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如果Y染色体消失,人类会灭绝吗
credit:锐景创意
人类和其他哺乳动物的性别其实由Y染色体(的存在与否)决定。但是人类的Y染色体正在退化,可能会在几百万年后消失,除非我们进化出新的性基因,否则人类会灭绝。
好消息是啮齿动物的两个分支已经失去了它们的Y染色体并且延续至今。
美国国家科学院院刊上的一篇新论文展示了刺鼠是如何进化出一种新的雄性基因的。
人类和其他哺乳动物一样,雌性有两条 X 染色体,雄性有一条 X 和一条很小的Y染色体。名字与染色体形状无关; X代表“未知”。
X包含大约900个基因,它们执行各种与性无关的工作。但是Y包含很少的基因(大约 55 个)和大量非编码 DNA——简单的重复 DNA,似乎没有任何作用。
但是Y染色体却很有用,因为它包含一个非常重要的基因,可以启动胚胎的雄性发育。
在受孕后大约12周,这个主基因会启动其他调节睾丸发育的基因。 胚胎睾丸产生雄性激素(睾酮及其衍生物),确保婴儿发育成男孩。
这个主要的性基因于1990年被确定为 SRY(Y 上的性别区域)。它通过触发遗传途径发挥作用,该途径以一种名为 SOX9 的基因开始,尽管它不位于性染色体上,但它是所有脊椎动物雄性决定的关键。
消失的Y
大多数哺乳动物都有与我们相似的 X 和 Y 染色体; 一个带有很多基因的 X,一个带有 SRY 和其他一些基因的 Y。
这么奇怪的系统是怎么演化出来的? 令人惊讶的发现是,澳大利亚的鸭嘴兽具有完全不同的性染色体,更像鸟类的性染色体。
在鸭嘴兽中,XY对只是一条普通的染色体,有相等的基因。这表明不久前哺乳动物X和Y还是一对普通的染色体。
反过来,这必然意味着在人类和鸭嘴兽分别进化的1.66亿年间,Y染色体丢失了 (900-55) 个活性基因。 那是每百万年损失大约五个基因。 按照这个速度,最后的55个基因将在 1100 万年内消失。
我们关于人类 Y 染色体即将消亡的说法引起了轩然大波,直到今天,对于我们的 Y 染色体的预期寿命——估计在无穷大到几千年之间——仍有大量争议。
没有Y染色体的啮齿动物
好消息是,我们知道有两个啮齿动物谱系已经失去了 Y 染色体,但它们仍然存活下来。
东欧田鼠和日本刺鼠各自拥有若干Y染色体和SRY完全消失的亚种。X染色体在两种性别中以单或双条形式存在。
尽管尚不清楚没有 SRY 基因的田鼠如何决定性别,但由北海道大学生物学家 Asato Kuroiwa 领导的团队在刺鼠身上获得了更多——这是日本不同岛屿上的三个物种,都濒临灭绝。
Kuroiwa 的团队发现刺鼠Y上的大部分基因已被重新定位到其他染色体上。但她没有发现 SRY 的迹象,也没有发现替代它的基因。
现在他们终于完成测序,发现了刺鼠3号染色体上关键的性基因SOX9附近的微小差异。所有雄性都存在一个小的重复(超30亿个碱基对中有 17000个重复),雌性则没有这一特征。
他们认为这一小段重复DNA包含通常会响应SRY的SOX9的开关。他们发现它增强了 SOX9 的活性,因此这种变化可以让 SOX9 在没有 SRY 的情况下工作。
这对人类的未来意味着什么
人类Y染色体即将消失(从进化上讲)引发了对我们未来的猜测。
一些蜥蜴和蛇是雌性物种,它们可以通过所谓的孤雌生殖。 但这不可能发生在人类或其他哺乳动物身上,因为我们至少有 30 个关键的“印记”基因,它们只能在精子中发挥功能。
为了繁殖,我们需要精子,也需要男人,这意味着 Y 染色体的终结可能预示着人类的灭绝。
这一新发现支持另一种可能性——人类可以进化出一种新的性别决定基因。
然而,新的性别决定基因的进化伴随着风险。 如果在世界不同地区演化出不止一种新系统会怎样?
性基因的“战争”可能导致新物种的出现,如同田鼠和刺鼠。
https://www.sciencealert.com/the-y-chromosome-is-slowly-vanishing-a-new-sex-gene-could-be-the-future-of-men