人类缺少 Y 染色体
每个人都有两条性染色体,女性为xx,男性为xy。 现在,人类的Y染色体比X染色体短,上面的基因也更少。 但科学家认为,Y染色体应该和X染色体一样长,并且一开始就具有相同数量的基因,这是Y染色体上基因不断丢失的结果。 他们还**,按照这个速度,在1000万年内,人类的Y染色体最终会消失。
对于成年男性个体来说,Y染色体的缺失不会影响他的生存。 由于Y染色体不包含任何关键基因,细胞和个体可以在Y染色体丢失后继续存活。 事实上,最近的研究表明,随着男性年龄的增长,细胞中Y染色体的丢失是经常发生的,但这种丢失与普通人没有什么不同。 然而,如果整个人类的Y染色体丢失,那是危险的,可能意味着灭绝,因为那时已经没有更多的雄性了。
但也许事情并没有那么悲观。 几十年前,科学家发现,在当今世界,已经有几种哺乳动物失去了Y染色体,但并没有灭绝,生活在日本奄美岛上的奄美刺猬就是其中之一。 那么,他们生存的秘诀是什么? 最近,日本北海道大学的生物学家黑岩**为我们揭开了这个秘密。
没有Y染色体,但性别之谜依然存在
整个动物王国有许多不同的性别决定系统,但在几乎所有哺乳动物中,性别都取决于 X 和 Y 染色体。 如果胚胎遗传了两条X染色体,它就会发育成雌性; 如果它继承了一条 X 染色体和一条 Y 染色体,它就会变成雄性。
这是因为Y染色体中含有一种叫做SRY的基因,它激活了一系列基因,使胚胎向男性方向发育,其中最重要的是启动**发育的SOX9基因,但SOX9基因不在Y染色体上,而是在常染色体上。
奇怪的是,虽然奄美多刺鼠不再有Y染色体,但种群中仍然有性别。 为了找出雄性篱笆仍然存在的原因,Black Rock和她的同事首先对雄性和雌性的基因组进行了测序。 他们发现,在雄性对冲鼠中,常染色体3的两个染色单体中的一个(每个常染色体由两个染色单体组成)在SOX9基因旁边有一个重复区域(称为AA)。 如果我们将两个染色单体中具有重复区域的雌性篱笆标记为 A-A,那么具有该重复区域的两个染色单体之一的雄性篱笆将具有基因型 A-Aa。
这个重复区域的目的是什么? 为了弄清楚这一点,研究人员将其添加到小鼠的基因组中,他们发现它可以增加小鼠SOX9基因的活性,有效地取代SRY基因。 这意味着具有该重复区域的常染色体 3 (a-aa) 已经作为 Y 染色体发挥作用。
最初,为了严格证明这一点,应该在奄美毒刺上进行实验,例如去除重复区域,看看这种奄美刺是否可以发育成雄性。 但是由于奄美篱笆是一种濒临灭绝的物种,因此无法进行这样的实验。 尽管如此,在老鼠身上的实验还是足够令人信服的。
Y染色体丢失,但雄性不会灭绝
这个重复区域一定发生在 200 万年前或更晚的某个时候,因为 200 万年前是奄美刺鼠与其近亲“分道扬镳”的时间,后者仍然有一条 Y 染色体(这表明它们的共同祖先有一条 Y 染色体)。 一旦存在这个重复区域,Y染色体的丧失就不再威胁到所有男性的丧失。 Kuroiwa**推测,奄美岛上可能有两种类型的雄性篱笆鼠:一种有Y染色体,另一种没有Y染色体,但在常染色体3号上有重复区域。 后来,随着Y染色体不断失去基因,前者雄性灭绝了,只剩下后者。
奄美毒刺的两性现在只有一条X性染色体,而且由于X染色体也不稳定,突变不断积累,也可能随着时间的推移而丢失。 在这一点上,常染色体 3 号可以完全取代原来的 xx 或 xy 染色体并作为性染色体发挥作用。 然后,有可能沿着与 x 和 y 相同的路线进化,一个缩短并变得与另一个不同。
许多哺乳动物,包括人类,其Y染色体已经萎缩了数千万年,最终可能会消失。 然而,奄美铰链的案例向我们展示了一种不灭绝的生存方式。