Y染色体可能是男性气质的象征,但越来越明显的是,它绝不是坚强和持久的。
虽然它承载着“总开关”基因,SRY,它决定胚胎是否发育为男性(XY)或女性(XX),它包含很少的其他基因,并且是生命所必需的唯一染色体。
毕竟,女性在没有人的情况下也能过得很好。
更重要的是,Y 染色体迅速退化,导致女性拥有两条完全正常的 X 染色体,而男性则拥有一条 X 和一条枯萎的 Y。如果同样的退化速度继续下去,Y 染色体就会退化。还剩下 460 万年在它完全消失之前。
这听起来似乎是一段很长的时间,但考虑到生命在地球上已经存在了 35 亿年,这个时间其实并不长。
Y染色体并不总是这样。 如果我们把时间倒回 1.66 亿年前,到最早的哺乳动物出现时,情况就完全不同了。
早期的“原Y”染色体最初与X染色体大小相同,并且包含所有相同的基因。
然而,Y 染色体有一个根本缺陷。 与所有其他染色体(每个细胞中都有两个拷贝)不同,Y 染色体仅以单个拷贝存在,从父亲传给儿子。
这意味着 Y 染色体上的基因不能进行基因重组,即每一代中发生的基因“改组”,这有助于消除破坏性的基因突变。
由于失去了重组的好处,Y 染色体基因会随着时间的推移而退化,并最终从基因组中丢失。
尽管如此,最近的研究表明,Y 染色体已经发展出一些相当令人信服的机制来“踩刹车”,将基因丢失的速度减慢至可能的停滞状态。
例如,丹麦最近的一项研究,出版于公共科学图书馆遗传学对 62 名不同男性的 Y 染色体部分进行了测序,发现它容易发生大规模的结构重排,从而实现“基因扩增”——获得多个基因拷贝,促进健康精子功能并减轻基因丢失。
研究还表明,Y 染色体已经形成了称为“回文”的不寻常结构(DNA 序列向前和向后读起来相同,就像“皮划艇”这个词),这可以保护它免遭进一步降解。
他们在 Y 染色体上的回文序列中记录了高比率的“基因转换事件”——这基本上是一个“复制和粘贴”过程,允许使用未损坏的备份副本作为模板来修复受损的基因。
看看其他物种(哺乳动物和其他一些物种中存在 Y 染色体),生长大量证据表明,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产生和(至少在啮齿类动物中)调节后代性别比例方面发挥着关键作用。 写在分子生物学和进化最近,研究人员提供证据表明,小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,比如目前的英国,目前已分分为“离开者”和“留下者”。
后者认为,其防御机制发挥了出色的作用,拯救了 Y 染色体。 但离开者表示,他们所做的只是让 Y 染色体紧紧抓住,然后最终从悬崖上掉下来。 因此争论仍在继续。
脱欧论的主要支持者,珍妮·格雷夫斯(Jenny Graves),拉筹伯大学澳大利亚的一位科学家声称,如果你从长远的角度来看,Y 染色体不可避免地会失败——即使它们有时比预期的保存时间要长一些。
在 2016 年的一篇论文中,她指出那日本刺鼠鼹鼠完全失去了 Y 染色体,并认为 Y 染色体上基因丢失或创建的过程不可避免地会导致生育问题。
这反过来又最终会推动全新物种的形成。
男人的灭亡?
正如我们在一个章节中所讨论的新电子书即便人类的Y染色体确实消失了,也并不一定意味着男性本身就已经走向灭亡。
即使在实际上完全失去 Y 染色体的物种中,雄性和雌性仍然是繁殖所必需的。
在这些情况下,决定遗传雄性的 SRY“主开关”基因已转移到不同的染色体上,这意味着这些物种无需 Y 染色体即可产生雄性。
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过程,因为同样缺乏重组,这注定了它们之前的 Y 染色体。
关于人类的有趣之处在于,虽然 Y 染色体是人类正常繁殖所必需的,但如果使用辅助生殖技术,它携带的许多基因就不是必需的。
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,允许同性女性伴侣或不育男性怀孕。
然而,即使每个人都可以通过这种方式受孕,具有生育能力的人类似乎也不太可能停止自然繁殖。
尽管这是基因研究中一个有趣且备受争议的领域,但无需担心。
我们甚至不知道Y染色体是否会消失。 而且,正如我们所表明的,即使确实如此,我们很可能仍然需要男性,以便正常的繁殖得以继续。
事实上,“农场动物”类型系统的前景肯定不会出现,即选择一些“幸运”的雄性来生下我们大多数孩子。 无论如何,未来 460 万年将会出现更加紧迫的担忧。