거북이의 성 결정 방식이 온도에 의해서 조절되는 메커니즘 무엇인가요?
안녕하세요. 일반적인 동물과는 다르게 거북이의 경우에는 먼저 성이 결정된 상태로 태어나는 것이 아니라 온도 조건에 따라서 암컷 또는 수컷으로 태어날 수 있다고 하던데 더 원리가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
거북이는 배아 발달의 중간기에 부화온도가 특정효소의 발현을
조절하게되어서 스테로이드의 대사 경로를 바꾸고, 그 결과
난소나 고환의 분화가 결정되게됩니다.
즉, 낮은 온도에서 안드로겐 경로가 우세하기때문에 수컷이되고,
높은온도에서는 에스트로겐 합성이 증가해서 암컷으로 발달하게됩니다.
이를 전체적으로 온도 의존적 성 결정 메커니즘이라고합니다.
감사합니다.
거북이 알은 부화 과정 중 특정 기간, 즉 온도 민감기(TSP)에 노출되는 온도에 따라 성별이 결정됩니다.
그리고 이 시기에 배아의 생식선이 성호르몬을 생성하고, 이 호르몬이 수컷 또는 암컷으로 발달하도록 유도하는데, 이러한 방식을 온도 의존적 성결정(TSD)이라 합니다.
만일 일정 온도(일반적으로 30도 이상)가 지속되면, 에스트로겐 생성 효소인 아로마타아제가 활성화돼고 이 효소는 남성호르몬인 안드로겐을 여성호르몬인 에스트로겐으로 전환시켜 암컷으로 발달하게 만듭니다.
반면 일정 온도(일반적으로 28도 이하)가 유지되면, 아로마타아제 활성이 억제되어 에스트로겐 생성이 적어지고, 수컷으로 발달하게 되는 것이죠.
그리고 이 성별을 결정하는 온도의 임계점을 임계 온도라 하는데, 종마다 조금씩 차이가 있습니다. 이 임계 온도 주변에서는 암컷과 수컷이 섞여서 태어날 수 있습니다.
거북이의 성 결정은 온도 의존적 성 결정(TSD)으로, 배아 발달 중 특정 시기의 알 온도에 의해 성이 결정됩니다. 일반적으로 낮은 온도에서는 수컷이, 높은 온도에서는 암컷이 태어나며, 그 사이의 온도는 암수 모두가 태어날 수 있는 혼합 성비를 만듭니다. 이 메커니즘은 호르몬인 아로마타제와 관련이 있으며, 특정 온도에서 이 효소의 활성이 높아져 테스토스테론을 에스트로겐으로 변환하여 암컷으로 발달하게 합니다.
안녕하세요.
네, 질문해주신 것과 같이 일반적인 생명체들은 태어날 때부터 성이 결정된 상태이지만 그렇지 않은 경우도 있는데요, 거북이와 악어·일부 도마뱀에서는 성염색체가 따로 없고, 알이 부화하는 동안의 온도가 성을 결정하는 핵심 요인이 됩니다. 거북이의 경우에는 부화 초반이 아니라 배 발달 중간 시기(대략 전체 배 발달의 1/3 ~ 2/3 구간)에 성이 결정되는데요, 이 시기에 온도가 성별 분화를 이끄는 신호로 작용합니다. 이때 핵심은 스테로이드 합성 효소들의 발현 차이인데요, CYP19A1 (aromatase)는 안드로겐(테스토스테론)을 에스트로겐(에스트라디올)으로 바꾸는 효소인데요, 고온에서는 aromatase 발현이 활성화되어서 에스트로겐이 증가하고 이로 인해서 난소가 발달하기 때문에 암컷이 되는 것입니다. 반면에 저온에서는 aromatase 발현이 줄어들기 때문에 테스토스테론이 유지되고 고환이 발달하여 수컷으로 성이 결정되는 것입니다. 즉, 온도가 호르몬 합성 경로를 바꾸어 난소,고환 발달을 유도하게 되는 것입니다. 감사합니다.