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Y染色体正在消失-男性会发生什么-

Y染色体可能是男子气概的象征,但越来越明显的是,它绝不是强大和持久的。尽管它携带着决定胚胎发育为雄性(XY)还是雌性(XX)的“总开关”基因SRY,但它包含的其他基因非常少,是唯一一个生命不需要的染色体。毕竟,女性没有手机也能过得很好。

更重要的是,Y染色体已经迅速退化,给女性留下了两个完全正常的X染色体,但是给男性留下了一个X和一个萎缩的Y染色体。如果以同样的退化速度继续下去,Y染色体在完全消失之前只剩下460万年。这听起来似乎很长时间,但考虑到生命已经在地球上存在了35亿年,这就不算什么了。

Y染色体并不总是这样。如果我们倒转时钟到一亿六千六百万年以前,到最早的哺乳动物,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,包含所有相同的基因。然而,Y染色体有一个根本的缺陷。与其他的染色体不同,我们的每个细胞中都有两个染色体副本,Y染色体只是一个副本,由父亲传给儿子。

这意味着Y染色体上的基因不能进行基因重组,即每一代发生的有助于消除破坏性基因突变的基因“洗牌”。失去了重组的好处,Y染色体基因随着时间退化,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“刹车”,将基因丢失的速度减缓到可能的停滞状态。

例如,丹麦最近的一项研究,发表在《公共科学图书馆遗传学,Y染色体的测序部分来自62个不同的人,发现它是容易大规模结构性重组允许“基因扩增”——收购基因的多个副本,促进健康的精子功能和减轻基因损失。

这项研究还表明,Y染色体已经发展出了一种被称为“回文”的不寻常的结构,这种结构可以防止Y染色体进一步退化。他们记录了Y染色体回文序列中高比率的“基因转换事件”——这基本上是一个“复制粘贴”的过程,可以用未受损的备份副本作为模板来修复受损的基因。

至于其他物种(Y染色体存在于哺乳动物和其他一些物种中),越来越多的证据表明Y染色体基因扩增是一个普遍的原则。这些放大的基因在精子产生和(至少在啮齿动物中)调节后代性别比例方面发挥着关键作用。最近,研究人员在《分子生物学与进化》(Molecular Biology and Evolution)杂志上撰文指出,老鼠体内基因拷贝数的增加是自然选择的结果。

在Y染色体是否真的会消失的问题上,科学界,就像现在的英国一样,目前分为“离开者”和“保留者”。后者认为,它的防御机制发挥了巨大的作用,拯救了Y染色体。但是离开者说他们所做的只是让Y染色体附着在指甲上,然后最终掉下悬崖。因此,辩论仍在继续。

来自澳大利亚拉筹伯大学的詹妮·格雷夫斯是退欧争论的主要支持者,她声称,如果你从长远的角度看,Y染色体不可避免地会走向灭亡——即使它们有时存活的时间比预期的要长一些。在2016年的一篇论文中,她指出日本的刺鼠和鼹鼠已经完全失去了它们的Y染色体,并认为Y染色体上的基因丢失或产生的过程不可避免地会导致生育问题。这反过来又能最终推动全新物种的形成。

人类的灭亡?

正如一本新电子书中的一章所论述的那样,即使人类的Y染色体确实消失了,也不一定意味着男性自身就会消失。即使在已经完全失去Y染色体的物种中,雄性和雌性仍然是繁殖的必要条件。

在这些情况下,决定遗传雄性的SRY“主开关”基因转移到了另一条染色体上,这意味着这些物种不需要Y染色体就能产生雄性。然而,新的决定性别的染色体——SRY继续前进的那一条——应该会再次开始变性的过程,因为同样缺乏重组,这也注定了它们之前的Y染色体。

关于人类有趣的事情是,虽然Y染色体是正常人类生殖所必需的,但如果你使用辅助生殖技术,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,让同性女性夫妇或不育的男性受孕。然而,即使每个人都能以这种方式受孕,可生育的人类停止自然繁殖的可能性似乎也不大。

尽管这是基因研究中一个有趣且争论激烈的领域,但几乎没有必要担心。科学家甚至不知道Y染色体是否会完全消失。而且,正如所示,即使是这样,我们也很有可能继续需要男人,这样才能继续正常的生育。

事实上,少数“幸运的”男性被选为我们大多数孩子的父亲的“农场动物”型系统的前景肯定不会出现。无论如何,在接下来的460万年里,将会有更紧迫的问题。

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