什么决定了蚂蚁的性别是雄性还是雌性?在人类中，X 和 Y 染色体承担着这一功能：女性有两条 X 染色体，而男性有一条 X 染色体和一条 Y 染色体。在蚂蚁、蜜蜂和黄蜂中，决定性别的因素被称为单倍二倍体。
性别由以下因素决定：雄性是单倍体，只有一组染色体;雌性是二倍体，有两组完整的染色体。因此，雄性由未受精卵孵化，卵子只有一组染色体;而雌性由受精卵孵化，卵子有两组染色体。
阿根廷蚂蚁
约翰内斯古腾堡美因茨大学 (JGU) 和洛桑大学的研究人员一直在研究决定蚂蚁性别的分子机制。尽管蚁群中绝大多数由雌性工蚁组成，但雄性对于物种的持续生存至关重要。
为了揭示其中的机制，研究人员决定重点研究阿根廷蚂蚁中偶尔出现的二倍体雄性。这种蚂蚁的同胞交配会导致受精卵产生不育雄性——在决定性别的 DNA 片段的等位基因相同的情况下。
“这使我们能够比较雌性和二倍体雄性体内存在的两组染色体，它们与仅具有一组染色体的单倍体不同，”美因茨分子生物学研究所 (IMB) 和洛桑大学的科学家潘乔伟博士解释道。
结果表明，二倍体雄蚁和雌蚁的两组染色体几乎在整个基因组中都是相同的——除了一个特定区域。“我们能够在基因组的 5,000 个碱基对区域中识别出七个不同的版本。所有雌蚁都有这个区域的两个不同版本，而所有二倍体雄蚁都有两个相同的等位基因。因此，这个基因组位置对于确定这种蚂蚁的性别至关重要。”
该研究论文最近发表在《科学进展》上。
研究人员确定了第一个非编码性别决定基因
杜塞尔多夫海因里希海涅大学的一个研究小组最近报告称，他们在蜜蜂中发现了类似的机制。与雌性不同，雄性在决定性别的 DNA 区域也有两个相同的等位基因。在蜜蜂中，这个区域是一个蛋白质编码基因。这意味着，如果有两个不同版本的基因，就会产生两种相互作用的蛋白质。但在蚂蚁中情况有所不同。
“令我们惊讶的是，我们发现蚂蚁的性别决定基因位点并不编码蛋白质。换句话说，它不包含制造蛋白质所需的信息。这被称为非编码 RNA 基因，”潘乔伟博士说。该基因组区域确实会产生 RNA，但它并不携带产生蛋白质的遗传信息。
雌性和二倍体雄性之间的另一个差异也体现在性别决定区产生的非编码 RNA 基因的数量上。携带两个性别决定区版本的雌性中该基因的 RNA 表达水平高于携带两个相同性别决定区副本的二倍体雄性。在雄性中，非编码基因的表达在它们从幼虫到蛹再到成虫的整个成熟过程中一直处于较低水平，而在雌性发育过程中则一直处于较高水平。
为了测试该基因的表达如何影响性别的决定，研究人员决定关闭雌性胚胎中非编码 RNA 的表达，这导致向雄性发育途径的转变。“因此，我们能够确认，正是这种 RNA 的表达决定了性别，”潘总结道。
然而，研究人员仍不明白为何携带两种不同版本的性别决定区会导致更多的 RNA 表达。因此，潘乔伟博士和美因茨大学生物与分子进化研究所研究组组长 Hugo Darras 博士目前正在与美因茨分子生物学研究所 (IMB) 的 Claudia Keller Valsecchi 博士领导的团队合作，以阐明这种以前未知的性别决定形式背后的机制。