脑科学与教育入门

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小泉英明
高等教育出版社2009-11

温度决定性别的事例

  我认为将来还会有一个非常重要的新学科,就是遗传与环境的界线研究。

  有关决定要素来自遗传还是环境的争论一直比较盛行,但是到底这二者作用的界线在哪里?从学术领域的角度还从来没人提到过,而且我们一直以为已经研究解释清楚的问题其实还没弄明白。比如,我们都认为生物体的性别是由遗传基因决定的,学校的生物课上也是这么讲性染色体的,于是大家就这么认定了。可是最近研究却发现,“蛇属”之外的一部分爬虫类动物的性别是由孵化温度决定的。

  “蜥蜴属”中的美洲鳄(短吻鳄)在孵化时如果环境温度升高的话,雌鳄的出生率就会下降,超过一定温度以后,孵化出来的全是雄鳄,这种孵化温度决定生物性别的现象在英文里被称为“TDS”(Temperature Dependent Sex温度决定性别)。

  这一事实在100多年前可能就已经被人类发现了,但是最早有论文发表是在1970年,而且类似研究最初是在非洲,后来是在法国,不是在英语圈的国家,所以直到1980-1990年左右研究才得到发展。最近在生物学领域也发现,许多想当然的说法其实是不确定的。比如,日本有一个水族馆为了保护环境而人工孵化青海龟,可是刚开始的时候,孵出来的全是雌海龟,负责人当时也非常震惊。后来才知道,当孵化温度超过32度以后,生出来的就都是雌海龟了。与前面说过的鳄鱼正好相反,鳄鱼是低于28度时孵化出来的都是雌鳄。

  我们通常认为性别是由性染色体决定的,可是对爬虫类动物来说,孵化温度却是决定因素。像上述在生物学领域尚未研究清楚、本以为想当然其实却不然的事情还有不少。如前所述,在有关婴儿发育的研究中,一样有许多尚未解释清楚的内容。

生物的临界期是否可以延伸到人类

  有一件事特别重要,就是我们要明白,在其他生物体上所做的研究实验在多大程度上是可以在人体上得到验证,也是同样适用于人体的。比如,在生物实验中得出的临界期的概念和观点在多大程度上可以类推至人体,这个问题可是非常关键的。以刚才说的“温度决定性别”的实验为例,生物的雌雄性别因孵化温度而不同,或者说会从雄性变为雌性,有一个温度的界线,各种生物的界线又都不一样。对这个温度界线的研究被称为TDS临界温度研究。

  研究临界温度时,脑科学和脑神经科学往往用老鼠做实验。可是在老鼠身上得到的临界期的概念是否适用于人类呢?从理论上是很难找到判断依据的。也就是说,某一个概念适用于动物,或许也适用于人类,但是这个动物身上的另一个概念却不一定适用于人类。再次强调这一点非常重要。

  换言之,动物实验得到的概念和结果只适用于动物,未必适用于人类,更是未必适用于全人类。一定不能妄下结论。

  从遗传信息的角度分析,物种无论怎么进化,其基本的DNA模型和构造是不变的。老鼠通过遗传基因的碱基序列将遗传信息传递给子孙,人也一样。物种进化从最初到后期,遗传基因传递信息的功能一直是保持不变的。

  那么,孵化温度决定性别也是龟和蜥蜴类动物所特有和固有的该物种的机制。必须明确这一点。作为概念性的东西,哪些是可以类推到人类的,哪些是不能类推到人类的,这对于科学家来说是非常重要的知识。