Y染色体正在消失男性会变成什么样

核心提示: 不过,这个魔咒并没有完全解除,因为新的决定性别的染色体(即SRY基因新的“宿主”染色体)也有可能因缺乏基因重组的原因,而像先前的Y染色体一样进入退化、并最终消亡的过程。

日本刺鼠鼹田鼠已失去Y染色体 460万年以后人类可能也保不住

自从人类诞生以来,男人就在繁殖生育下一代中起着决定性的作用,因为他们基因中所特有的Y染色体直接决定着下一代的宝宝是男是女,所以Y染色体也一直被看作是阳刚之气的代表。据澳大利亚解释型新闻网(The Conversation)报道,Y染色体可能正在逐渐消失!听起来当真有些惊悚,Y染色体没了,那男人以后会变成什么样?

现象

Y染色体携带基因急剧减少

Y染色体也许是男子汉气概的象征,但这个小小的染色体偏偏不能象征强壮。虽然Y染色体中携带决定下一代是不是男孩(XY)的“钥匙”——SRY基因,但同时它包含的其他基因非常少,并且Y染色体的存在与否似乎也与生命正常运行关系不大,毕竟没有Y染色体的女性也活得好好的。

据报道,英国肯特大学的遗传学教授皮特·伊利斯和戴伦·格里芬对于Y染色体消失的论调做了剖析。科学家们普遍认为,Y染色体正在逐步萎缩殆尽直至消失,女性拥有两个完全正常的X染色体,而男性拥有的则是一个正常的X染色体和一个萎缩的Y染色体。如果这种退化趋势一直保持下去,那可能在460万年以后,人类就保不住Y染色体了。也许这个时间段听起来让人觉得“远着呢”,不必现在就杞人忧天,但如果从生命在地球上已经存在35亿年的角度考虑,这个消息对于人类来说可能就没有那么乐观了。

其实Y染色体并非一直像现在这样“萎靡”,如果把时钟调回到1.66亿年以前,那时哺乳动物刚刚出现,Y染色体其实并没有现在这么“弱势”。科学家认为XY染色体同是从常染色体演变而来,最初它们应该是等长的。但现在看来,Y和X相比,基因数从1438减少到了45。造成这种退化的一个主要因素是Y染色体没有“同源重组”。

所谓的“同源重组”,以人类为例,我们的染色体一般都是一半来自妈妈,一半来自爸爸,在细胞进行减数分裂时,爸爸妈妈的染色体会进行互换。但是男人的性染色体是一个X一个Y,无法点对点地进行重组和复制。这就造成了X可以通过同源重组增加基因的保留和传代几率,而没有同源的Y只能靠自己了。

所以,Y染色体存在一个根本缺陷:与所有其他在生物细胞中具有两个拷贝的染色体不同,Y染色体只以单独拷贝的形式出现——从父亲传给儿子。这意味着Y染色体上的基因不能进行基因重组,由于无法得益于重组,Y染色体的基因会随着时间退化,并最终从基因组中消失。这么看来男人真的要消失了?

争论

男同胞先别着急,其实在Y染色体是否真的会消失的问题上,科学界目前被划分为“消失派”和“保留派”。“保留派”认为,Y染色体的防御机制能够对其进行挽救。但“消失派”认为,它们所做的一切不过是Y染色体在面临消亡前的垂死挣扎而已。

保留派:Y染色体的防御机制能自救

拷贝修复受损基因

尽管进化的历史表明,Y染色体真的是一点点走向颓势,但研究也发现,Y染色体正在试图启动“自保”功能,来减缓基因退化的速度,甚至可能让其停滞。

例如,最近在《PLoS遗传学》上发表的一项研究中,研究人员对来自62个不同男性的Y染色体进行了部分测序,发现存在易发生大规模结构的重组以实现“基因扩增”的倾向,基因扩增是指获得能提升健康精子功能和减缓基因损失的多个基因拷贝。这项研究还表明,Y染色体已经发展出了被称为“回文”的异常反应,能保护它避免进一步退化的趋势。他们在Y染色体的回文序列中发现了很高的“基因转换事件”,也就是Y染色体也出现了“复制粘贴”的过程,以此让受损基因可以通过拷贝模板得到修复。

