`Y染色体的生命历程:从强壮到颓废?`
Y染色体可能是男性阳刚之气的象征,但越来越明显的是,它并非坚固和持久的代表。虽然`SRY`基因负责决定胚胎是否发育成为男性(XY)或女性(XX)而被称为”主控开关“,但Y染色体含有极少的其他基因,而且不是生命所必需的染色体。毕竟,女性没有Y染色体也能过得很好。

此外,Y染色体迅速退化,导致了女性拥有完全正常的两个X染色体,而男性只有一个X和一个萎缩的Y。如果退化速度持续不变,那Y染色体仅剩下460万年的寿命,之后就会完全消失。这听上去有点长,但考虑到地球已经存在35亿年,这并不算太久。

小时光机 走到166年前,追溯到最早的哺乳动物,情况完全不同了。早期的”原始Y“染色体与X染色体的大小原本是一样,并且含有相同的基因。然而,Y染色体存在一个基本缺陷。与我们体内有两份复制的其他染色体不同,Y染色体只以单一形式存在,并由父亲传给儿子。

这意味着Y染色体上的基因无法发生遗传重组,也就是每一代都需要的”混合“基因,有助于消除有害基因突变。失去了遗传重组的好处,Y染色体上的基因随时间逐渐退化,并最终从基因组中消失。

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”刹车装置“,将基因丢失的速度可能减缓到平稳状态。
例如,最近一项丹麦的研究发表在《PLoS Genetics》期刊上,对62名不同男性的Y染色体部分进行了序列测定,并发现Y染色体容易发生大规模的结构重排,从而实现了“基因增殖”——获得多份促进健康精子功能并阻止基因丢失的基因副本。
研究还显示,Y染色体发展了一种名为”回文序列“的不寻常结构(DNA序列正向和反向读取的结果是一样—比如像“kayak”这个词),这些结构可以保护它不受进一步退化的影响。他们还记录了Y染色体内回文序列高比例的“基因转换事件”——这基本上是一种“复制和粘贴“过程,让受损基因得以用无损备份基因副本作为模板进行修复。
观察其他物种(Y染色体存在于哺乳动物和一些其他物种),越来越多的证据表明Y染色体基因增殖是普遍存在的原则。这些增殖的基因在精子生成和(至少在啮齿动物中)调节后代性别比率方面起着关键作用。最近有学者在《分子生物学与进化》期刊上发表的文章中展示,在老鼠体内基因副本数的增加是自然选择的结果。
关于Y染色体究竟会不会消失的问题,科学界存在着类似于英国现在的“留在”和“离开”的分歧。后者提出,Y染色体的防御机制做得很好,并将其拯救了。但留在派称,他们所做的一切只是让Y染色体挣扎维持,最终还是会失宠。因此,这场辩论继续下去。
留派的主要支持者珍妮·格雷夫斯(Jenny Graves)来自澳大利亚拉筹伯大学声称,如果你从长远的视角看,Y染色体注定会消失,即使有时它们可能能比预期持续更长的时间。她在2016年的一篇文章中指出,日本穗鼠和鼹鼠已经完全失去了Y染色体,并论证称Y染色体上的基因丢失或新基因的产生不可避免地会导致生育问题。这反过来最终会推动全新物种的形成。
我们在一本新的电子书中也进行了论述,即使人类的Y染色体消失,也不一定意味着男性自己将消失。即使在已经完全失去Y染色体的物种中,雄性和雌性仍然都是繁殖的必需资源。
在这些情况下,决定性别的”主控开关“基因SRY已经转移到不同的染色体上,这意味着这些物种可以在没有Y染色体的情况下产生雄性。然而,那个新的决定性别的染色体——SRY迁移到的那个,也由于同样缺乏重组而会再次开始退化。
然而,人类的有趣之处在于,尽管Y染色体对正常的人类繁殖至关重要,但它携带的许多基因如果通过辅助生殖技术时是不必要的。这意味着基因工程很快就可以取代Y染色体的基因功能,使同性女*伴侣性**或不育男性也能怀孕。然而,即使每个人都可以通过这种方式怀孕,正常的人类繁殖也不太可能会停止。
虽然这是一个有趣且备受争议的遗传研究领域,但我们无需过分担心。我们甚至不知道Y染色体是否会消失。并且,正如我们所展示的,即使它真的消失了,我们很可能仍需要男性来继续正常繁殖。
事实上,类似“农场动物”类型的系统,其中只有几个“幸运”的雄性被选中生育大部分的孩子,这种前景目前并不在我们的困境之中。无论如何,在接下来的460万年里,肯定会有更紧迫的问题需要解决。