一个在乔治亚州西北部的鸽子山，蝴蝶们聚集在水坑周围。詹姆斯·亚当斯和他的朋友欧文·芬克尔斯坦手拿渔网，看着这些昆虫舔食溶解在浑水中的盐和蛋白质，它们折叠的翅膀不时张开。有银蓝色Celastrinas斯基普斯是肉桂和灰的颜色。其中体型最大的是虎燕尾鱼——淡柠檬色的雄鱼身上有匕首一样的黑色条纹，而午夜黑暗的雌鱼身上则有一层傍晚的天蓝色。
突然，一个非常奇怪的生物从亚当斯和芬克尔斯坦身边飞过——一条他们从未见过的燕尾。它的左半部分是黄色的；没错，布莱克。就好像有人把两种不同的昆虫切成薄片，然后无缝地缝在一起。芬克尔斯坦尖声喊叫，猛击了一下这个奇怪的美女，她失踪了不少。亚当斯抑制住自己的兴奋，以免它误导他的手，他追了蝴蝶几步，挥舞着翅膀，把它网住了。他马上就能看出他抓到了一只雌雄同体的动物——一只半雄半雌的动物。
蝴蝶收藏家喜欢雌雄同体，因为它们既稀有又独特。它们是大自然对称交响乐中不可预测的小插曲。这些生物也吸引了科学家，因为它们提供了一个独特的机会：研究典型的男性和女性基因以及同一身体的解剖结构。
数百年来，博物学家一直在记录昆虫、蜘蛛、龙虾和鸟类的雌雄同体现象。最近，在越来越复杂的实验室工具的帮助下，研究人员通过研究这种混血儿，推翻了性发育的统治理论。在整个科学史上已经一次又一次被证明是正确的，那些看起来很奇怪的生物——那些太奇怪、太不对称而不能完全符合我们假定的类别的生物——告诉我们关于所有生物是如何工作的最多。例如，关于鸟类如何变成雄性或雌性的标准解释是错误的。科学家们不是通过研究几十种典型的鸟类，而是通过研究一些雌雄同体的鸟类，才认识到这一点。这一切都始于一只奇怪的斑胸草雀。
我20世纪90年代末，洛克菲勒大学的一名实验动物管理员一直在一个笼子里发现蛋，据说笼子里只有雄性斑马雀。为了识别罪犯，她把所有的鸟都转移到单独的围栏里。这些蛋来自一种鸟，随着年龄的增长，它看起来与其他鸟越来越不一样。在它的右侧，它拥有雄性的所有典型特征：脸颊上的橙色羽毛呈红色，脖子上有斑马条纹，翅膀附近有一片漂亮的棕色羽毛，上面点缀着白点。相比之下，它的左侧几乎全是灰色，脸上有一些黑白相间的斑纹，胸脯呈蛋奶色，是典型的雌性羽毛。意识到这只鸟是雌雄同体的，Fernando Nottebohm，洛克菲勒神经科学家谁拥有芬奇殖民地，给鸟他以前的学生，艺术阿诺德，在洛杉矶加利福尼亚大学。他怀疑研究性别差异的阿诺德可能会从这种生物身上学到一些东西。
长期以来，科学家们一直假设鸟类变成雄性或雌性的方式和哺乳动物一样:它们最初是无性生殖的胚胎，根据性染色体的不同，它们要么长出一对睾丸，要么长出一对卵巢，然后一波接一波地释放激素，使有机体男性化或女性化。然而，不时有研究发现，这个故事太简单了。
根据这些线索，阿诺德和他的同事决定仔细观察雌雄同体芬奇大脑中的细胞。典型的雄性斑马雀大脑有一个专门用于学习求偶歌曲的神经回路网络，包含这些回路的区域比雌性大脑中的相应区域大得多。如果性发育主要依赖于激素，那么雌雄同体大脑的每一半在结构上应该是相同的。毕竟，鸟体内的每个器官都沐浴在由睾丸和卵巢分泌的同一种雌雄同体的性激素混合物中。
