当谈到按性别划分动物时,进化因富有创造力而闻名。多年来,决定生育功能的染色体经常被重新发明,因此很难追踪。
有些群体,比如哺乳动物,被认为在繁殖游戏中的基因抽签方式上相当一致。但爬行田鼠(俄勒冈田鼠)显然没有得到那个备忘录。
现在,美国研究人员对这个小怪人的情况有了更好的了解。
五十年前,日裔美国进化生物学家大野进指出这种可爱的小型北美啮齿动物的性染色体分布有一些奇怪的特征。
例如,大多数胎盘类和有袋类哺乳动物的大部分细胞中都有两条 X 染色体,而雌性匍匐田鼠只有一条。令人困惑的是,在我们的性细胞将染色体数量减半的地方,在匍匐田鼠产生卵子的组织内,你会发现双X排列。
至少在大野看来,雄性更像是典型的哺乳动物,身体的每个非性细胞中都有一个X和Y,并且在产生精子的细胞系中有一条染色体。只是出于某种原因,它总是相同的“Y”染色体。
密切相关的田鼠没有表现出这些特征,所以无论爬行田鼠发生了什么,它都必须发生在过去的几百万年内。
这是一个亟待解决的难题,因此生物学家斯科特·罗伊和他的同事们决定现在是时候研究爬行田鼠的基因,找出是什么让它们如此怪异了。
“这基本上是科学界已知的最奇怪的性染色体系统,”说罗伊.
他们发现的东西比大野所想象的还要奇怪。
从男性开始,罗伊和他的团队使用尖端的基因测序技术来制作代表完整染色体的支架。
他们还使用 RNA 测序来了解雄性和雌性田鼠的所有基因的功能,并将其与从相关草原田鼠的雌性中获取的类似转录文库进行比较。M. ochrogaster)。
所有这些都表明,不存在 Y 染色体,至少在其他哺乳动物(例如大鼠和小鼠)中没有 Y 染色体。大野所标记的 Y 染色体结果是祖先 X 和一小部分 Y 序列的融合。
通过仔细检查女性的 X 染色体,研究小组发现它也是旧基因的嵌合体,其中一些包括祖先的 Y 基因。这些现在只在雌性爬行田鼠中表达。
所有这些加起来就形成了一个完全由两条 X 染色体组成的性别决定系统,仅通过一小部分旧 Y 基因来区分。女性如何避免成为男性,尤其是在关键时刻性别决定区Y(SRY)基因位于他们的X染色体上,只是引入了更多的谜团。
这一切都相当混乱,更不用说完全出乎意料了。
“哺乳动物,除了极少数例外,都有点无聊,”说罗伊.
“以前我们会认为这样的事情是不可能的。”
尽管这项研究揭示了染色体混搭的重要细节,有助于解释它是如何发生的,但生物学家距离弄清楚推动田鼠走上这条道路的进化力量还有很长的路要走。
很明显,可怜的旧 Y 染色体往往是一朵娇嫩的花,进化时不时地剥离它是没有问题的,包括我们自己的物种。未来对田鼠家谱分支的研究甚至可能揭示一些关于我们自己命运的真相。
有一点是肯定的——当谈到性别分化时,进化很乐意抛弃规则书。
这项研究发表于科学。