说：“由于难以轻易识别出孵化性别，因此大多数大型研究龟孵化性比例的研究都依靠代理间接推断性别比，例如巢温度、气温或孵化持续时间。但是，这些替代方法通常无法匹配天然海龟巢的性别比。我们相信，我们开发的新技术将能够在大规模和全球范围内更准确地估算出孵化的性别比。”