폭풍우가 발생한 후에 자주하는 것처럼, 나비는 조지아 북서부의 Pigeon Mountain의 웅덩이 주위에 모였습니다. Nets에서 James Adams와 그의 친구 Irving Finkelstein은 곤충이 곤충이 소금과 단백질을 진흙 투성이의 물에 용해시키는 것을 보았습니다. 은빛-블루 celastrinas가있었습니다 그리고 시나몬과 재의 색을 자아냅니다. 무엇보다도 Tiger Swallowtails였습니다. 검은 단검 같은 줄무늬가있는 패스텔 레몬 남성과 저녁 Cerulean이 먼지를 가진 자정 어두운 암컷.
갑자기 매우 이상한 생물이 아담스와 핀켈 슈타인을 지나가는 매우 이상한 생물입니다. 왼쪽 절반은 노란색이었습니다. 맞습니다, 검은 색입니다. 마치 누군가가 두 개의 다른 곤충을 얇게 썰어 원활하게 다시 꿰매는 것처럼 보였습니다. Finkelstein은 기괴한 아름다움을 찢고 꽤 빠졌다. 그의 흥분을 억제하고, 그의 손을 잘못 인도하지 않도록 아담스는 나비를 몇 단계로 쫓아 갔다가 그는 자신이 반 남성과 반 여성 인 동물 인 gynandromorph를 잡았다는 것을 즉시 알 수있었습니다.
나비 수집가들은 자신의 특이성만큼이나 희귀 성을 위해 gynandromorphs를 좋아합니다. 그들은 자연의 대칭 심포니에서 예측할 수없는 딸꾹질입니다. 생물은 과학자들도 감각적으로 표현합니다. 왜냐하면 그들은 독특한 기회를 제공하기 때문입니다. 같은 몸에서 일반적으로 남성과 여성 유전자와 해부학을 연구 할 수있는 기회.
수백 년 동안 자연 주의자들은 곤충, 거미, 랍스터 및 새들 사이에서 gynandromorphs를 기록해 왔습니다. 보다 최근에는 점점 더 정교한 실험실 도구에 의해 사용되는 연구원들이 그러한 하이브리드를 연구함으로써 성 발전 이론을 뒤집어 놓았습니다. 과학의 역사를 통해 진정한 시간과 성가신 것으로 입증 된 바와 같이, 가장 이상하게 보이는 피조물 (너무 이상한 것으로 보이며, 우리의 전제 범주에 깔끔하게 맞아서 모든 생명체가 어떻게 작동하는지에 대해 최대한 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 새가 어떻게 남성이되거나 여성이되는지에 대한 표준 설명이 잘못되었다는 것이 밝혀졌습니다. 과학자들은 전형적인 조류의 점수를 조사하는 것이 아니라 몇 개의 gynandromorphs를 조사 함으로써이 실현에 도달했습니다. 그것은 모두 이상한 얼룩말 핀치로 시작했습니다.
1990 년대 후반, Rockefeller University의 실험실 관리인은 수컷 얼룩말 핀치 만 포함 된 새장에서 알을 계속 찾고있었습니다. 범인을 식별하기 위해 그녀는 모든 새들을 개별 인클로저로 옮겼습니다. 알은 새에서 나왔고 나이가 들수록 나머지와는 달리 다르게 보였습니다. 오른쪽에는 남성의 전형적인 특징이 모두있었습니다. 뺨에 오렌지 깃털의 홍당무, 얼룩말 스트립 목 목, 날개 근처의 흰색 점으로 얼룩덜룩 한 잘 생긴 갈색 깃털 패치가있었습니다. 대조적으로, 그 왼쪽은 거의 완전히 회색으로, 몇 가지 흑백 얼굴 표시와 계란 크림 가슴이 특성적으로 암컷 깃털이 있습니다. 이 새가 핀치 콜로니를 소유 한 록펠러 신경 과학자 인 페르난도 노트 보 (Fernando Nottebohm)가 gynandromorph라는 것을 깨닫고 로스 앤젤레스의 캘리포니아 대학교에있는 그의 전 학생 인 아르놀드에게 새를 주었다. 그는 성별 차이를 연구 한 아놀드가 생물로부터 무언가를 배울 수 있다고 의심했다.
과학자들은 새들이 포유류가하는 것과 같은 방식으로 수컷 또는 여성이된다고 오랫동안 가정 해 왔습니다. 성 염색체에 따라 성 염색체에 따라 한 쌍의 고환이나 난소를 키우는 비만 배아로 시작합니다. 그러나 지금과 연구는이 이야기가 너무 단순하다는 잉크를 발견했습니다.
