온도의존성성결정(溫度依存性性決定, Temperature-dependent Sex Determination, TSD)은 성 염색체에 의한 유전적 성 결정(GSD, Genotypic Sex Determination)과 달리, 배아 발생 과정에서 주변 환경의 온도에 따라 자손의 성별이 결정되는 생물학적 현상이다. 환경성 성 결정(Environmental Sex Determination, ESD)의 대표적인 유형으로 분류된다.
이 현상은 1966년 마들렌 샤르니에(Madeleine Charnier)가 아가마도마뱀(Agama agama)에서 처음 보고하였으며, 이후 거북, 악어, 도마뱀, 투아타라 등 일부 파충류와 경골어류, 그리고 일부 새우 종에서도 관찰되는 것으로 보고되었다.
온도 의존성 성 결정은 배아 발생의 중간 1/3 시기에 해당하는 열민감 기간(thermosensitive period, TSP) 동안의 온도에 의해 성별이 결정된다. 이 시기가 지나면 온도에 의한 성별 변화는 불가능하다. 유형은 크게 다음과 같이 구분된다.
- 양상 IA: 하나의 천이 구간(전이 온도대)을 가지며, 이보다 높은 온도에서는 암컷, 낮은 온도에서는 수컷이 주로 발생한다. 대부분의 거북이 이에 해당한다.
- 양상 IB: 하나의 천이 구간을 가지나, 높은 온도에서 수컷, 낮은 온도에서 암컷이 발생한다. 투아타라와 여러 어류에서 나타난다.
- 양상 II: 두 개의 천이 구간을 가지며, 중간 온도에서 수컷이, 극단적으로 높거나 낮은 온도에서 암컷이 발생한다. 일부 거북, 도마뱀, 악어류에서 관찰된다.
분자적 기작은 완전히 밝혀지지 않았으나, 연구에 따르면 아로마타아제(aromatase) 효소의 활성, DMRT1 유전자, 히스톤 변형 효소 KDM6B(JMJD3) 등이 관여하는 것으로 알려져 있다. 온도에 따라 에스트로겐과 같은 성 호르몬의 발현이 조절되어 성 분화 방향이 결정되는 것으로 추정된다.
온도 의존성 성 결정의 적응적 의의에 대해서는 여러 가설이 존재한다. 1977년 Charnov-Bull 모델에 따르면, 발생 환경이 암컷과 수컷의 적합도에 각각 다른 영향을 미칠 때 자연선택이 염색체 기반 성 결정보다 TSD를 선호할 수 있다고 설명한다. 일부 연구에서는 TSD가 양서파충류 공통 조상의 원시적 형질(ancestral condition)에서 유래했을 가능성도 제기된다.
기후 변화는 TSD를 가진 종들에게 성비 불균형과 개체군 감소라는 심각한 위협이 되고 있다. 특히 바다거북의 경우 온난화로 인해 암컷 비율이 급격히 증가하는 현상이 보고되고 있으며, 일부 종은 적응 속도가 기후 변화 속도를 따라가지 못할 것이라는 우려가 제기된다.
