提起鼹鼠大家可能有点陌生，不过我们今天要告诉你一个可能会让你惊掉下巴的暗黑知识：雌性鼹鼠拥有睾丸组织！
What！睾丸不是雄性哺乳动物的生殖器官么？为啥鼹鼠母的也有？那还能下崽么？我们一个个问题来解答：
还是简单回顾下性别决定的事，在哺乳动物中，基因决定了生物的性别。在发育过程中，携带XY染色体的雄性，会表达Y染色体上的SRY基因（又名睾丸决定因子），从而迅速调高睾丸酮（testosterone）的水平，并抑制雌性性征、促进雄性性征的出现。携带XX染色体的雌性则不同，由于没有SRY基因的抑制，它们能顺利发育出雌性性征。在大多数情况下，两性性征各守其道，互不干扰。
然鹅，雌性鼹鼠则是一个传奇，它们中的许多都是“雌雄同体”。已知在至少8个物种的鼹鼠中，雌性既有卵巢，也有睾丸。两者结合，形成了一种名为卵睾体（ovotestis）的独特生理结构。如此奇特的生理结构，是如何出现的？一项发表于《科学》的研究通过分析雌性鼹鼠DNA的三维结构，终于找到了答案。
携带XX染色体的成年鼹鼠具有卵睾体。（来源：Real et al。， 2020）
马克斯·普朗克分子遗传学研究所和柏林医学系统生物学研究所的斯特凡·蒙德洛斯（Stefan Mundlos）等人，探究了这些拥有卵睾体的雌性鼹鼠，在基因序列和结构上究竟有什么“异于常鼠”之处。我们知道，DNA不仅有一维序列，还有三维结构。这样的一个必然结果就是形成了在结构上相近的基因“邻居”，科学家把它们统称为拓扑相关结构域（topologically associated domain，TAD）。同一个TAD中的基因之间发生交互作用的频率，远远大于不同TAD之间基因交互的频率。因此，TAD很可能是基因表达的重要单位，掌控着生物性状的发育和变化。他们利用高通量染色体构象捕获等技术，对伊比利亚鼹鼠（Talpa occidentalis，雌性具有卵睾体）的DNA序列、结构进行了分析。结果显示，不论在基因序列还是基因调控序列上，伊比利亚鼹鼠都没有什么特别之处，但在DNA的三维结构中，蒙德洛斯与同事找到了一份惊喜。
在一个TAD内，一个名为CYP17A1的基因重复了3次。有趣的是，CYP17A1的复制还导致了其增强子（enhancer，激活后能上调基因的转录效率，从而增强基因表达）的复制，将CYP17A1的表达翻了好几番。CYP17A1编码的是一种能促进雄性激素（androgen）和睾丸酮合成的羟基化酶，因此，三倍于普通鼠的CYP17A1基因，加上复制后的增强子，或许是雌性伊比利亚鼹鼠发育出卵睾体的原因。
不仅如此，蒙德洛斯等人还在伊比利亚鼹鼠的基因内发现了一个基因倒位（inversion），位于一个名为FGF9的基因的调控序列内。这个简单的倒位，将原本位于另外一个TAD上的基因序列，硬生生地拽到了FGF9所属的TAD里，调高了FGF9的表达。而FGF9表达会直接促进雄性性征的发育。这导致了雌性伊比利亚鼹鼠卵睾体内的FGF9表达水平，与雄性睾丸中的不相上下——这与小鼠之类的哺乳动物形成了鲜明对比：在雌性小鼠的卵巢内，FGF9的表达水平不及雄性睾丸内的三分之一。相关研究结果发表在2020年10月9日的Science期刊上，论文标题为“The mole genome reveals regulatory rearrangements associated with adaptive intersexuality”。论文通讯作者为马克斯-普朗克分子遗传学研究所的Stefan Mundlos教授和Darío G. Lupiá?ez博士。论文第一作者为马克斯-普朗克分子遗传学研究所的Francisca M. Real。
嗯，现在雌性鼹鼠拥有睾丸组织的原因找到了，那为啥会有这样的奇妙演化涅？也就是说雌性鼹鼠的睾丸组织有啥作用么？影响生育吗？是这样的：雌性鼹鼠的卵睾体的睾丸部分，除了不生产精子，正常睾丸的其他功能，都能实现。相比没有卵睾体的雌性，这些雌性具有更强的攻击性，长有更强壮的肌肉，还有类似于雄性阴茎的外显结构。在非交配季节，有些雌性鼹鼠的睾丸酮水平，甚至比雄性还高。也就就是长有睾丸的雌性鼹鼠变得很能打，有必要么？那得从鼹鼠的生存环境说起：鼹鼠的生活环境极端恶劣。作为深入地洞的哺乳动物，它们的前爪多了一根手指，肌肉特别强壮。更重要的是在残酷“巷战”中，面对敌人，没有地方可藏，只有战斗是最重要的。因此，作为雌性鼹鼠在保留生育能力的同时，也具有双性表型，像雄性一样强壮。
即然在小鼠体内也有相似的DNA序列，那么为雌性小鼠量身定制一套“雌雄同体”基因，会不会让它们发育出与雌性鼹鼠一样的卵睾体呢？蒙德洛斯等人回到实验室，在小鼠身上模拟了CYP17A1和FGF9基因序列和调控序列的变化，并发现基因编辑后的雌性小鼠的睾丸酮水平和肌肉强度都变高了。这也进一步说明了，DNA结构在动物发育中具有重要作用。有时，简单的基因倒位就能导致两性性征的剧烈改变。
好了，今天就聊到这里，以后再接着给大家分享生物界的各种传奇故事。
参考资料：
Francisca M. Real et al. The mole genome reveals regulatory rearrangements associated with adaptive intersexuality. Science， 2020， doi：10.1126/science.aaz2582.