多发性硬化症、癌症、心脏病和许多其他疾病在男女中都不那么常见，也不那么致命。
然而，阿诺德和他的团队发现，这种鸟大脑的右半部分的唱歌区域比左半部分大82%。为了进一步研究，研究人员将大脑切片，并将薄片浸泡在充满放射性RNA的溶液中，这些放射性RNA旨在结合Z或W性染色体，X和y的禽流感相关奠定了浸泡片感光板上显示大脑的右半球主要是由男性细胞有两个Z染色体,而大部分的左手细胞的女性结合Z和w性染色体,不是激素,有大脑的命运,决定细胞的细胞。1“一个双性恋改变了我对一些非常基本的科学教条的看法，”阿诺德说。“脑细胞并不是荷尔蒙书写性的白板。他们来pre-described。”
2000年代中期，爱丁堡大学(Edinburgh University)的发育生物学家迈克尔•克林顿(Michael Clinton)开始研究从英国各地家禽养殖场收集的雌雄同体鸡。在一边，这些鸟看起来像雄性:白色和金色的羽毛，一个大的红色垂饰，腿上有一个长角状的突出物，被称为刺。在另一边，它们有雌性的特征:棕色和黄褐色的羽毛，小得多的马刺和肉垂。当克林顿和他的团队分析鸡身体周围的血液、皮肤和肌肉细胞的DNA时，他们发现鸡不是表面分裂的。与不寻常的斑胸草雀大脑一样，它们的整个身体或多或少在细胞水平上分裂，一边有很多雌性ZW细胞，另一边主要是ZZ细胞——但也有一些细胞混乱。它们有点像分成两半的罐子，里面装满了两种不同口味的软糖，大部分都放在一边，但有时也会交叉。
这些嵌合体证实了鸟类的性别是由整个身体的细胞决定的，而不是像哺乳动物一样由激素统一决定。2目前尚不清楚的是，每个细胞内的性染色体是如何独立于性激素引导性发育的。也许从受精的那一刻起，Z和W染色体就开始了某些表观遗传变化——也就是说，DNA周围分子的变化会增加或抑制不同基因的活性。克林顿和他的同事们发现，在性器官发育之前，正常发育的雄性和雌性鸟类胚胎就已经有了不同的基因活动模式。
阿诺德和他的团队现在想知道他们在鸟类中发现的东西是否也适用于哺乳动物。为了弄清楚激素和染色体在哺乳动物性发育中的独特作用，他和他的同事们一直在研究一些独特的老鼠品系，比如，有太多的X或Y染色体，或者大量分泌雌性性激素，尽管它们在基因上是雄性的。他希望这一研究方向最终能产生治疗人类疾病的新疗法。多发性硬化症、癌症、心脏病和许多其他疾病在男女中都不那么常见，也不那么致命。阿诺德说:“如果我们能弄清楚为什么一种性别受到保护，我们就能想出新的疗法。”“要理解这一点，我们需要列出让男性和女性不同的因素。以前都是荷尔蒙的问题。”
例如，多发性硬化症——一种免疫系统攻击和破坏神经系统的毁灭性疾病——在女性中更为常见，但在男性中更为迅速地衰弱。阿诺德对基因为雄性但分泌雌性激素的小鼠进行的研究表明，X和Y染色体的组合(而不是雄性激素)使细胞更容易患上类似疾病的严重病状。3.
