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人类的性别是由染色体决定的。每个人体细胞都含有二十三对染色体，其中前二十二对被称为常染色体，第二十三对是性染色体。女性拥有两条X染色体，记作XX；男性拥有一条X染色体和一条Y染色体，记作XY。这种染色体组合的差异是性别决定的根本基础。
减数分裂是产生配子的关键过程。在男性的减数分裂中，含有XY染色体的精原细胞会分裂产生两种类型的精子：一种携带X染色体，另一种携带Y染色体。这个分离过程是完全随机的，因此产生的X精子和Y精子数量大致相等。而在女性的减数分裂中，由于只有XX染色体，所有产生的卵子都只携带X染色体。
受精过程决定了后代的性别。当携带X染色体的精子与卵子结合时，形成XX组合，发育成女性；当携带Y染色体的精子与卵子结合时，形成XY组合，发育成男性。由于减数分裂产生的X精子和Y精子数量大致相等，因此每次受精时，生男生女的概率都是百分之五十，这就解释了为什么人类的男女比例接近一比一。
SRY基因，全称为性别决定区域Y，是位于Y染色体上的关键基因，被称为主要性别决定基因。在胚胎发育的第六到七周，SRY基因开始表达，产生一种转录因子蛋白质。这个转录因子会激活一系列下游基因，启动睾丸的分化发育过程。一旦睾丸形成，就会分泌睾酮等男性激素，进而促进男性内外生殖器官和第二性征的发育。如果没有SRY基因的作用，胚胎就会按照女性的发育路径进行。
激素是性别分化过程的直接执行者。当SRY基因启动睾丸发育后，睾丸开始分泌两种关键激素：睾酮和抗苗勒管激素。睾酮主要负责促进男性外生殖器和内生殖管道的发育，包括阴茎、阴囊以及输精管等结构的形成。而抗苗勒管激素则起到抑制作用，它会使原本可能发育成女性生殖器官的苗勒管结构退化消失。这个激素调节过程主要发生在胚胎发育的第八到十六周，是性别分化的关键时期。