性決定とは：遺伝と環境で決まる雌雄・両性具有の仕組み解説
性決定を遺伝と環境の視点から染色体・外部要因、さらに両性具有の実例まで図解と事例でわかりやすく解説します。
性決定とは、個体の性別が確定する発生過程のことです。性とは、生物の間に広く存在する生殖方法である。有性生殖では、異なる大きさや機能を持つ配偶子（一般に小さな精子と大きな卵）が関与し、通常は同じ種の2つの個体が必要となります。性の表現は種によって多様で、明瞭な雌雄（二形性）を持つものから、多性や両性具有（同一個体に雌と雄の機能がある）までさまざまです。
通常、雌雄は別々である（いわゆる雌雄異体）。性別が決まる仕組みには大きく分けて二つの系統があります。
同じ個体に両方の性がある場合、その個体は両性具有となる。両性具有は、カタツムリなどの一部の動物や、ほとんどの顕花植物に見られる。
遺伝的性決定の種類と仕組み
遺伝的性決定は、染色体構成や特定の遺伝子の有無・量によって決まります。代表的な例を挙げると：
- XY型（ヒトや多くの哺乳類）：通常、XXが雌、XYが雄。Y染色体上の性決定遺伝子（ヒトではSRY）が精巣形成を誘導します。
- ZW型（鳥類や一部の魚・昆虫）：雌がZW、雄がZZで、雌が異なる性染色体を持つ。
- XO型（昆虫の一部）：一方の性が欠失した染色体構成を持つ（例：XXが雌、XOが雄）。
- 単為生殖やハプロ倍数性（ハプロダイプロイド）：ミツバチなどでは、未受精卵が雄（ハプロイド）、受精卵が雌（ディプロイド）になります。
染色体だけでなく、ある遺伝子の発現レベル（遺伝子のコピー数や転写量）や転写因子の働きによって性分化が進む場合もあります。染色体上の性決定領域は進化の過程で変化し得るため、同じ型でも種ごとに具体的なメカニズムは異なります。
環境的性決定と可塑性
環境によって性が決まる例も多く見られます。
- 温度依存性性決定（TSD）：多くのカメやワニでは、受精卵が発生する際の温度が雌雄比を左右します。温度のわずかな変化が将来の個体を雄にするか雌にするかを決めることがあります。
- 社会的要因による転換：一部の魚（例：クマノミやブダイ類）では、群れの構成や配偶関係に応じて性別が変わることがあります（順序的性転換：プロタンドリー＝雄→雌、プロトジニア＝雌→雄）。
- 化学物質や栄養、寄生：外部化学物質や寄生生物が性分化の経路に影響を与え、性比の偏りや個体の性転換を引き起こすことがあります。
両性具有の種類と生殖様式
同時両性具有は一個体が同時に雄と雌の生殖器能を持つ状態で、多くの陸棲貝類やミミズ、植物の多くの花が該当します。自己受精が可能な種もありますが、遺伝的多様性のために交叉受精を行う種が多いです。
順序的両性具有（性転換）は、個体が生涯の途中で一方の性から他方の性へ変わる現象で、魚類や軟体動物などに見られます。これは社会構造や生殖成功を最大化する適応と考えられています。
分子レベルと発生学的プロセス
性決定は単一のスイッチだけでなく、遺伝子ネットワークとホルモンの相互作用で進みます。例としてヒトでは、SRY遺伝子の発現が精巣の形成を誘導し、精巣から分泌されるホルモンが二次性徴や生殖器の分化を導きます。ホルモンや受容体の異常（例：アンドロゲン受容体の変異）によって性分化が部分的に変化することがあり、これが医学的に扱われる「性分化の違い（DSD: differences/disorders of sex development）」です。
生態学的・進化的意義
性決定の多様性は、遺伝的多様性の維持、環境変動への適応、性比の調整など進化的な利点をもたらします。一方で、温度依存性で性が決まる種は地球温暖化の影響で性比が偏るリスクがあり、保全上の懸念が増しています。
医学的・社会的観点
ヒトを含む動物では、染色体、内分泌系、器質的構造のいずれかまたは複数が一致しないケースがあり、これらは医学的支援や個別の対応が必要になることがあります。性は生物学的な側面だけでなく、社会・文化的側面も深く関連するため、個々の権利や尊厳を尊重することが重要です。
まとめと重要ポイント
- 性決定は種によって多様で、遺伝的要因と環境的要因の両方が関与する。
- 代表的な遺伝的機構にはXY型、ZW型、ハプロダイプロイド型などがある。
- 温度や社会環境が性を決める種もあり、環境変化が性比に影響を与えることがある。
