男性Y染色体导致体型的性别差异

女性和男性在形态、生理和行为上有很多不同。这种被称为性别二态性的性别差异是如何进化的，这是一个谜，因为女性和男性拥有相同的一组基因，一个性别的进化变化应该会导致另一个性别的相关变化，从而阻止性别差异的进化。这项新研究表明，即使两性之间的基因差异很小，也能促进进化有性二态性，这样它可以在几代内进化。

只有少数几个基因

“我们的实验表明，常染色体以及性染色体X和Y都可能存在对性别二态性很重要的遗传变异，但仅Y染色体就可以改变30%的大小性别差异。这是值得注意的，因为在这些甲虫中含有Y染色体只有少数几个基因，只占基因组的很小一部分，就像人类一样。许多人认为Y只影响男性最重要的生殖过程，即精子的产生。我们的研究结果表明，Y染色体的作用可能比我们之前认为的更广泛，”乌普萨拉大学生态与遗传系博士生、该研究的第一作者菲利普·考夫曼说。

然而，性别二态性的进化不仅取决于基因组中遗传变异的位置，还取决于自然选择和性选择如何作用于它。在实验室进化的帮助下，研究小组表明，性别大小二态化在选择男性大小时可以进化，但当选择只作用于女性时，基因组的共享部分在男性中引起了相关的进化反应，阻止了二态化的进化。

“性别二态性发生了最剧烈的变化，仅在十代人的时间里就增加了50%，这发生在我们对两性进行性别对抗选择时——偏好相反的体型。这表明，在正确的选择下，性别差异可以明显地迅速进化，也许比以前认为的更容易，”乌普萨拉大学生态与遗传系助理教授、该研究的主要研究员Elina Immonen说。

强大的测试方法

“结合信息什么样的遗传变异可用于不同形式的选择是测试性别差异进化决定因素的有力方法。通过将Y染色体变异的影响从基因组的其他部分分离出来，我们可以直接证明Y染色体的影响有多大，这是我们在开始这项工作时没有预料到的，这有助于理解性别二态性是如何在这个物种中进化的。未来的工作将告诉我们更多关于Y染色体如何对男性产生如此大的影响，以及它在不同类群性别差异进化中的作用有多普遍，”Immonen总结道。

更多关于实验的内容

在他们的研究中，研究人员通过创造一个大的基因结构来表征男性和女性的体型超过8000种甲虫的谱系(种子甲虫Callosobruchus maculatus)。这个多代家族树被用来量化常染色体和性染色体相关的遗传变异的体型。人工选择的使用允许测试不同形式的选择如何影响大小二态性的进化，包括选择只作用于雄性，只作用于雌性，或在两性中起性对抗作用(在相反方向上)。经过10代的选择，比较了选择系与祖先谱系群体之间的性别大小二态性。这两个实验清楚地表明，Y染色体在决定男性对选择的反应中起着重要作用。为了进一步测试Y相关变异的影响，并将其与基因组其余部分的变异隔离开来，研究小组进行了第三个实验。他们通过将不同的Y染色体引入基因相同的背景中，分离出Y染色体对这些甲虫性别大小二态性的影响。换句话说，创造出的甲虫除了Y染色体外，彼此都是同卵双胞胎。