Y染色體就好像男性的符號一樣,但如今研究人員越來越清楚地發(fā)現(xiàn),Y染色體或許并不像我們想象中那么持久且強(qiáng)大,盡管Y染色體攜帶著主要的開關(guān)基因SRY,其不僅能幫助確定胚胎的性別(XX或XY),同時(shí)其還含有很少量的其它基因,同時(shí)Y染色體也是唯一對人類生命并不必要的染色體。畢竟女性在沒有Y染色體的情況下依然過得很好。
另外,Y染色體會迅速退化,女性攜帶者兩個(gè)完全正常的X染色體,而男性則攜帶者一個(gè)X染色體和一個(gè)看起來皺縮干癟的Y染色體,如果兩個(gè)染色體以同樣的速率退化,那么在Y染色體完全消失之前,其或許還有460萬年的壽命,這個(gè)時(shí)間聽起來似乎很長,但實(shí)際上地球上的生命已經(jīng)存在35億年了。
Y染色體并不會一直都是這樣子,如果我們將時(shí)鐘倒回至1.66億年前,對于第一個(gè)哺乳動物而言,這個(gè)故事或許就是完全不同的,最早期的Y染色體原型的尺寸和X染色體一樣,而且其同X染色體一樣含有所有相同的基因;然而Y染色體有著根本的缺陷,并不像其它染色體一樣(其在每個(gè)細(xì)胞中都有兩個(gè)拷貝),Y染色體僅能作為單一的拷貝,從父親遺傳給兒子。
這也就意味著,Y染色體上的基因并不能夠進(jìn)行遺傳重組,而在每一代中所發(fā)生的基因漂移重組或許也能幫助消除損傷性的基因突變;盡管遺傳重組會給機(jī)體帶來一定益處,而Y染色體的基因則會隨著時(shí)間不斷退化,最終將會從基因組中消失。盡管如此,最近有研究表明,Y染色體能夠進(jìn)化出一些令人信服的機(jī)制來減緩?fù)嘶@或許就能夠降低基因丟失的速度。
比如,最近一項(xiàng)刊登在PLoS Genetics雜志上的研究報(bào)告中,來自丹麥的研究人員對62名不同男性的部分Y染色體進(jìn)行了測序,結(jié)果發(fā)現(xiàn),Y染色體更傾向于進(jìn)行大規(guī)模的結(jié)構(gòu)重組來促進(jìn)基因擴(kuò)增,而多個(gè)拷貝基因的獲取或能有效促進(jìn)健康精子的功能,同時(shí)還能減緩基因的缺失。
同時(shí)研究者還發(fā)現(xiàn),Y染色體已經(jīng)進(jìn)化出了一種名為回文序列的不尋常結(jié)構(gòu),這種回文序列就是一種特殊的DNA序列,其能夠向前向后閱讀相同的信息(比如kayak詞語),從而就能保護(hù)染色體不被進(jìn)一步降解,在Y染色體的回文序列中,這些序列能夠記錄高比率的基因轉(zhuǎn)化事件(geneconversionevents),這是一種基本的復(fù)制和粘貼過程,其能利用完整無損的副本作為模板來促進(jìn)損傷的基因被修復(fù)。
當(dāng)研究人員對其它物種(攜帶Y染色體的其它哺乳動物等)進(jìn)行研究時(shí),他們發(fā)現(xiàn),越來越多的研究證據(jù)都表明,Y染色體中的基因擴(kuò)增是一種普遍的原則,而這些擴(kuò)增的基因在精子的產(chǎn)生及調(diào)節(jié)后代性別比率上扮演著關(guān)鍵的角色,刊登在Molecular Biology andEvolution雜志上的一篇研究報(bào)告中,研究人員表示,小鼠機(jī)體中基因拷貝數(shù)的增加或許是自然選擇的結(jié)果。
關(guān)于Y染色體是否會消失的問題上,科學(xué)界(比如英國)目前分為“激進(jìn)派”和“保留派”,后者認(rèn)為Y染色體的防御機(jī)制做得很好,而且這種機(jī)制能夠挽救Y染色體,但前者則認(rèn)為,Y染色體所做的所有事情都只是能讓其更好地存在,如今兩組持不同觀點(diǎn)的科學(xué)家們?nèi)匀辉诶^續(xù)討論著。
來自澳大利亞拉特布大學(xué)的研究人員Jenny Graves表示,如果你從長遠(yuǎn)角度來看的話,Y染色體的命運(yùn)或許是注定無法改變的,即使你堅(jiān)持的時(shí)間比預(yù)期的長一點(diǎn);2016年發(fā)表的一篇研究報(bào)告中,Jenny Graves指出,來自日本的小鼠和田鼠已經(jīng)完全失去了Y染色體,而且Y染色體發(fā)生的基因丟失或創(chuàng)造的過程會不可避免地誘發(fā)小鼠的生育問題,這或許最終會推動完全新型的物種形成。
男性的滅亡?
正如筆者在一本電子書中所說的那樣,即使人類的Y染色體消失了,但這并不意味著男性也會從世界上消失,甚至在一些完全丟失Y染色體的物種中,雄性和雌性仍然都會繁衍后代。在這些案例中,確定雄性的SRY主要開關(guān)基因就會轉(zhuǎn)移到不同的染色體上,也就意味著,這些物種在不需要Y染色體的情況下也會繁衍出雄性后代。然而,SRY所“定居”的新型性別決定染色體或許也會因?yàn)槿狈ο嗤亟M機(jī)制而開始新一輪的退化過程;然而對于人類而言,更有意思的是,當(dāng)Y染色體成為正常人類繁殖過程所必需的元件時(shí),如果利用輔助生殖技術(shù)的話,Y染色體所攜帶的其它很多基因或許就不再需要了。這意味著,基因工程技術(shù)或能替代Y染色體的基因功能,允許同性女性伴侶或不育男子懷孕。即使每個(gè)人都能以這種方式懷孕,人類似乎不太可能會停止自然繁殖的優(yōu)勢。
關(guān)于Y染色體是否會消失的問題,盡管目前在遺傳研究領(lǐng)域科學(xué)家們進(jìn)行了激烈地討論,但科學(xué)家們并不需要擔(dān)心。當(dāng)然了,研究人員并不清楚是否Y染色體會消失,而且即便Y染色體消失了,人類很可能還會繼續(xù)需要男性以便正常的人類繁衍持續(xù)進(jìn)行。事實(shí)上,在一個(gè)農(nóng)場中,會有少數(shù)幸運(yùn)的雄性動物被選中配種對象,但其大多數(shù)后代肯定也不會出現(xiàn)在地平線上,因此無論如何,在接下來的460萬年里,人類或許還會面臨其它更多更為緊迫的問題。
參考資料:
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【2】Is the Y chromosome disappearing?-Both sides of the argument
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【6】Muennink's spiny rat
【7】Did sex chromosome turnover promote divergence of the major mammal groups?
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【8】A unique, up-to-date discussion of the history, indications and techniques for intracytoplasmicsperm injection(ICSI)
IntracytoplasmicSperm Injection
【9】Two genes substitute for themouseYchromosome for spermatogenesis and reproduction.
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【10】The Y chromosome is disappearing – so what will happen to men?
來源:生物谷