- 両性具有には同時両性と順序的両性があり、それぞれ生殖戦略としての利点がある。
- 人間社会では生物学的な性分化の多様性に配慮した医学的・倫理的対応が求められる。
性決定の研究は進化生物学、発生学、遺伝学、保全生物学、医学など多岐にわたる分野で重要なテーマです。種ごとの仕組みを理解することは、生態系の保護や疾患の診断・支援にも直結します。
環境による判定
多くの種では、性別は発生時に経験する環境要因によって決定される。多くの爬虫類は温度依存的な性決定を行っている。胚が発生中に経験する温度によって、生物の性別が決定されるのである。例えば、ある種のカメでは、オスはメスよりも低い孵化温度で産まれる。この臨界温度の差は、わずか1〜2℃のこともある。
多くの魚は一生の間に性転換をする。この現象を順次性転換という。カクレクマノミの場合、小さい魚はオスで、群れの中で優位に立っている大きな魚がメスになる。多くのベラ類はその逆で、生まれたときは雌で、ある程度の大きさになると雄になるものが多い。順次性両性具有は、一生の間に両方の配偶子を産むが、どの時点でも雌か雄のどちらかになる。
シダの中にはデフォルトの性別が両性具有のものもあるが、それまで両性具有だった土壌で育ったシダは、残ったホルモンの影響を受けて雄として発育する。
カクレクマノミは最初オスで、群れの中で一番大きな魚がメスになる。
遺伝子の決定
性別を決定する最も一般的な方法は、遺伝子によるものです。その方法では、生物の性別は、その生物が得るゲノムによって決定されるのです。性の発生に影響を与える対立遺伝子は、同じ染色体上にある場合とない場合があります。もしそうであれば、その染色体は性染色体と呼ばれ、その上にある遺伝子は「性連鎖」と呼ばれます。性は、性染色体があるという事実（欠落している場合もある）、またはその数によって決定されます。遺伝的な性決定は染色体のマッチングによって決まるため、通常、オスとメスの子供は同じ数だけ存在します。
さまざまな遺伝子システム
ヒトをはじめとする哺乳類はXY性決定機構を持ち、Y染色体は男性の発育に関わる因子を持っています。Y染色体がない場合、デフォルトの性別は女性である。XXの哺乳類は女性で、XYの哺乳類は男性です。XYの性決定は、コバエや一部の植物など、他の生物にも見られる。また、ショウジョウバエなどでは、Y染色体の有無ではなく、X染色体の数で性別を決定する場合もある。
鳥類には、その逆の仕組みがあります。それは「ZW性決定システム」と呼ばれるものである。W染色体には、メスを作るための因子があります。この場合、ZZ個体はオス、ZW個体はメスです。蝶や蛾の大部分もZW型の性決定システムを持っている。XY性決定システムでもZW性決定システムでも、重要な因子を運ぶ性染色体はかなり小さく、ある性の発生を引き起こすのに必要な遺伝子以外はほとんど運ばないことが多い。
多くの昆虫は、性染色体の数で性別を判断する方式をとっている。これはXX/XO性決定と呼ばれ、Oは性染色体がないことを示す。これらの生物の他の染色体はすべて2倍体であるが、1本または2本のX染色体を受け継ぐ場合がある。例えばコオロギでは、X染色体が1本のものはオス、2本のものはメスとして成長する。線虫のC. elegansでは、ほとんどの虫がXXの自家受精する雌雄同体であるが、時折、染色体遺伝の異常により、X染色体を1本だけ持つ個体が規則的に生じることがあり、このXO個体は繁殖力のある雄（そしてその子孫の半分は雄である）。
ミツバチやアリなど他の昆虫は、半数体-二倍体という性決定方式を採用している。この場合、2倍体の個体は一般に雌で、（未受精卵から発生する）半数体の個体は雄である。この性決定方式では、減数分裂の際の染色体の組み合わせではなく、受精によって子孫の性別が決定されるため、性比に大きな偏りがある。
異常値
ある生物が、オスとメスの両方の外見を持つようになることがある。これはインターセックスと呼ばれ、まれなケースである。このような生物を両性具有と呼ぶことがあるが、これは正しくない。インターセックスの場合、オスかメスのどちらかの面が不妊である。
ヒトや他の哺乳類と同様に、コバエはXY性決定システムを持っています。
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