性别“开关”找到了：删除就能“男变女”

小时候在一本科普书上读到，红鲷鱼群中只有一条雄鱼，当这条雄鱼离开群体，群体中就会有一条雌鱼慢慢变成雄鱼。

哇，这可震惊了当时还是一只小糕的我的内心，性别这么重要的事儿，还能这么随意？

本周《科学》杂志发表的一项研究又让我的世界观狠狠动摇了一下，原来在生理性别的分岔路口，站着的就是一段仅有五百来个碱基长的“垃圾基因”！

这项研究来自英国弗朗西斯克里克研究所，Robin Lovell-Badge教授团队，研究者们找到了一个神奇增强子Enh13，它直接作用于最重要的性别决定蛋白基因Sox9，只要去除这一个并不编码任何蛋白的“垃圾基因”，染色体组成为XY的雄性小鼠，就会发育成具有全套雌性生殖器的“雌性”！

这两只小鼠都具有雌性的外生殖器，可是你猜猜哪只是XY那只是XX呢？

在“性别是怎么来的”这个问题上，Robin Lovell-Badge教授有着十成十的发言权。1991年，他带领的团队发现了哺乳动物Y染色体上的性别决定基因Sry。这个基因编码的蛋白叫做性别决定区域Y蛋白（SRY），也叫做睾丸决定因子（TDF）。看这个蛋白的名字就知道了，它会影响睾丸等雄性生殖器的形成。

其实呀，在早期发育过程中，有关性别的部分是很模糊不清的，那些细胞具有两性的分化潜能，既有可能长成睾丸，也有可能长成子宫。如果不对发育过程加以干涉，那么所有胚胎其实都会长成雌性，这个世界就会只有女孩子了。

SRY作为一个转录因子，做的最重要的工作就是调控Sox9。Sox9通过与下游的一系列基因作用，直接控制雄性发育的起始，也就是雄性生殖器的出现。

在人类中，Sox9杂合缺陷导致的疾病叫做丘脑发育不良（campomelic dysplasia），70%的男性（XY）患者都会表现出女性性状。

在这个过程中，还有很多“垃圾基因”在发挥作用。

所有DNA中，编码蛋白的DNA实际只占2%，剩下的98%都好似并不工作。科学家很长一段时间里都想不通这些DNA到底有啥用，于是就把它们叫做“垃圾基因”。

当然现在我们了解到，这些非编码DNA也有它们自己的岗位，例如我们今天要说的增强子，就是一种增加基因转录频率的DNA序列。

在整个基因组内，大约有100万个增强子调控近21000个基因。按照这个比例，Sox9也一定有不少的“支援者”，分布在200万个碱基对之间[7]。

为了找到其中作用最强的一个，Robin Lovell-Badge教授和同事们综合使用了多种测序技术，对早期胚胎发育过程中的基因进行了筛查，从无到16再到1，确定了唯一那一段必不可少的基因。

这段DNA名为Enh13，它很小，只有557bp长，距离Sox9也很远，隔了50万个以上碱基对。就是这么一个小小的基因，竟然决定了性别到底“是男是女”！

研究者尝试敲除了XY小鼠胚胎的Enh13，惊讶地发现Sox9蛋白水平竟然降到了正常情况的25%以下！

这个水平不由得让研究者们猜想，这些XY小鼠长大后，怕是要变成“小姑娘”喽[6]！

果然，长大成鼠以后，XY小鼠和XX小鼠根本傻傻分不清楚，它们不光外生殖器一个模样，身体内也都完整地长着一套属于雌性的生殖器官！

特别要强调的是，Enh13在哺乳动物中是相当保守的，并且与很多性别发育相关转录因子都有结合位点，我们有理由认为Enh13在人类发育中同样有着如此关键的作用。

Robin Lovell-Badge教授表示：“我们首次证明改变DNA的非编码区就能够逆转性别。”

“我们认为Enh13可能与人类性别发育障碍有关，并可能用于帮助诊断这些病例。”

他还说道，至少一半人类发育障碍遗传原因不明，对这类患者的分析主要集中在编码基因部分，忽略了非编码基因。

第一作者Nitzan Gonen博士也表示，单个增强子就能够控制性别这样极为重要的事件，实在是很不可思议。

现在看来，我们得好好研究下那98%的“垃圾基因”里还藏着什么瑰宝了……