T斑马雀和鸡的研究令鸟类界以外的研究人员大吃一惊。“他们真的反对一些关于细胞如何在脊椎动物中获得性身份的长期观念，”伯克利，加利福尼亚大学的发育生物学家Nipam Patel说。随着这些实验的进行，他自己对性别异常的蝴蝶的研究也颠覆了根深蒂固的观点。经过十多年的强迫性研究，帕特尔得出结论，在某些情况下，雌雄同体是两种不同的生物融合在一起，而不是一种具有雄性和雌性部分的动物。
当帕特尔大约8岁的时候，他在后院的草地上发现了一只死去的雄性双尾燕尾蝶。他被它的美丽迷住了:那些黄色的鸟一样的翅膀从昆虫的身体上俯冲下来，只是作为弧形，涟漪和滴入括号。帕特尔把燕尾带了进去，装在一个雪茄盒里。他说服母亲给他缝了生平第一个蝴蝶网。从那时起，帕特尔收集了大约3万种昆虫。在过去的16年里，他一直在策划第二批藏品:不是实物标本，而是照片。帕特尔是世界上最著名的雌雄同体蝴蝶照片收藏家。
雌雄同体之所以吸引帕特尔，是因为它们是自然发生的实验，可以让他研究动物是如何发育的。许多科学家将雌雄同体蝴蝶的存在归因于细胞分裂错误。和鸟类一样，雄性蝴蝶的每个细胞中都有两个Z染色体，而雌性蝴蝶的细胞是ZW染色体。通常情况下，当毛毛虫开始变态时，最终会产生翅膀的分裂细胞会像往常一样繁殖它的染色体，但在它的两个子细胞中却不能正确地分配性染色体。其中一个新细胞得到Z和W，变成雌性;另一个则有一到两条Z染色体，变成雄性。每一个细胞都是左翅或右翅的祖细胞，所以蝴蝶看起来一半是雄性一半是雌性——从中间分开。
科学家已经清楚地证明了这一点，但帕特尔的一些照片让他认为雌雄同体也是通过其他途径形成的。他时不时地会遇到像上图中的赫里克尼乌斯蝴蝶这样的标本。它是一个多姿多彩的部落的成员，在这个部落中，男性和女性看起来几乎一模一样。帕特尔认为这只蝴蝶是雌雄同体，因为它腹部的两半在大小和结构上有细微的差别，一个有男性生殖器，另一个有女性生殖器。它的翅膀应该是一样的，但它们不是。
帕特尔意识到，除了双性化之外，这种特殊的昆虫可能具有混合的身份。它翅膀上的图案揭示了潜在的遗传学，而这不能仅仅用雌性和雄性细胞的混合来解释。名为optix，例如，它决定了后翼在哪里有红色的光线;另一个基因WntA就像一支黑色的记号笔，会把翅膀的各处都染黑。这两个基因都不在Z染色体或W染色体上——根据标准起源故事，这是雌雄同体的两个半体之间基因变异的唯一来源。4然而，这两个翅膀显然激活了不同的颜色模式基因，表明两种完全不同的基因组。帕特尔认为，当雌雄同体的差异不仅仅在于性别特征时，你可以把两只动物放在一起看。
怎么会这样呢?昆虫的卵细胞中有一个更小的姐妹细胞，即极体，这是产生卵细胞的细胞分裂留下的。有时两个精子会设法溜进卵子，使卵子的细胞核和极体受精，产生两个或多或少像连体双胞胎的胚胎。然而，这两种动物的细胞可能并不总是保持在各自的两侧，这可以解释为什么有时雌雄同体的细胞会两侧不对称，有时会形成马赛克，相反的细胞沿着中心线飞溅。尽管之前有其他科学家认为双受精解释了一些雌雄同体的现象，但帕特尔发现了一些迄今为止最清晰的证据。
雌雄同体的二元性让人想起柏拉图的研讨会亚里斯多芬尼斯在书中用一个独特的创造神话解释了性别的起源：起初，他说，存在着双体原始人类——男人和男人，女人和女人，男人和女人，直到宙斯被他们的傲慢激怒，用闪电将他们分开。但这种二元性不仅仅是神话的东西。
科学家对生物的遗传成分指纹越多，他们就越意识到我们都是五花八门的生物。我们每个细胞本质上都有两个基因组:一个是细胞核中的人类基因组，另一个是隐藏在线粒体中的非人类基因组，后者曾是自由生活的微生物。数万亿的细菌覆盖在我们的皮肤上，寄居在我们的肠道内，把我们的身体变成了微生物基因组的万花筒。在病毒和各种寄生虫的帮助下，相当多的外来基因已经渗入了我们的基因组。雌雄同体之所以能吸引我们的眼球，是因为它们引人注目的斑纹看起来如此独特。事实上，它们是一面镜子，反映出我们所有人内心的镶嵌。
Ferris Jabr是一位有贡献的作家纽约时报杂志和《科学美国人》。他曾为我写过信大西洋，哈珀，纽约，和外部他的作品已被编辑成选集美国最好的科学和自然写作系列
工具书类
1.玛瑙、R.J。et al。雌雄同体雀大脑性别差异的来源是神经而不是性腺。美国国家科学院院刊One hundred., 4873 - 4878(2003)。
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头像是一张模仿燕尾的照片(蝴蝶达尔达诺斯)蝴蝶，雌虫向左，雌雄同体在中间，雄性在右边。牛津大学自然历史博物馆。
本文最初发表于我们的“对称“2014年5月发行。
