在今日最新出版的《科學》雜誌上，一支跨國團隊帶來了一項重量級的研究。
他們發現在不改變基因的前提下，缺少一段DNA，竟會讓小鼠發生“性別轉換”，從雄性變成雌性。
中學生物課本告訴我們，染色體決定了我們的性別，男性的XY染色體各有一條，而女性則有兩條X染色體。對基因的認識，則從分子生物學的角度提供瞭解釋：原來，Y染色體上有一條叫做Sry的基因，它能直接影響控制性別的關鍵蛋白SOX9。在SOX9的作用下，動物會發育出雄性生殖器官。而沒有Y染色體的動物，則會發育出雌性生殖器官。
利用這些知識，早在近30年前，科學家們就完成了對小鼠的“性轉”。他們在一隻雌性小鼠（XX染色體）的發育過程中，引入了Sry基因。儘管從遺傳學上看它是雌性，但最終，這隻小鼠卻發育成了雄性。
而在今天的這篇《科學》論文中，科學家們表明，我們不用改變基因，只要刪除一個小小的DNA片段，小鼠就會從雄性變雌性。這聽起來就有些奇妙了。
▲這兩隻小鼠，一隻是XY染色體，一隻是XX染色體，但都發育成了雌性（圖片來源：Greta Keenan, Francis Crick Institute）
原來在我們的基因組裡，真正的基因片段少之又少，只有約2%。在得到這個結論後，當時的科學家們也吃了一驚。他們無法解釋剩下98%的基因組的作用，只能簡單粗暴地把它們叫做“垃圾DNA”。
但十多年來的研究發現，人類過去的認知實在是有些膚淺了。這些垃圾DNA非但不是垃圾，反而對生物體有著重要的作用。譬如，它們就可以調節重要的生物學通路。
再回到控制性別的關鍵蛋白SOX9。先前，人們發現它的表達受到了其他因素的調控。比如缺少一些調控元件的小鼠，體內的SOX9表達水平會銳減45%。為了尋找SOX9的其他調控元件，科學家們進行了系統性的篩選。
在諸多候選者裡，科學家們將注意力集中在了一個叫做增強子13（Enh13）的DNA小片段上。它只有557個鹼基那麼長，卻在哺乳動物中高度保守。一旦它失去活性，小鼠體內的SOX9就下降到了極低的水平。
當研究人員用基因編輯的方法刪除這個增強子後，他們觀察到了神奇的現象：帶有XY染色體的“雄性”小鼠，竟然發育出了完整的卵巢、輸卵管、以及子宮。
缺少Enh13的雄性小鼠發育成了雌性（圖片來源：《科學》）
“我們首次表明，不改變基因，而是改變非編碼區的DNA，可以實現性別反轉！”該研究的通訊作者Robin-Lovell Badge教授說道：“我們認為Enh13可能與人類性別發育疾病相關，因此有望幫助診斷一些病例。”
“一般來說，基因表達受多個增強子的共同影響，沒有哪個單獨的增強子會有巨大的效果，”該研究的第一作者Nitzan Gonen博士說道：“我們在研究中找到了四個增強子，但我們感到非常驚訝的是，單個增強子就能控制諸如性別這樣極為重要的事件。”
幾十年來，研究人員們找到了許多性別發育異常的案例，卻很少能找到這些異常背後的原因。如今，這項研究能讓我們從全新的角度，瞭解性別發育的異常。此外，這項研究還提醒我們，垃圾DNA並不垃圾。在98%的基因組裡，還蘊藏著大量寶藏等著我們去發現和挖掘。
[1] Sex reversal following deletion of a single distal enhancer of Sox9
[2] Non-coding DNA changes the genitals you're born with
[3] Non-coding DNA changes sex determination
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