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Y染色体正慢慢消失 男性会灭绝吗?

2018-02-02 09:01   来源: 成都全搜索新闻网   编辑: 高赛琦   责任编辑: 马兰

本文选自蝌蚪五线谱

Y染色体虽然是男子气概的象征,但它似乎却没有那么坚强。

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Y染色体携带的“SRY”基因决定了胚胎发育成男性(XY)还是女性(XX)。但它只包含很少的其他基因,而且是唯一一条“不必要”的染色体。毕竟,女人在没有它的情况下也能过得很好。

更重要的是, Y染色体正在迅速退化。按照现在的退化速度科学家预测,再过460万年,Y染色体就会完全消失。这听起来可能很长,但当你发现地球已经存在了35亿年时,事情就没那么简单了。

其实Y染色体一开始并不是这样,如果我们把时钟倒转到1.66亿年前,对于第一个哺乳动物来说,这个故事就完全不同了。早期的Y染色体与X染色体长度差不多,也包含了所有相同的基因。

不过,Y染色体有一个根本性的缺陷。那就是其他的染色体在我们每个细胞中都有两份,而Y染色体只有一份。这意味着Y染色体上的基因不能进行基因重组,每一代基因的“洗牌”都有助于消除有害的基因突变。被剥夺了重组的好处的Y染色体会随着时间退化,最终从基因组中消失。

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红色标记的Y染色体,旁边的X染色体更大。

图自国家人类基因组研究所

不过,最近有研究表明,Y染色体已经“升级”出了一些非常有说服力的机制来“踩刹车”,减缓基因丢失的速度,或许能阻止其退化。

例如,丹麦最近的一项发表在《公共科学图书馆遗传学》的研究中,检测了来自于62个不同人的Y染色体的测序部分,发现它会遵从“基因扩增”而进行大规模结构性重组——即获得基因的多个副本,提升健康精子的功能和减轻基因损失。

这项研究还表明,Y染色体已经发展出一种不寻常的结构,称为“回文”(即DNA序列可以像“kayak”一样,前后阅读顺序都相同),从而保护它不受进一步的破坏。他们在Y染色体的回文序列中记录了一个高频率的“基因转换事件”,这基本上是一个“复制粘贴”的过程,允许使用未损坏的备份拷贝作为模板,来修复受损的基因。

对比其他物种,越来越多的证据表明Y染色体的基因扩增是一个普遍的原则。这些扩增的基因在精子生产(至少在啮齿类动物中是这样)和调节后代性别比例中发挥着关键的作用。最近,在分子生物学和进化方面的研究表明,老鼠基因拷贝数的增加是自然选择的结果。

关于Y染色体是否真的会消失的问题,科学界的认识目前被分为“离开说”和“留下说”。支持后者的人认为它的防御机制做得很好,并且挽救了Y染色体。但是“离开说”的研究人员认为, Y染色体所做的一切就好像用指甲抓住悬崖,最终都是会掉下去的。因此争论仍在继续。

澳大利亚拉筹伯大学的Jenny Graves表示,如果你从长远的角度来看,Y染色体必然要失败的。在2016年的一篇论文中,她指出,日本的小老鼠和田鼠已经完全失去了Y染色,并且认为基因在Y染色体上丢失或产生的过程不可避免地导致了生育问题,但这反过来又能最终推动新物种的形成。

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田鼠没有Y染色体。

男性会灭亡吗?

即使人类的Y染色体真的消失了,也并不一定意味着男性会消失。在已经完全失去Y染色体的物种中,仍然需要雌雄两性来繁殖。在它们体内,SRY这个“主开关”基因已经转移另一条的染色体上,这意味着这些物种在不需要Y染色体的情况下也能产生雄性。只不过,这条携带SRY基因的新染色体同样也会开始退化。

人类的有趣之处在于,尽管普通交配过程需要Y染色体的参与,但生殖技术可以解决这个问题。这意味着基因工程可能很快就能取代Y染色体的基因功能,允许同性伴侣或不育男性怀孕。然而,就算每个人都能以这种方式怀孕,普通人也不会停止自然的生殖方式。

所以,虽然这是一个有趣且争论激烈的基因研究领域,但几乎没有必要担心,我们甚至不知道Y染色体是否真的会消失。而且,正如我们所展示的,即使Y染色体真的消失了,我们也可以继续正常的生殖下去。

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