Y染色体在消亡吗?

我们出生时的性别很大程度上取决于抛出的“基因硬币”是哪一面:X还是Y?两条X染色体的话,你(几乎总是)会长出卵巢。一条X染色体和一条Y染色体?就会长出蛋蛋。这些遗传物质包裹的不同不仅仅在于会赋予我们不同的器官。相较于有着大约1000个基因的X染色体,只有45个基因的Y染色体十分渺小。研究暗示,随着时间的推移,Y染色体越来越小了——结果这一主张被一些人忧郁或是欢快的理解成了男性的末日。

所以,Y染色体真的在消亡吗?这对男性来说意味着什么?

为了解答这些问题,我们必须要往回倒一倒。“我们的性染色体并非总是X和Y,”亚利桑那州立大学的进化生物学家Melissa Wilson说,“人类性别的决定和它们没有明确的关系。”

当最初的哺乳动物在2亿年-1亿年前进化的时候,它们没有任何性染色体。相反的,X和Y染色体和其他染色体一样——大小相同,结构一致。

需要重点指出的是,动物不需要性染色体。遗传学佳Jennifer Graves说,当时是这样,现在还是这样。我们所有的染色体都是和性别有关基因与无关基因的混合体。Y染色体唯一特殊的特征是一个基因——SRY,是睾丸发育的一个“开关”。像是鳄鱼和乌龟,这种开关甚至是不必要的——胚胎发育时的温度决定了它们的性别。我们的哺乳祖先可能也共享了这一特征。但在某一个时间点,这些祖先之一中有一个老旧的和性别无关的染色体进化成了像这样的一个开关基因。事情就是这样:你突然就需要Y染色体才能长出男性生殖器官了。

但打从Y染色体出现开始,它就注定会缩小。Wilson说,随着时间的推移,基因会进化出变异,而许多变异都是有害的。染色体可以通过和其他染色体重组来避免传递变异的基因。在减数分裂过程中,当我们的身体产生精子和卵子时,父亲和母亲的染色体会随机混合进行重组。这种基因之舞会拆开大量的基因——坏的和好的——更有可能只对功能性副本进行传递。所有的染色体都会这样:来自母亲的1号染色体和来自父亲的1号染色体相互交换染色体臂,以此类推。但是Y染色体没有交换的对象。虽然X染色体可以和另一个X染色体重组,但是Y染色体和X染色体不够相似,无法进行再结合。由于个体中几乎不会有两个Y染色体,所以Y染色体也没法和自己进行重组。

“如果出现了一种有害的变异,你通常可以和伴侣的基因进行替换。但是Y染色体做不到,”Wilson说。因此Y染色体会不断积累有害变异;随着时间的推移,这些变异会通过自然选择被淘汰,Y染色体也变得越来越小。

Graves的研究暗示,在1.66亿年前,Y染色体一共有1669个基因——和当时的“X染色体一样”。她说:“所以不用太聪明也能意识到如果损失率是恒定不变的——每100万年丢失10种基因——现在我们只剩下45种了,再过450万年,整个Y染色体就会消失。”

这里的关键词是“恒定不变”。最新研究暗示,Y染色体的衰退率随着时间在减慢。2005年发表在《自然》上的一篇文章,研究者将人类的Y染色体与黑猩猩的进行了对比。之后在2012年,同一支研究者团队对猕猴的Y染色体进行了排序,并将结果发表在了《自然》上。研究者发现,2500万年前,人类和猕猴在进化道路上分道扬镳后,人类的Y染色体只丢失了1种基因。600万年前,和黑猩猩分道扬镳后,Y染色体没有丢失任何基因。这些结果暗示,衰退并非以Graves最初提出的那种线性减少,也就是每百万年丢失10种基因。

Y染色体的损失仍旧存在——Graves指出,其他物种身上也有发生。居住在地下的鼹鼠中的两个品种独立地失去了它们的Y染色体,还有生活在日本几个小岛上的3种濒危棘鼠也是这样。

但正如这些物种所展示的那样,Y染色体的消失并不意味着灭绝;棘鼠和鼹鼠仍旧有着雌雄之分。“人们认为性别有点儿像是已经决定好的东西,”加州大学遗传学佳Rasmus Nielsen说,“如果你有Y染色体,那你肯定就是男人,如果没有,你就是女人。但原理不是这样的。”

事实上,其实表现出男女差异的基因中有95%都不在X和Y染色体中。比如说,ESR1是一种编码雌激素受体的基因,存在于6号染色体中。这些受体对女性的生长和性发育至关重要。

“失去Y染色体并不意味着失去男性,”Nielsen补充说道。相反的,Graves表示,失去Y染色体可能意味着另外一个基因会接管这项作为性别主要决定因素的工作——一个开关。“有一大票的基因能够漂亮地完成这项工作。”

但它出现的可能性有多大呢?“有可能发生,”Wilson说,“但我们是看不到了。”

原文:https://www.livescience.com/y-chromosome-dying.html

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