创新背景

东京大学副教授野崎久智多年来收集藻类样本，以了解生物是进化出不同性别的机制。通过对2007年和2013年从长江沿岸的水坝湖、相模湖和辻湖收集的样本进行新的分析，研究人员发现了一种进化出三种不同性别的淡水藻类，所有这些藻类都可以成对繁殖。

创新过程

三种不同性别的淡水藻类与雌雄同体略有不同。在通常有两性的物种中，由于不寻常的基因表达，一个既能产生雄性细胞又能产生雌性细胞的雌雄同体个体通常存在。由于正常的基因表达，许多植物和一些无脊椎动物物种具有三种性别。

Pleodorina starrii藻的三种性别是雄性、雌性和第三种性别，研究人员称其为双性恋，因为它可以在单一基因型中产生雄性和雌性生殖细胞，并由于该物种的基因正常表达而存在。这些藻类是32或64细胞的生物，有小的可移动(雄性)和大的不可移动(雌性)性细胞。

性诱导的藻类雄性菌落，P. starrii藻类的所有生殖细胞将分裂成精子包（雄性配子束）。

从进化上讲，古代生物的生殖细胞外观相似，被称为正或负，而不是雄性或雌性。最近进化的物种通常在生殖细胞上有巨大的差异，比如人类的大卵子和小精子。

P. starrii雌性菌落与雄性精子包（箭头）

Pleodorina starrii因为它和它在进化上的近亲使用不同的性别系统，成为研究性别进化遗传学的有用模型。在实验室里，研究人员可以观察到绿色星状疟原虫细胞在球形菌落中与同性别的其他个体一起生长。雄性群体可以通过它们释放到水中的透明精子包来识别。精子包游到一个雌性群体，然后分裂成单个的精子细胞，进入单个的雌性细胞，结合产生新的一代。

P. starrii雌性菌落与分离的雄性配子（箭头）

研究人员将菌落分开，然后剥夺它们的营养，迫使它们进行有性繁殖。在隔离状态下，菌落无性繁殖，形成相同基因型的克隆菌落。一种性别的孤立群体可以与另一种性别的孤立群体混合，它们后代的性别比例可以为研究人员了解性别决定的遗传学提供有用的线索。

光学显微镜下观察到的Pleodorina starrii藻类

经过基因分析和更多的交配试验，研究人员最终得出结论，P. starrii有一个“双性因子”基因，它可能位于染色体上，与OTOKOGI和HIBOTAN性别基因不同。遗传双性恋P. starrii中的细胞同时拥有OTOKOGI和双性因子基因，但当它们与其他藻群体有性繁殖时，可以产生正常的雄性或雌性群体。

从基因上讲，雄性P. starrii只具有OTOKOGI雄性型基因，而从基因上讲，雌性P. starrii既可以具有雌性型HIBOTAN基因，也可以同时具有HIBOTAN和双性因子基因。研究需要更多的实验来更详细地了解基因，但研究人员预测，双性恋因素可能只在“雄性化”的OTOKOGI出现时才会活跃。

创新价值

对三种性别藻类的认识研究将有助于人们更深刻地了解生物的真实本性，对生物繁衍遗传的原理机制更加明晰，推动生物科学向前发展。