이러한 단서에 이어 Arnold와 그의 동료들은 Gynandromorph Finch의 뇌의 세포를 면밀히 살펴보기로 결정했습니다. 전형적인 남성 얼룩말 핀치 뇌에는 구애 노래를 배우는 전용 신경 회로 네트워크가 있으며, 이러한 회로를 포함하는 영역은 여성 뇌의 해당 영역보다 훨씬 큽니다. 성적인 발달이 주로 호르몬에 의존한다면 Gynandromorph의 뇌의 각 절반은 건축 적으로 동일해야합니다. 결국, 새의 몸에있는 모든 장기는 고환과 난소에 의해 방출 된 성 호르몬의 동일한 안드로이신 칵테일로 목욕을했습니다.
그러나 아놀드와 그의 팀이 발견 한 것은 노래 지역이 왼쪽보다 새 뇌의 오른쪽 절반에서 노래 지역이 82 % 더 크다는 것입니다. 더 조사하기 위해, 연구자들은 Z 또는 W 성 염색체에 결합하도록 설계된 방사성 RNA로 설계된 방사성 RNA로 가득 찬 솔루션에서 뇌를 썰어 얇은 부분을 담그고 X와 Y의 조류 상관 관계를 알리면 뇌의 오른쪽 반구가 남성 세포의 주된 세포에 주된 세포에 주목을 받았으며, 대부분의 뇌 세포가 포함되어 있음을 보여 주었다. Z와 W. 호르몬이 아닌 성 염색체는 뇌의 운명, 세포에 의한 세포를 지시했습니다. Arnold는“그 중 하나의 Gynandromorph는 매우 근본적인 과학 교리에 대한 마음을 바꿨습니다. “뇌 세포는 호르몬이 성관계를 쓰는 tabula rasa가 아닙니다. 그들은 사전 입술에옵니다.”
2000 년대 중반, 에든버러 대학교의 발달 생물 학자 인 마이클 클린턴 (Michael Clinton)은 영국 전역의 가금류 농장에서 수집 한 Gynandromorph 닭을 공부하기 시작했습니다. 한쪽에서, 새들은 흰색과 금 깃털, 큰 붉은 와트, 박차로 알려진 다리의 긴 뿔 모양의 돌출부처럼 보였습니다. 반대편에는 암컷 특징이있었습니다 :갈색과 러시 깃털, 훨씬 작은 박차와 와트. 클린턴과 그의 팀이 새 주위의 혈액, 피부 및 근육 세포에서 DNA를 분석했을 때 닭은 단지 피상적으로 분열되지 않았다는 것을 알았습니다. 특이한 얼룩말 핀치 뇌와 마찬가지로, 그들의 몸 전체는 세포 수준으로 다소 나뉘어졌으며, 한쪽에는 많은 암컷 ZW 세포가 있고 주로 다른쪽에는 ZZ 세포가 있었지만 약간의 세포 스크램블링도있었습니다. 그들은 일종의 젤리 빈의 두 가지 맛으로 가득 찬 이등의 항아리와 비슷했습니다.
이 chimeras는 새의 성별이 포유 동물처럼 호르몬을 통해 균일하지 않고 신체 전체에 세포에 의해 세포로 결정된다는 것을 확인했습니다. 불분명 한 것은 성 호르몬과 무관하게 각 세포 목자의 성 염색체의 성 염색체가 어떻게 정확히 정확히 정확히 보입니다. 아마도 Z 및 W 염색체는 수정의 순간부터 다른 후성 유전 학적 변화, 즉 다른 유전자의 활성을 증가 시키거나 억제하는 DNA를 둘러싼 분자의 변화를 시작합니다. 클린턴과 그의 동료들은이 직감을지지하면서 일반적으로 남성과 여성 조류 배아가 성 기관이 발달하기 전에도 유전자 활동의 발산 패턴을 가지고 있음을 발견했습니다.
아놀드와 그의 팀은 이제 새에서 발견 한 내용이 포유류에도 적용되는지 알고 싶어합니다. 포유류 성 발달에서 호르몬과 염색체의 뚜렷한 역할을 애타게하기 위해, 그와 그의 동료들은 유 전적으로 남성 임에도 불구하고 너무 많은 X 또는 Y 염색체 또는 여성 성 호르몬을 휘젓는 독특한 생쥐의 균주를 연구하고 있습니다. 그는이 조사 라인이 결국 인간의 질병에 대한 새로운 치료법을 생성하기를 희망한다. 다발성 경화증, 암, 심장병 및 기타 많은 질병은 한 성별 또는 다른 많은 질병에서 훨씬 덜 흔하거나 치명적입니다. Arnold는“한 성관계가 왜 보호되는지 알아낼 수 있다면 새로운 치료법을 알아낼 수 있습니다. “이를 이해하려면 남성과 여성을 다르게 만드는 요인 목록이 필요합니다. 예전에는 호르몬에 관한 것이 었습니다.”
