Y染色体将会在450万年后消失,到那时候,地球上还有男人吗?
根据科学家的说法,在1.66亿年前,Y染色体有1669个基因,与X染色体相当。随着动物的演变,各种染色体也在不断发生变化,其中最引人关注的是Y染色体的缩短。如今一些动物的Y染色体的基因数量已经降低到45个,人类的Y染色体的基因数量也在200个左右,其中只有72个在编码蛋白质。
学过生物的朋友都知道,染色体决定了一个生物个体在出生后或发育后的性状。对于一些动物来说,X染色体和Y染色体是决定它们性别的关键染色体。对人类来说,女性的性染色体组合是XX,而男性则是XY。
研究表明,Y染色体自它诞生以来就一直在缩小,一直在丢失基因,最终会彻底消亡。有人就会提出问题,等到Y染色体彻底消亡的时候,地球上还有男人吗?
要开始回答这个问题,我们必须回顾过去,回顾若干亿年前,没有Y染色体的时代。?如果把研究的注意力放到几亿年的尺度上,你会发现生物的性别并不总是由X和Y决定的(或Z和W等性染色体),?来自亚利桑那州立大学的进化生物学家梅丽莎?威尔逊(Melissa Wilson)说,是什么决定了雄性或雌性的特质,与这些染色体没有特别的联系。
当第一批哺乳动物在1亿到2亿年前进化时,它们根本没有任何性染色体。威尔森说,相反,X和Y染色体和其他染色体一样,大小相同,结构相同。
值得注意的是,动物不需要性染色体。澳大利亚墨尔本拉筹伯大学的遗传学家詹妮弗?格雷夫斯(Jennifer Graves)说,那时候是真的,现在也是这样。我们所有的染色体都是性相关和非性相关基因的混合体。
格雷夫斯还说,Y染色体唯一的特点是一个基因,SRY,它作为睾丸发育的开关。但这个开关并不是不可或缺的,以短吻鳄和海龟为例,它们的幼崽的性别是由胚胎发育时的温度决定的,并不是由这个开关决定的。格雷夫斯在2006年发表于《细胞》(Cell)杂志上的一篇关于这个问题的综述中写道:?我们的哺乳动物祖先很可能也有这个特点。?
也许在某个时候,这些祖先中的一个普通的、古老的、非性染色体产生了一个基因突变,它具有这样的开关。也许因为这个开关发挥作用的时间,比诸如温度等因素要早。因此,随着动物的演变,这个SRY开关就在千代万代中被遗传下来了。Y染色体的作用就这样被突显出来了。
但Y染色体自它诞生开始,就开始萎缩,这是为什么?生物学家梅丽莎?威尔逊说,随着时间的推移,基因会发生突变,其中许多是有害的。一般的染色体可以通过彼此重组来避免遗传这些有害突变。在减数分裂过程中,当我们的身体产生精子和卵子时,父系和母系的染色体随机地混合,并集合到这些生殖细胞中。这种基因舞蹈打破了基因的变异,并且使得只有功能性的复制品才有可能被遗传。
所有的染色体都是这样做的:妈妈的1号染色体与爸爸的1号染色体互换臂,等等。但是,Y染色体太短,太特别,没有其他染色体跟它交换基因。就算是同为性染色的X染色体,也很难跟Y染色体进行重组,因为它们相差太悬殊了。唯一的可能是,Y染色体和Y染色体进行基因重组,但实际上拥有两个Y染色体的人非常稀少。
如果一个坏的突变发生了,通常你可以和你的伴侣交换。但Y染色体不能这样做,?威尔逊说。因此Y染色体积累了有害的突变。随着时间的推移,这些突变会被自然选择剔除,因此Y染色体只会越来越短,直至彻底消亡。格雷夫斯的研究表明,在1.66亿年前,Y染色体有1669个基因?与当时的X染色体相同?。她因此认为,如果Y染色体的基因丢失率是一致的每一百万年丢失10个基因而如今一些动物只剩下45个基因了,整个Y染色体将在450万年后消失。按照这个说法,人类中的男人,也会在几百万年内消失。
而最近的研究表明,随着时间的推移,Y染色体丢失基因的速度已经减缓。在2005年发表在《自然》(Science)杂志上的一项研究中,研究人员比较了人类和黑猩猩的Y染色体。2012年,同一组研究人员对一只恒河猴的Y染色体进行了测序,结果再次发表在《自然》杂志上。研究人员发现,自从2500万年前人类和恒河猴进化分化以来,人类Y染色体只丢失了一个基因。自从600万年前黑猩猩的分化以来,它没有失去任何基因。这些结果表明,Y染色体的衰变并没有像格雷夫斯认为的那样以线性方式发生即每百万年就有10个基因丢失。
但格雷夫斯指出,Y染色体的丢失并不是不可能的,其他物种也会发生这种情况。两种被称为鼹鼠的地下啮齿动物已经彻底失去了Y染色体。生活在日本几个小岛上的三种濒危多刺老鼠也一样。
但正如这些物种所证明的那样,Y染色体的丢失并不会影响生存。多刺鼠和鼹鼠仍然有雄性和雌性存在。来自加州大学伯克利分校的遗传学家拉斯穆斯?尼尔森(Rasmus Nielsen)说:?人们认为性别是一种非常确定的事情,如果你有Y染色体,那么你就是男人,或者你没有Y染色体,那么你就是女性。但它并不是这样工作的。?
事实上,95%的男性和女性表达不同的基因实际上并不存在于X和Y染色体上。例如,ESR1,一种编码雌激素受体的基因,就在6号染色体上发现。这些受体对女性的生长和性发育至关重要。
尼尔森补充说:?失去Y染色体并不意味着失去雄性。?格雷夫斯说,Y染色体的丢失很可能意味着另一个基因将取代这项工作,成为性别的主要决定因素。因此,就算几百万年后Y染色体彻底消亡了,男人也不会消失的。但是到了那个时候,决定一个胎儿是男是女的,可能不想现在这样随机了,有可能想海龟一样由温度决定,这并非不可能。