仍保留关键基因

除此以外,科学家还想到了用人类的亲戚来佐证Y染色体不会消亡的论调。

来自美国麻省理工大学霍华德休斯医学研究所的詹妮弗博士开展了针对印度恒河猴、人类和黑猩猩三类物种Y染色体的基因序列的比较分析。

研究发现,在整个进化过程中,虽然Y染色体上的基因在不断减少,但人类和恒河猴都保留了相同数量的同源祖先基因。这种现象被称为“净化选择”,说白了也就是Y染色体上的基因虽然在持续减少,但决定性别的关键基因还是一直被保留了下来。这一研究结果证明Y染色体可能不会像之前所估计的持续衰退下去,只是更加“精减”了。

消失派:Y染色体在消亡前垂死挣扎

染色体消退致生育问题

看到这里,男同胞们是不是觉得长舒了一口气?但是也没那么简单。

澳大利亚拉筹伯大学的詹妮·格雷教授是“消失派”的主要支持者,她认为,从长远角度看,Y染色体消亡的命运是注定了的,虽然它本身也会“垂死挣扎”,但结果最多也就是比科学家们预测的时间晚一些而已。

格雷教授在2016年的一篇报告中阐述,日本的刺鼠和鼹田鼠两个物种已经完全失去了Y染色体,而Y染色体消失或努力拷贝基因将不可避免地导致生育问题。当然,从物竞天择的角度看,也可能预示这一过程最终会促使新物种的形成。

关键基因被“精减”掉

此外,格雷教授还坚持认为,詹妮弗博士所谓的在“精减”中保留下来的关键基因依然有可能会在未来进化途中丧失。这一观点是有事实依据的。詹妮弗博士的文章中还研究了黑猩猩的Y染色体基因。虽然和恒河猴相比,黑猩猩和人类的亲缘关系更近,但是黑猩猩的Y染色体的减退变化趋势却和人类的有所区别。在进化阶段,黑猩猩比人类多缺失了5个基因,其中就有可能包括被人类视为决定性别的关键基因——SRY基因。这表明所谓的可以享受“免死金牌”的关键基因可能并不一定真的是万无一失的,也是有可能被“精减”掉的。

结论

Y染色体可能研制出替代品

虽然听起来Y染色体消失的论调可能会让人觉得很悲剧,但据解释型新闻网报道,即使人类经过漫长的进化发展,最终与Y染色体告别的那一天真的来临了,也不意味着男性同胞的消亡。在这些例子中,当Y染色体彻底消失以后,决定男性性别的“钥匙”——SRY基因并不会随之消失,而是迁移到了别的染色体上,继续保持它的性别决定属性,这也就是说,即使脱离了Y染色体,这些物种也可以继续繁殖雄性后代。

不过,这个魔咒并没有完全解除,因为新的决定性别的染色体(即SRY基因新的“宿主”染色体)也有可能因缺乏基因重组的原因,而像先前的Y染色体一样进入退化、并最终消亡的过程。

对人类而言,有趣之处在于科技进步带来了更多的可能性。比如说,虽然Y染色体对正常繁殖是必需的,但若使用辅助性的生殖技术,那么它所携带的许多基因就不是必不可少的了。这意味着基因工程或许很快就能研制出可以取代Y染色体基因功能的替代品,使得只有女性或者只有男性都可以达到孕育的目的。

虽然这是一个有趣且存在争议的基因研究领域,但我们也从中看到了更多的希望。至少目前,我们甚至不能确切地肯定Y染色体真的会消失,即便最终“消失派”的论调应验了,男性也很可能因为生殖过程中的被需要性,而选择其他方式来标志自己的性别属性。

本版编译 陈佳莉

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