DNA顺序在组织上有很大的不同（Delin,1991），从而使Y染色体与X染色体不同，除了性别特异的功能外，Y染色体累进地丢失有功能的序列，而其它遗传物质是惰性的。人和小鼠之间某些基因在X染色体失活状态和X-Y同源性上的差异可能是这一进化过程的残余。Y染色体上有害物质的积累是一个随机过程（Muller’s ratchet）或通过与有利的Y连锁的突变等位基因的结合而扩展开来（hitchniking model）。在异配生殖中，与Y染色体相比，X染色体上与性别无关的区域的活性相对于Y染色体而言增加了，因此必需进化出一个剂量补偿系统。Rice（1992）的实验结果表明，雌雄个体选择不同的发育方向，可能迅速在Y染色体上积聚有害于同配性别的基因。
尽管在不同的分类群有着独立的起源，构成染色体水平上的性别决定的分子机制的性质是大致相同的。比如，在大多数脊椎动物中，Y或W染色体的大小减小，仅保留极少数结构基因，含有大部分异染色质，且在中期核中具有特殊的染色特性，在减数分裂中不仅在整个S期，Y或W染色体后复制，而且因此限制了与X、Z染色体的交换而使它们被隔离（Jablonka and Lamb,1990） 。
鱼类在脊椎动物的系统演化中处于承先启后的地位，把握着揭开包括人类在内的所有脊椎动物进化奥秘的关键。鱼类的性染色体的分化处在不同的时期，其进化以极其多样的方式进行。Charleworth（1991）发现Poecillid性染色体并没有上述性质，而与常染色体类似，携带了许多功能基因。因此认为它们处在性染色体分化的最原始时期。Nanda（1990）通过比较许多种类的核型，发现guppy的Y染色体在某些方面处在较高等的进化阶段，如积累了大量的简单重复顺序，但Y染色体上仍有许多基因，部分异染色质化，形态与X染色体类似，中期核无有丝分裂浓缩，因此guppy的Y染色体仍处在一个原始阶段。比较鱼类和两栖类的同型性染色体和高等脊椎动物的异型性染色体，认为guppy的Y染色体代表着进化的中期阶段。
鸟类的Z染色体与哺乳动物的X染色体具有不同的基因，表明它们在进化过程中具有不同的起始遗传物质（Dominguez-Steglich et al.,1992）。
Graves（1995）等讨论了有袋类和单孔类动物的性染色体进化的过程，为脊椎动物的进化机制提供了有用的信息。在这些动物中，X、Y染色体具有高度的同源性，这与性染色体由一对同源染色体进化而来的假说相一致；在有袋类动物中，仅失活父源的X染色体，可能是真兽类X染色体随机失活的一种中间过渡状态。有袋类动物和人类在X染色体长臂和短臂近端部分位点的保守性，表明祖先X染色体也存在着这些位点。相反，在人类X染色体短臂上（包括拟常染色区或X、Y重组配对区），定位了有袋类和单孔类动物的两个常染色体基因族。这表明X染色体的短臂的大部分来自于常染色体向祖先X染色体的易位。在有袋类的Y染色体上发现了Sry基因的同源序列，而在单孔类尚未发现类似序列，这表明SRY基因起源较晚。与真兽类相比，有袋类的SRY基因在多种组织中广泛表达，这可能反映了SRY祖先基因的表达方式。SOX3基因的核苷酸顺序与Sry最接近，并且在有袋类和单孔类都是Y连锁的，可能是Sry的祖先基因，但其可能不直接参与性别决定。同样，Toder（1997）等的研究表明，正如性染色体进化的addition-attrition假说，真兽类和有袋类的祖先性染色体独立地发生了染色体片段的添加。
Nathan（1996）提出了哺乳动物的性染色体进化假说。原始X、Y染色体为常染色体，
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性别由环境因子或基因（与现今的性别调控基因座位不同）调控。图20-8所示的基因SOX3和SST（sexual selected trait，性别选择特性基因），分别为可能的性别决定基因和性别选择基因。SOX3是一个已知的位于哺乳动物X染色体上的基因，SST基因目前是理论上的。最初，SOX3和SST的两个等位基因在功能上是一致的（图20-8a）。在进化过程中，一个原始性染色体上SOX3基因发生突变，从而具有睾丸决定的功能，最终由SOX3进化为现在的SRY基因。含有SRY基因的性染色体被定义为Y染色体（右边），而含有SOX3基因的被定义为X染色体（左边），SRY/ SOX3的个体为雄性，SOX3/ SOX3的个体为雌性。在这个阶段，没有选择压力促使性染色体分化（图20-8b）。Y染色体上的第二个位点SST突变为SSTM（sexual selected trait in males，雄性性别选择特性基因）有利于雄性个体携带，并扩展到整个种群中。