科學家們以前就曾發現，一些種類的爬行動物的性別與卵的發育環境溫度有關，比如烏龜，較高的環境溫度會使卵發育為雌性，較低的溫度會使卵發育為雄性，但這類爬行動物究竟是如何在卵的發育過程中，將溫度信息記錄下來並轉換為影響生理發育的一個因素的，一直還是一個未解之謎。
而就在最近，一篇刊登在 Science 雜誌上的論文，揭示了烏龜性別發育與卵的發育環境溫度間的具體影響機制。
對人來說，Y 染色體上的一個特定基因來決定機體在未來的發育方式，單個的某種信號很難能被用作決定機體是雄還是雌。雖然有的生物能像雄性果蠅那樣，即使沒有 Y 染色體也能正常發育，但如果烏龜想要將溫度信號作為判定雌雄的關鍵，那這個信號就必須對 “烏龜的機體發育來說” 十分重要，並能以此觸發機體的雌雄發育不同，但在這一點上，與表現相當溫度的染色體機制相比，我們很難發現，溫度是如何能幫助有些生物確定自己是雄還是雌。
因為在烏龜卵的發育過程中，由於孵化可能會在不同的季節發生，其所在的環境的溫度在長期上是持續變化的。
從中等長度的時間過渡來看，烏龜卵發育環境的溫度每天可能都會不同，而從較短的時間過渡來看，烏龜卵所能接收到的溫度信號則是每天的早晚都會不一樣（早上高，晚上低），雖然這種 “善變” 的溫度信號，乍看起來根本沒法幫助烏龜在發育過程中決定自己的性別。
但如果類比的話，這種判定方式確與人類的判定方式有相似之處，即都是讓某種信號被 “決定動物性腺的細胞” 讀取，然後再由該細胞將所讀取的信息用於判定機體應該產生哪種生長激素。
那麼海龜到底是如何記錄並轉換溫度信息的呢？
研究人員們曾過去幾年間對紅耳滑龜（red-eared slider）進行研究，發現在實驗精控的發育溫度高於 30 攝氏度時，這種龜的卵會較易發育成雌性，而在溫度低於 26 攝氏度時，它們則較易發育成雄性。
圖｜紅耳滑龜(來源：WIKI)
儘管生物判定自己是雄是雌的方法多種多樣，但許多生物都在判定過程中使用一些核心基因，而這類核心基因中的一個就是“雙性基因（doublesex）”。研究人員此前曾發現雙性基因在果蠅的發育過程中扮演重要角色，但也在後來發現紅耳滑龜的這種雙性基因能促進雄性發育。
根據此前的研究，這種雙性基因僅會在低溫環境下才會被轉化為蛋白質，這意味著它與無論是高溫還是低溫都會轉換為蛋白質，但蛋白質僅會在低溫或高溫的環境下具有活性的 “溫度傳感器” 不同。
此次研究進一步探究了該類雙性基因在紅耳滑龜發育過程中起到的作用，併成功將目光鎖定在了一種名為 Kdm6b 的基因上。雖然此前與 Kdm6b 有關的研究發現，其在哺乳動物體內的癌細胞和免疫細胞中有起到調控作用，但這並不能說明它也能影響烏龜的性別發育過程。
然而令人驚喜的是，研究人員們最終還是發現了烏龜的 “溫度調節器” Stat3，Stat3 無論溫度高低都能在性腺內轉換為蛋白質，並在高溫環境下有著“阻斷機體向雄性發育” 的功能，使得機體更易發育為雌性，而無論發育環境的溫度高低，阻斷 Stat3 都會使機體喪失 “阻斷機體向雄性發育” 的能力，進而發育為雄性。
研究發現，Stat3 蛋白與磷酸鹽（phosphate）之間的關聯是，Stat3 對溫度做出響應的關鍵，在某些特定條件下，在含鈣更多的細胞中，Stat3 更易被激活，而性腺中的鈣含量隨溫度的變化而變化，如同龜能通過細胞的鈣含量變化來記錄溫度變化，並將這一信息用於判定自己“是雄是雌”。
然而，儘管此項研究在探究龜的卵發育溫度和性別間的聯繫上收穫頗豐，但我們還無從得知，究竟是什麼導致細胞能根據溫度不同累積不同量的鈣，最終發現龜類完整的發育過程圖譜可能還需一段時間。
另外，這項研究目前看來在醫學上並沒什麼潛在用途，在 “瞭解一種新的細胞轉化環境因素信息，並永久決定機體發育方向的方法” 之外，龜的發育過程或許也能幫助我們在氣候變化的今天更好地保護它們的棲息地。
