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Y染色体正在慢慢消失,那男性会越来越少吗?

2018-02-05 来源:仓博娱乐中国网 阅读量:21 评论:0

Y染色体或许是男子气概的象征,但它却没有那么坚强和持久。它携带着“主开关”基因SRY,它决定了胚胎会发育成男性(XY)或女性(XX),它只包含很少的其他基因,是唯一生命不必要的染色体。毕竟,女人在没有它的情况下也能过得很好。

  更重要的是, Y染色体会迅速退化,徒留女性拥有两个完全正常又完美的X染色体,而男性只有X染色体和一个萎缩的Y染色体。如果同样的退化率持续下去,Y染色体在还有460万年就会完全消失。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。

  Y染色体并不总是这样的。如果我们把时钟倒转到一亿六千六百万年前,对于第一个哺乳动物来说,这个故事就完全不同了。早期的“原始”染色体最初与X染色体相同,包含了所有相同的基因。然而,Y染色体有一个根本性的缺陷。不同于其他的染色体,我们在每个细胞中都有两份染色体,Y染色体只作为一份拷贝,从父亲那里传给他们的儿子。

  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染色体基因会随着时间退化,最终从基因组中消失。

  未来,男性的数量会越来越少

  红色标记的Y染色体,旁边的X染色体更大(图片来源:国家人类基因组研究所)

  尽管如此,最近的研究表明,Y染色体已经发展出了一些非常有说服力的机制来“踩刹车”,减缓了基因丢失的速度,使其停滞不前。

  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(在哺乳动物和其他物种中同样存在Y染色体),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。

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  田鼠没有Y染色体。(图片来源:维基百科)

  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染色体必然是注定要失败的。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。这反过来又能最终推动完全新物种的形成。

  男性会灭亡吗?

  正如我们在一本新电子书的一章中所指出的那样,即使人类的Y染色体确实消失了,也并不一定意味着男性会消失。即使是在已经完全失去Y染色体的物种中,雄性和雌性仍然需要繁殖。

  在这些情况下,SRY这个“主开关”基因决定了基因的异常性,它已经转移到不同的染色体上,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。然而,新的性别决定染色体——SRY转移到的染色体——应该会再次开始退化的过程,因为它们就像之前灭亡的Y染色体那样同样缺乏重组。

  然而,人类的有趣之处在于,当正常的人类繁殖需要Y染色体时,如果你使用辅助生殖技术,它携带的许多基因是不必要的。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,即使每个人都能以这种方式怀孕,但似乎很不可能的是,有生育能力的人会自然停止繁殖。

  尽管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染色体是否会消失。而且,正如我们所展示的,即使是这样,我们也很可能继续需要男人,这样正常的繁殖才能继续下去。

  事实上,选择几个“幸运”男性来生育我们大多数孩子,这样的“农场动物”型系统还未到来。无论如何,在接下来的四百六十万年内,将会有更为紧迫的担忧。


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