SRY和SSTM重组获得的重组体不具备这种优势而不能扩展（图20-8c）。由X染色体突变产生Xist基因，通过雄性减数分裂过程中浓缩未成熟性染色体来抑制SRY和SSTM间发生重组，以稳定Y染色体上SRY和SSTM间有利的排列（图20-8d）。在Muller’s ratchet的作用下，Y染色体开始积聚突变（图上由*表示），且因倒位等因素抑制重组（图20-8e）。当Y染色体积聚突变时，X染色体上基因的活性互补性增加，以补偿Y染色体上基因活性的丧失，XIST基因的活性适应了X染色体失活的功能，以平衡雌雄个体间X-连锁基因的表达水平；Y染色体上大块（block）基因缺失，获得大面积异染色质。原始SSTM基因可能被丢失，而获得新的雄性有利突变。而且通过添加染色体片段等方式Y染色体获得新的基因，即PAR（Pseudo- autosomal regions，拟常染色质区），这些添加的基因在进化中可能渗入到Y特异区域而获得新的功能（图20-8f）。
SST SOX3 SST SOX3 SST SOX3 SST SRY SST SOX3 SSTM SRY (a) (b) (c)
PAR
PAR SRY
SST SST SOX3 SSTM SRY
SST XIST SOX3
SSTM SRY
SST XIST SOX3 SSTM (d) (e) (f) 图20-8 哺乳动物性染色体进化假说（自Nathan,1996）
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Bruce等（1997）假设Y染色体上非重组区的进化也由两步策略决定：第一步有利于保守特定的X-Y基因对（gene pairs），这些基因在雌雄个体中用以维持管家基因的表达。X、Y染色体由常染色体进化而来，在新生的X染色体上仍保留着大多数祖先基因的功能，但随着Y染色体的出现，NRY的基因却衰退了（Rice,1996）。通过雌性个体中一个X染色体的失活，或位于NRY并与X染色体同源的基因编码与X染色体编码的非常类似的同功蛋白，在功能上可以互换从而达到剂量平衡（Watanabe,1993）。第二步通过选择性的保留或扩增获得有利于Y染色体上睾丸特异基因家族。Fisher（1931）认为选择压力有利于基因组中雄性特异基因的积聚。NRY区作为哺乳动物基因组中唯一的雄性特异区域，在进化中，它仅具有积聚雄性有利基因的趋势。比如DAZ、RBM和TSPY基因家族均在进化的最初阶段从常染色体上转位和扩增到Y染色体上（Saxena et al.,1996）。Bruce等推测选择压力有利于NRY的保留和扩增雄性特异基因。大多数NRY基因的转录单位是睾丸特异基因家族的成员，因此推测大多数NRY基因的转录单位并不是从与X染色体所具有的共同祖先处得到，而是在后期获得。
Nabih等（1997）通过原位RT-PCR技术研究表明，Xist RNA在XY小体中浓缩，并与雌性体细胞中一个X染色体的失活相联系（Clemson et al.,1996），这有力地支持了Richler（1992）提出的雌雄个体具有类似的X失活的分子机制。同时，Nabih提出了X染色体失活的进化假说（图20-9）：在进化过程中，雄性个体X染色体的浓缩发生在雌性个体一个X染色体失活之前，而且二者都应用了Xist-激活机制。异型性染色体的进化导致了雄性个体中不配对染色体片段的出现（图20-9a,b），不利于性染色体间有害交换的发生和非同源配对。在发生减数分裂的细胞中富含诸如核酸酶等因子，由于不配对染色体暴露在这些因子的作用下，可能受到损坏（Cao et al., 1990）。假设为了减少这些潜在的有害效应，选择了一种染色质浓缩机制，产生X染色体的兼性异染色质（图20-9c），极大地阻碍了酶的作用（Richler et al., 1994）。X染色体的保护性浓缩由Xist RNA所介导，其表达受X失活中心调控。雄性个体在减数分裂过程中X染色体浓缩的一个不可避免的结果是在常染色体广泛表达的间隔内X连锁基因的失活。性染色体的异形性，不论其起源方式，都需产生剂量补偿系统以平衡雌雄间X连锁基因的剂量。现已提出了几种剂量补偿机制（Hodgkin ,1992; Charesworth,1996）。在雌性哺乳动物中，通过浓缩而失活，很可能是通过在雄性个体中所获得的Xist RNA机制的补充形式来完成（图20-9c,d）。有趣的是，在精子形成过程中Xist基因的甲基化方式与雌性外源胚胎组织X染色体非随机部分失活一致（Ariel 1995）。XY小体中失活X和Y染色体的结合特性及巴氏小体中失活X染色体的特性在两种性别中可能是由相同的分子机制作用（Walker,1991; Armstrong et al., 1994）。
