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科學家預判Y染色體可能消失,真到那麼一天,男性還在不在?

2023-01-03由 我是科學人 發表于 林業

如何產生y基因

“留給男性的時間不多了——460萬年後,Y染色體可能會完全消失。”這句話說出來是認真的嗎?

這裡面的所謂的“邏輯”是:決定人類性別的關鍵,在於Y染色體。如果它消失了,豈不是意味著“男性”這個性別也不復存在?

這說得通嗎?如果真有那麼一刻,人類會進化還是毀滅?

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正在消失的Y染色體

我們知道,每一個健康人體內,都會有46條染色體。這些染色體兩兩配對,總共可以組成23對。其中的22對都屬於常染色體,不論男女都有。而最後1對,則被稱為性染色體,是決定男女性別的關鍵:XX表示女性,XY則表示男性。

有關Y染色體“消亡”的論斷,近10年來其實一直沒停過。

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這個推論,最早起源於2002年澳大利亞樂卓博大學(La Trobe University)分子科學研究所一篇發表在

Nature

的文章。文章中說,研究團隊發現,目前人類Y染色體的長度,只有X染色體的1/3。但早期地球雄性生物的Y染色體長度是和X染色體相同的。於是,就有了“Y染色體長度正在逐漸變短,可能在未來完全消失”的推論。

當然,其他研究也為這個推論提供了一些佐證。

比如,有研究團隊對比了人類X、Y染色體所攜帶的基因數量。結果發現,和Y染色體誕生之初所攜帶的1438個基因相比,現在的Y染色體攜帶的基因,只剩下45個,平均每100萬年流失5~10個。而X染色體所攜帶的基因數量,則仍然保持在900~1200個。

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之所以會這樣,主要是因為人體的生殖細胞遵循的是“減數分裂”原則。在這個分裂過程中,DNA會進行一次複製,細胞則會連續分裂兩次。不過,DNA的複製可不是1:1還原,每複製一次,都可能存在微小的誤差。

對於擁有兩條X染色體的女性來說,這種誤差不算什麼。畢竟,如果其中一條X染色體出現偏差,還能透過複製另外一條X染色體進行修正。

可男性看起來就沒這麼幸運了。

僅此一條的Y染色體,如果在複製過程中出現偏差,也沒有“備份”可參考。今天“丟”一個,明天“丟”一個,日復一日,Y染色體自然就越來越短,其所攜帶的基因數量自然也越來越少。

於是,這就成了那條推論的“依據”。

Y染色體真的會消失嗎?

如果科學家的預測成真,Y染色體在未來的某天消失了,那“男性”這個性別,豈不是也不復存在?

別急,Y染色體到底會不會消失,其實還沒有定論。

2020年,

PLoS Genetics

期刊就發表過一項來自丹麥的研究。研究團隊對來自62位男性的部分Y染色體進行測序後發現,他們的Y染色體有一種大尺度結構重排的傾向,而這種傾向可能引起“基因擴增”,從而使哪些能夠提高健康精子功能並減緩基因損失的基因得到大量複製。

並且,他們還發現,Y染色體已經發展出了一種類似“迴文序列”的結構。它可以保護Y染色體免於更進一步的退化,在DNA複製過程中,幫助損壞基因進行修復。

直白點說:

Y染色體在自救

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另一方面,自然界其實也不乏Y染色體消失仍分雌雄的動物,比如,奄美刺鼠。

Y染色體之所以能決定性別,是因為它攜帶的Sry基因可以觸發睪丸的發育。但奄美刺鼠的Y染色體早已消失,更不存在Sry基因之說,怎麼還能發育出睪丸呢?

11月28日,日本北海道大學的研究成果表明,奄美刺鼠之所以仍分雌雄,是因為它們進化出了一種獨立於Y染色體的

新的性別決定機制

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刺鼠

研究團隊共收集了3只雄性和3只雌性的奄美刺鼠組織樣本,併為每隻個體生成基因組序列,隨後對這些資料進行了分析。

結果發現,奄美刺鼠的染色體中,存在一段本該僅存在於雄性個體的DNA重複序列。並且,這段重複序列並不在性染色體上,而是位於3號常染色體Sox9基因序列的上游,能在缺少Sry基因的情況下,促進Sox9基因表達,誘導睪丸發育。

也就是說,在Y染色體消失後,奄美刺鼠的性別決定機制自動轉移到了3號常染色體上。這也是哺乳動物性別決定機制易位的首個例子。

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相關論文

按照此前科學家的預測,人類Y染色體消失的時間是460萬年。

如果人類Y染色體自救失敗,到那時,我們會怎樣?

但願這漫長的時間,足夠我們像其他生物那樣進化出新的性別決定機制,或用更先進的生物技術,來抵禦生命演化所帶來的性別危機。