Y-хромосома может быть символом мужественности, но становится все более очевидным, что она не сильна и вынослива. Хотя он несет ген «главного переключателя», SRY, который определяет, будет ли развиваться эмбрион как мужской (XY) или женский (XX), он содержит очень мало других генов и является единственной хромосомой, необязательной для жизни. Женщины, в конце концов, прекрасно обходятся без нее.
Более того, Y-хромосома быстро дегенерировала, в результате чего у женщин были две совершенно нормальные X-хромосомы, а у мужчин - X и сморщенный Y. Если такая же скорость дегенерации продолжается, у Y-хромосомы осталось всего 4, 6 млн лет, прежде чем она полностью исчезла., Это может звучать долго, но это не так, если учесть, что жизнь существовала на Земле 3, 5 миллиарда лет.
Y-хромосома не всегда была такой. Если мы перевернем часы до 166 миллионов лет назад, до самых первых млекопитающих, история была совершенно иной. Ранняя «прото-Y» хромосома изначально была того же размера, что и Х-хромосома и содержала все те же гены. Однако Y-хромосомы имеют фундаментальный недостаток. В отличие от всех других хромосом, которые у нас есть две копии в каждой из наших клеток, Y-хромосомы присутствуют только как одна копия, переданная от отцов их сыновьям.
Это означает, что гены в Y-хромосоме не могут подвергаться генетической рекомбинации, «перемешиванию» генов, которое происходит в каждом поколении, что помогает устранить повреждающие мутации генов. Гены Y-хромосомы, лишенные преимуществ рекомбинации, со временем дегенерируют и в конечном итоге теряются из генома.
Хромосома Y красного цвета, рядом с гораздо большей Х-хромосомой (Национальный исследовательский институт генома человека) Несмотря на это, недавнее исследование показало, что Y-хромосома разработала несколько довольно убедительных механизмов, чтобы «затормозить», замедляя скорость потери гена до возможного застоя.
Например, недавнее датское исследование, опубликованное в PLoS Genetics, секвенировало части Y-хромосомы от 62 разных мужчин и обнаружило, что она склонна к крупномасштабным структурным перестройкам, допускающим «амплификацию генов» - приобретение нескольких копий генов, которые способствуют здоровому здоровью. функция сперматозоидов и смягчение потери генов.
Исследование также показало, что Y-хромосома разработала необычные структуры, называемые «палиндромами» (последовательности ДНК, которые читаются так же, как и назад - как слово «каяк»), которые защищают ее от дальнейшей деградации. Они зафиксировали высокий уровень «событий конверсии генов» в палиндромных последовательностях на Y-хромосоме - это в основном процесс «копирования и вставки», который позволяет восстанавливать поврежденные гены с использованием неповрежденной резервной копии в качестве шаблона.
Что касается других видов (Y-хромосомы существуют у млекопитающих и некоторых других видов), все больше доказательств свидетельствует о том, что амплификация гена Y-хромосомы является общим принципом. Эти усиленные гены играют критическую роль в производстве спермы и (по крайней мере, у грызунов) в регулировании соотношения полов у потомства. В недавнем исследовании «Молекулярная биология и эволюция» исследователи подтверждают, что это увеличение количества копий генов у мышей является результатом естественного отбора.
На вопрос о том, действительно ли Y-хромосома исчезнет, научное сообщество, как и Великобритания в настоящее время, в настоящее время разделено на «уходящих» и «оставшихся». Последняя группа утверждает, что ее защитные механизмы сделали большую работу и спасли Y-хромосому. Но выпускники говорят, что все, что они делают, это позволяют Y-хромосоме цепляться за ее ногти, прежде чем в конце концов упасть со скалы. Поэтому дискуссия продолжается.
У полевок нет Y-хромосом. (Википедия) Ведущий сторонник аргумента об отпуске, Дженни Грейвс из Университета Ла-Троб в Австралии, утверждает, что если вы берете долгосрочную перспективу, Y-хромосомы неизбежно обречены - даже если они иногда держатся немного дольше, чем ожидалось. В статье за 2016 год она указывает, что японские колючие крысы и кроты полностью потеряли свои Y-хромосомы, и утверждает, что процессы потери генов или создания их в Y-хромосоме неизбежно приводят к проблемам фертильности. Это, в свою очередь, может привести к образованию совершенно новых видов.
Кончина мужчины? Неа
Как мы утверждаем в главе новой электронной книги, даже если Y-хромосома у людей действительно исчезает, это не обязательно означает, что сами мужчины выходят. Даже у видов, которые фактически полностью потеряли свои Y-хромосомы, и самцы, и самки все еще необходимы для размножения.
В этих случаях ген «главного переключателя» SRY, который определяет генетическую мужественность, переместился в другую хромосому, что означает, что эти виды производят самцов без необходимости в Y-хромосоме. Однако новая хромосома, определяющая пол - та, к которой движется SRY, - должна начать процесс дегенерации снова и снова из-за того же недостатка рекомбинации, которая обрекла их предыдущую Y-хромосому.
Тем не менее, интересная вещь о людях заключается в том, что хотя Y-хромосома необходима для нормального размножения человека, многие из генов, которые она несет, не нужны, если вы используете методы вспомогательной репродукции. Это означает, что генная инженерия вскоре сможет заменить функцию гена Y-хромосомы, что позволит зачать однополым женщинам или бесплодным мужчинам. Тем не менее, даже если бы все могли думать таким образом, маловероятно, что плодовитые люди просто перестанут размножаться естественным путем.
Хотя это интересная и горячо обсуждаемая область генетических исследований, беспокоиться не о чем. Мы даже не знаем, исчезнет ли Y-хромосома вообще. И, как мы показали, даже если это произойдет, мы, скорее всего, будем продолжать нуждаться в мужчинах, чтобы нормальное воспроизводство могло продолжаться.
Действительно, перспектива системы типа «сельскохозяйственных животных», в которой несколько «счастливчиков» выбираются, чтобы стать отцом большинства наших детей, определенно не за горами. В любом случае, в ближайшие 4, 6 млн. Лет возникнут гораздо более насущные проблемы.
Эта статья была первоначально опубликована на разговор.
Даррен Гриффин, профессор генетики, Университет Кента
Питер Эллис, лектор по молекулярной биологии и репродукции, Университет Кента