예를 들어 면역계가 신경계를 공격하고 파괴하는 치명적인 질병 인 다발성 경화증은 여성에게는 훨씬 일반적이지만 남성의 경우 더 빠르게 쇠약 해집니다. 유 전적으로 남성이지만 암컷 호르몬을 생성하는 마우스에 대한 Arnold의 연구는 남성 호르몬이 아닌 X와 Y 염색체의 조합에 대한 무언가가 유사한 질병의 심한 과정에 더 취약하다는 것을 시사합니다.
Zebra Finch와 Chicken Studies는 Bird Community를 넘어 연구원들을 놀라게했습니다. 버클리 캘리포니아 대학의 발달 생물 학자 인 니팜 파텔 (Nipam Patel)은“그들은 우리가 세포가 척추 동물에서 성적 정체성을 얻는 방법에 대해 오랜 개념에 대해 논쟁했다. 이러한 실험이 진행됨에 따라 비정상적으로 성적인 나비에 대한 자신의 연구는 확고한 아이디어를 뒤집고있었습니다. 10 년이 넘는 강박 관념 연구 후, Patel은 어떤 경우에는 수컷과 암컷 부분을 가진 단일 동물보다는 gynandromorph가 서로 융합 된 두 가지 생물이라고 결론지었습니다.
Patel이 약 8 살이되었을 때, 그는 뒷마당의 잔디에 누워 죽은 남성 양측 삼각형 나비를 탔습니다. 그는 그 아름다움에 들어갔다. 그 노란색 새 같은 날개가 곤충의 몸에서 튀어 나온 방식, 대가로 아크, 잔물결과 괄호 안으로 떨어지는 방식. Patel은 삼키기를 내부로 가져 와서 시가 상자에 장착했습니다. 그는 어머니에게 첫 나비 그물을 꿰매라고 설득했다. 그 이후로 Patel은 약 30,000 개의 곤충의 도서관을 모았습니다. 그리고 그는 지난 16 년 동안 물리적 표본이 아니라 사진으로 두 번째 컬렉션을 큐 레이트했습니다. Patel은 Gynandromorph Butterfly Pictures의 세계 최고의 수집가입니다.
Gynandromorphs는 Patel에게 호소력을 발휘하여 동물이 어떻게 발달하는지 연구 할 수있는 자연적으로 발생하는 실험이기 때문에 파텔에게 호소합니다. 많은 과학자들은 gynandromorph 나비의 존재가 세포 분열 오류에 기인한다고 생각했습니다. 조류와 마찬가지로, 수컷 나비는 모든 세포에 2 개의 z 염색체를 가지고있는 반면, 암컷 세포는 ZW입니다. 애벌레가 변성을 시작하면 표준 스토리가 진행되면, 결국 날개를 생성하는 분열 세포는 평소와 같이 염색체를 곱하지만 두 딸 세포에서 성 염색체를 제대로 분할하지 못합니다. 새로운 세포 중 하나는 z와 w를 얻고 암컷이됩니다. 다른 하나는 하나 또는 두 개의 z 염색체를 얻고 수컷이됩니다. 이들 각 세포는 왼쪽 또는 오른쪽 날개의 조상이므로 나비는 남성과 반 여성을 보인다.
과학자들은 이것을 분명히 보여 주었지만 Patel의 사진 중 일부는 Gynandromorphs가 다른 경로를 통해 형성된다고 생각하게 만들었습니다. 때때로 그는 위의 헬리코니우스 나비와 같은 표본을 만났습니다. 남성과 여성이 거의 동일하게 보이는 화려한 부족의 일원입니다. Patel 은이 나비를 Gynandromorph로 확인했습니다. 복부의 두 절반은 크기와 구조가 미묘하게 다르기 때문에, 하나는 남성 생식기와 다른 여성이 있습니다. 날개는 동일했지만 그렇지 않았습니다.
