Y染色体消失 - 那么会发生什么?

Y染色体消失 - 那么会发生什么?
红色的染色体Y,紧挨着更大的X染色体。
国家人类基因组研究所

Y染色体可能是阳刚之气的象征,但它变得越来越清楚,它是强而持久的东西。 虽然它携带的 “主开关”基因,SRY, 这决定了一个胚胎将会发育成男性(XY)还是女性(XX),它包含了很少的其他基因,而且是唯一不需要生命的染色体。 毕竟,女人没有一个人管理就好。

而且,Y染色体迅速退化,使得女性拥有两个完全正常的X染色体,而男性则拥有一个X和一个萎缩的Y.如果相同的退化率持续下去,那么Y染色体就是 还剩4.6m年 在它完全消失之前。 这可能听起来很长时间,但是当你认为3.5十亿年以来,地球上已经存在着这样的生命。

Y染色体并不总是这样。 如果我们把时钟倒回到166m年前,对于最初的哺乳动物来说,这个故事是完全不同的。 早期的“原-Y”染色体最初与X染色体大小相同,并含有所有相同的基因。 然而,Y染色体有一个根本的缺陷。 与其他所有染色体不同,我们在每个细胞中都有两个拷贝,Y染色体只能作为一个拷贝出现,从父亲传给他们的儿子。

这意味着Y染色体上的基因不能进行基因重组,即每一代基因的“改组”,这有助于消除有害的基因突变。 由于缺乏重组的好处,Y染色体基因随着时间而退化并最终从基因组中丢失。

尽管如此,最近的研究表明,Y染色体已经发展了一些非常有说服力的机制来“刹车”,减缓了基因丧失的速度,使其可能停滞。

例如,丹麦最近的一项研究显示, 发表在PLoS Genetics上,从62不同的男人的Y染色体的部分测序,发现它容易发生大规模的结构重排,从而允许“基因扩增” - 获得促进健康精子功能和减少基因丢失的基因的多个拷贝。

这项研究还表明,Y染色体已经发展出不同寻常的结构,称为“回文”(DNA序列,向前读同样的向前 - 像“皮船”一样),从而保护它免受进一步退化。 他们在Y染色体的回文序列中记录了很高的“基因转换事件” - 这基本上是一个“复制和粘贴”过程,允许使用完好的备份副本作为模板修复受损的基因。


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寻找其他物种(Y染色体存在于哺乳动物和一些其他物种),a 成长 有证据表明,Y染色体基因扩增是一个普遍的原则。 这些扩增的基因在精子生产和(至少在啮齿动物)调节后代性别比例中发挥关键作用。 写入 分子生物学与进化 最近,研究人员证明,这种小鼠基因拷贝数的增加是自然选择的结果。

在Y染色体是否真的会消失的问题上,像英国这样的科学界, 目前正在分割 进入“离职者”和“剩下的人”。 后者认为,它的防御机制做得很好,救了Y染色体。 但离职者说,他们所做的一切就是让Y染色体通过指甲贴着,最终从悬崖上掉下来。 辩论因此继续。

休假论点的主要支持者, 拉筹伯大学的Jenny Graves 在澳大利亚声称,如果从长远角度来看,Y染色体不可避免地注定要失败 - 即使它们有时比预期的要长。 在2016论文中, 她指出日本刺大鼠 并且鼹鼠已经完全失去了Y染色体,并且认为在Y染色体上丢失或产生的基因的过程不可避免地导致生育问题。 这反过来可以最终驱动形成全新的物种。

男人的死亡?

正如我们在一个章节中所论述的那样 新的电子书即使人类中的Y染色体消失了,也并不一定意味着男性自己正在出路。 即使在完全丧失Y染色体的物种中,雄性和雌性仍然是繁殖的必需品。

在这些情况下,决定遗传雄性的SRY“主开关”基因已经移动到不同的染色体上,这意味着这些物种产生雄性而不需要Y染色体。 然而,新的决定性别的染色体 - 即SRY继续发展的染色体 - 因为同样缺乏重组而注定其先前的Y染色体,所以应该重新开始整个退化过程。

然而,关于人类的有趣之处在于,虽然Y染色体是正常人类繁殖所必需的,但如果使用辅助生殖技术,它所携带的许多基因并不是必需的。 这意味着基因工程可能很快就能够 取代Y染色体的基因功能,允许同性女性夫妇或不育男性受孕。 然而,即使每个人都有可能以这种方式受孕,肥沃的人类似乎也不太可能自然停止生育。

虽然这是一个有趣而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,正如我们已经表明的那样,即使是这样,我们也很可能会继续需要男人,以便正常的生殖能够继续下去。

谈话事实上,选择几个“幸运”男性来养育我们大多数孩子的“农场动物”型系统的前景当然不在眼前。 无论如何,在接下来的4.6m年会有更多的紧迫关切。

作者简介

Darren Griffin,遗传学教授, 肯特大学 分子生物学和生殖学讲师Peter Ellis, 肯特大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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