最近，Lahn和Page（1999）根据对人类X和Y染色体上19对同源基因片段的分子进化资料进行了分析，发现这19对基因可依其碱基替换率而明显地分成四个组，每组分别与一个进化年代相对应，同时他们也在参考了近年来对单孔类、有袋类等低等哺乳动物性染色体分子进化研究资料的基础上，提出了哺乳动物祖先到人类的性染色体进化的四个进化阶段（four evolutionary strata）的假说，指出在这四个进化阶段中, Y染色体经过4次倒位，分别形成X染色体的一部分，这四部分按照进化时期依次排列联结，最终构成人类的完整X染色体（图20-10）。
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体细胞 雌 雄
减数分裂 雌 雄
sc sc
(a) X X X Y
(b) X X X Y
雌性哺乳动物
sc 失活 浓缩 XIST XIST (d) X X 浓缩 失活 (c) X Y
图20-9 X染色体失活是性染色体进化结果的假说示意图
（SC:联会复合体）。（自Nabih,1997）
4 3 3 2
2 2 2 (a) (b) (c) (d) (e)
1 1 1 1 1 常染色体 X Y X Y X Y
X Y
X Y 低等脊椎动
单孔类 有袋类
非胎盘类哺乳动物 人类
图20-10 人类X染色体进化的阶段假说
(a)性染色体出现，第一次Y染色体倒位（240-320Ma）； (b) 第二次Y染色体倒位（130-170Ma）；(c) 拟常染色质区扩增（80-130Ma）；(d) 第三次Y染色体倒位（80-130Ma）；(e) 第四次Y染色体倒位（
30-50Ma）。（自Lahn and Page,1999）
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第七节 性行为的发育
一、组织激活假说
若将胚胎或刚出生的婴儿暴露在特殊的激素中，会导致其中枢神经系统发生永久的性别专一的变化吗？在小鼠出生的第一个周，由于睾酮的缺乏，导致成熟雌性小鼠垂体循环分泌促黄体素。可以在雌性小鼠出生后4天通过注射睾酮使其成熟后不循环分泌促黄体素；相反，也可以在雄性小鼠出生后1天内去除睾丸使其循环分泌促黄体素。一般认为，性激素在哺乳动物的胚胎期或刚出生时作用，组织神经系统，而且在其成体中，同样的激素也有短暂的活性效应。这就是组织/激活假说。
有趣的是，决定雄性大脑的方式的主要激素是雌二醇。在胚胎或刚出生的婴儿的血液中，睾酮能在P450芳烃酶的作用下转化为雌二醇，这种转化发生在下丘脑和边缘叶中，这两个区域是已知的调控生殖和激素行为的大脑区。因此，睾酮能够通过转变成雌二醇发挥其作用。但是胚胎环境通过性腺和胎盘而富含雌激素。是什么终止了雌性胚胎神经系统中雌激素的雄性化？胚胎雌激素（雄性和雌性）与α-feto蛋白结合。这种蛋白在胚胎肝脏中合成，成为胚胎血液和脑脊液的主要成分，它与雌激素结合而不与睾酮结合。
试图将组织/激活假说延伸到“非自主”性行为是非常矛盾的。因为并不存在真正的性别专一的行为，能够区别许多哺乳动物的两种性别，而且在哺乳动物的发育途径中用激素作用，有众多激素效应。例如，将睾酮注射到一周大的雌性小鼠中，该小鼠将增加骨盆刺和减少脊柱的弯曲（Phoenix et al., 1959; Kandel et al., 1995）。这些变化可以描述为睾酮介导的中枢神经系统的变化，也可归功于其他组织的激素性效应。睾酮加强了使骨盆刺产生的肌肉的生长。即使睾酮使雌性个体生长得更大，关闭阴道口，也不能得出结论：脊柱弯曲的减少仅仅是由睾酮介导的神经循环系统的变化（Faustosterling,1995）。 从小鼠的实验结果推论人类的情况是非常危险的。因为在人类中还没有鉴定出任何一个性别专一的行为，在一种文明下认为是“雄性化”的行为可能在另一种文明下被认为是“雌性化”的行为（Jacklin,1981; Fausto-Sterling,1992）。Kandel等（1995）认为：有充足的证据表明，生殖行为的神经组织，虽然在一个严格的胚胎发育时期极大地受到激素作用，但是不能对成人的性行为或个人的性倾向产生不可更改的影响。在一个人的一生中，宗教、社会或心理动机促使生物性相似的人在他们的性行为上分歧广泛。
二、雄性同性恋
特定的行为常常认为是一个完整雄性或雌性表型的一部分。一个成熟男人的大脑会使他渴望与一个成熟女人交配，而一个成熟女人的大脑会使其渴望于一个成熟男人交配。尽管这种渴望在我们的生活中是非常重要的，但是它们也不能用原位杂交或单克隆抗体来检
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