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她在百年前破解性别之谜,却因性别而无缘荣誉

环球科学  · 公众号  · 科学  · 2017-07-22 13:59

正文

工作、攒钱、回归校园,43岁拿到博士学位,大器晚成的内蒂·史蒂文斯( Nettie Stevens) 在短暂的科研生涯中取得了辉煌成果。她 发现了 X/Y 性染色体,终结了上千年来人们对 性别决定的种种臆测,却因为没有 Y 染色体而被人遗忘。


撰文  Brian Resnick/Vox

翻译  王可

审校  张士超



20世纪初,生物学家Stevens解决一个困扰了人类千年的问题,这个问题说起来十分简单,但又万分难解:为什么有男女之分?她在布林茅尔学院 (Bryn Mawr)进行了开拓性的研究,终于发现了决定差异的原因——性染色体。



蒙昧年代



多亏了Stevens的工作,以及在其基础上的后续研究,我们现在知道了性别是遗传所得,父亲的精子决定了后代的性别。但在人类之前漫长的历史中,这一问题显得十分神秘,并且催生出很多有意思的理论。


亚里士多德相信 孩子的性别是由性行为时父亲的体温决定的 。教科书《发育生物学》( Developmental Biology )中写道:“他劝年长的男性,如果想要生儿子,就在夏天准备这事。”


在19世纪的欧洲,人们广泛相信 营养决定性别 ,营养差的父母生男孩,营养好的生女孩。几个世纪中,很多别的奇怪的理论也层出不穷。


十八世纪的法国解剖学家 Michel Procope-Couteau【《生男孩的艺术》( The Art of Having Boys )一书的作者】相信 两个 睾丸/卵巢分别对应两种性别 。他“建议控制后代性别的最佳方法就是移除属于另一种性别的一个睾丸或者卵巢;虽然还有一种不那么激烈的方法—女性侧躺(让正确性别的那侧在下),然后靠重力达到目的。”这段话出自生物学家 Leo W. Beukeboom 和 Nicolas Perrin 所著《性别决定的演化》( The Evolution of Sex Determination )一书。


现在我们知道,以上理论都是无稽之谈。这都要感谢 Stevens 的研究。


Nettie Steven 用的显微镜。图片来源:Wikimedia Commons



大器晚成



Stevens 于1861年生于美国佛蒙特州,她在35岁“高龄”才攒到了足够的资金之后,进入加州的一所初创不久的大学——斯坦福大学,在这里她开始学习科学并不断成长,于1990年拿到了本科和硕士学位。从斯坦福毕业后,Stevens 申请攻读宾州布林茅尔学院的博士学位—— 这一教育水平对于当时女性来说是非常罕见的


20世纪初时,染色体携带遗传信息仍是一个新理论。孟德尔工作的内容在1900年才刚刚被人们“重新发现”(他活着的时候没人听他的理论),科学界当时也在试图解答包括性别在内的各种性状如何在世代间传递。


Stevens 想要弄清楚性别到底如何(或者说是否)通过基因遗传。她在用一台显微镜观察黄粉虫(Tenebrio molitor)的染色体时,发现了几千年来逃过人们视线的秘密。


她发现雌性黄粉虫的细胞有20个大型染色体,而雄性虽然也有20个,但却有一个明显比另外19个小很多。Stevens 在总结报告中写道:“ 这看起来确实是染色体决定性别的现象 。”


她推断,这样的差异能够追溯到黄粉虫的精子。的确,她发现黄粉虫精子的染色体有两种版本:有一条染色体或大或小。 “含有一条小型染色体的精子(产生的后代)是雄性,”她写道,“而那些10条染色体大小相似的精子产生的后代是雌性。”


“这是人类两千多年来对于动物植物和人类性别形成的思索和实验积累的成果”,历史学家 Stephen Brush 在他的《科学学会历史》( The History of Science Society )中解释道,“同时它为最近重新发现的孟德尔基因理论提供了一个重要的验证,后者已成为现代生物学的中心理论。”



Steven 笔下的细胞分裂。 来源:Studies in Spermatogenesis



无缘荣耀



Stevens 的同事及前导师——E.B. Wilson,本身是一个传奇的生物学家,他常常被认作性染色体的发现者。


而导致这一情况的原因很简单:性别歧视。


Wilson 当时和 Stevens 一样,也在研究这个问题,并且在同一时期发表了相似的成果。然而他研究的物种中,雄性比雌性缺失一条染色体,这种情况在自然界中不那么常见。而 Steven 的 XY 染色体模型才是人类性别决定理论的基础。另外,Steven 的模型更好地支持了孟德尔的基因理论——一部分基因起主导作用,而与它们相对应的等位基因的作用会被遮蔽。







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