Patel은 이중 성관계 외에도이 특정 곤충이 혼합 된 정체성을 가질 수 있음을 깨달았습니다. 날개의 패턴은 여성과 수컷 세포의 메들리에 의해서만 설명 할 수없는 기본 유전학을 배신했습니다. optix 라는 유전자 예를 들어, 붉은 광선이 뒷날개를 우아하게하는 위치를 결정합니다. wnta 라고 불리는 또 다른 유전자 여기저기서 날개를 어둡게하는 검은 샤피처럼 행동합니다. 표준 원산지 이야기에 따르면 이들 유전자 중 어느 것도 Z 또는 W 염색체에 놓여있다. 그러나 두 날개는 서로 다른 색 패턴 유전자를 명확하게 활성화 시켰으며, 이는 완전히 다른 게놈을 나타냅니다. gynandromorphs가 성적 특성과 다를 때 Patel은 두 동물을 하나로 볼 수 있다고 생각합니다.
어떻게 일어날 수 있습니까? 곤충 계란 세포는 극성 몸체로 알려진 작은 자매 세포를 보유합니다. 때때로 두 정자는 계란 안에서 미끄러 져 계란의 핵뿐만 아니라 극체 몸을 비료로, 결합 된 쌍둥이와 같은 두 개의 배아를 만듭니다. 그러나 두 동물의 세포는 항상 자신의 측면을 유지하는 것은 아니지만, 때때로 gynandromorph가 양측 비대칭이 있고 때로는 중심선을 가로 질러 반대 세포가 튀어 나오는 이유를 설명 할 수 있습니다. 다른 과학자들은 이전에 이중 수정이 일부 gynandromorphs를 설명한다고 제안했지만 Patel은 현재까지 가장 분명한 증거를 발견했습니다.
Gynandromorphs의 이원성은 플라톤의 심포지엄 를 떠올리게합니다 Aristophanes는 독특한 창조 신화를 가진 남녀의 기원을 설명합니다. 처음에는 이중 바디의 원시 인간 (남자와 남자, 여자, 여자, 남자와 여자가 있었을 때까지 Zeus는 볼트의 번개로 그들을 분리했습니다. 그러나 그러한 이원성은 단지 신화의 물건이 아닙니다.
과학자들이 더 많은 생물의 유전 적 구성 요소를 지문할수록 우리는 모두 다국적 생물이라는 것을 깨닫게됩니다. 우리의 모든 세포는 본질적으로 두 가지 게놈을 가지고 있습니다. 우리 핵의 인간은 한때 자유로운 생명 미생물이었던 미토콘드리아 내부에 비인간이 있습니다. 수조의 박테리아는 우리의 피부를 덮고 내장 안에 머무르며 몸을 미생물 게놈의 만화경으로 바꿉니다. 그리고 꽤 많은 외국 유전자가 바이러스와 다양한 기생충의 도움으로 게놈에 침투했습니다. gynandromorphs는 눈에 띄는 변형이 매우 예외적 인 것처럼 보이기 때문에 우리의 눈을 사로 잡습니다. 사실, 그들은 우리 모두의 테셀레이션을 반영하는 거울입니다.
Ferris Jabr는 의 기여하는 작가입니다 New York Times Magazine 및 과학계 미국인. 그는 를 위해 썼다 대서양, 하퍼, 뉴요커, 밖의. 그의 작품은 에 의해 선반이되었다 최고의 미국 과학 및 자연 작문 시리즈.
참조
1. 마노, R.J., et al. 생식선이 아닌 신경, gynandromorph 핀치에서 뇌 성별 차이의 기원. 국립 과학 아카데미의 절차 100 , 4873-4878 (2003).
2. Zhao, D., et al. 체세포 성 정체성은 닭에서 자율적입니다. 자연 464 , 237-242 (2010).
3. Du, S., Itoh, N., Askarinam, S., Hill, H., Arnold, A.P. 및 Voskuhl, R.R. XX 성 염색체 보체, XX와 비교하여 CNS는 실험적자가 면역 encephalomyelitis 동안 더 큰 신경 변성을 부여합니다. 국립 과학 아카데미의 절차 111 , 2806-2811 (2014).
4. Joron, et al. 보존 된 Supergene 유전자좌는 헬리코니우스에서 색상 패턴 다양성을 제어합니다 나비. PLOS 생물학 4 , e303 (2006).
리드 이미지는 Mocker Swallowtail 의 사진입니다 (Papilio Dardanus) 나비, 왼쪽에 여성, 중간에는 Gynandromorph, 오른쪽에는 남성이 있습니다. 옥스포드 대학 자연사 박물관.
이 기사는 원래“에 출판되었습니다 대칭 ”2014 년 5 월의 문제.
