科學家發現人類的Y染色體正在不斷縮短,未來的男性將何去何從?

魅力科學君 2020-05-19 檢舉

可能會有人對“染色體”、“DNA”、“基因”、“堿基對”等概念比較模糊,我們先來簡單地講一下。染色體是細胞里的遺傳物質聚合體,由蛋白質和DNA構成;DNA其實就是一種具有雙鏈結構的大分子聚合物,攜帶著生物體必需的遺傳信息;基因是帶有遺傳信息的DNA片段;堿基對是形成DNA的化學結構(它們之間的關系如下圖所示)。

科學家發現人類的Y染色體正在不斷縮短,未來的男性將何去何從?

人類的體細胞總共有23對染色體,第1至22對是男女都有的,被稱為“常染色體”,而第23對則決定了人類的性別,這被稱為“性染色體”,其中男性的性染色體包含一個X染色體和一個Y染色體,女性的則由兩個X染色體組成。

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可以看到,Y染色體對男性至關重要,然而一個不好的情況卻是,科學家發現人類的Y染色體正在不斷縮短,研究表明,在1600萬年前,人類祖先的Y染色體攜帶的基因超過了1500個,而在人類的Y染色體卻只有不到50個有效基因,并且其長度也只有X染色體三分之一了。

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據此,澳大利亞拉籌伯大學的詹妮弗.格拉芙(Jennifer.Graves)教授曾在國際基因組學大會(ICG)上指出,平均每100萬年,人類的Y染色體就會減少10個基因,按照這個速度,在未來不到500萬年的時間里,人類的Y染色體就會徹底消失。

這不禁很令人擔心,未來的男性將何去何從?未來的男性會因此而消失嗎?

我們先來看看為什么Y染色體會不斷縮短,在漫長的演化過程中,染色體的內部區段會不斷地發生重組,在這個過程中,會出現染色體的某一段斷裂,然后旋轉180度后再重新接合的情況,這被稱之為“染色體倒轉”。需要指出的是,在發生了染色體倒轉之后,X染色體可以通過雌性細胞中的“孿生姐妹”得到很大程度的修復,而Y染色體卻會因為沒有“孿生兄弟”而不具備這種功能。

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發生染色體倒轉后,Y染色體上的基因位置就會重新排列,這很容易使得它們變得糾纏不清甚至毫無用處,因此這些倒轉了的區段常常會被刪除掉,久而久之,Y染色體上的基因就越來越少了。

那么Y染色體因此而徹底消失嗎?對此,有科學家提出了不同的看法,華盛頓大學基因測序中心和佩基實驗室公布的研究結果顯示,在現代人類的Y染色體上,有很多重復的“回文結構”(注:回文結構是指從頭讀到尾與從尾讀到頭都是一樣的結構,例如“我今天很開心”和“心開很天今我”)。

這就意味著,現代人類的Y染色體上的這些區段互成鏡像,在它們之間可以自行互補,從而具備了修復基因突變的功能,因此現代人類的Y染色體上的基因有很大的概率是不會繼續減少的。

但人類的Y染色體上基因那么少,而且又那么短,萬一不小心真的丟失了怎么辦?我們再接著看。

在Y染色體上決定性別的關鍵基因有兩個,分別為“Sry”基因和“Eif2s3y”基因,在對其進行研究后,科學家發現“Sry”基因的本質其實是一種喚醒基因,它的作用是喚醒17號染色體的“Sox9”基因,而后者才是真正決定性別的基因。另外,科學家還發現在X染色體上,存在著一種名為“Eif2s3x”的基因,它與“Eif2s3y”基因是同源基因,必要時可以將其替代。

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也就是說“Sry”基因和“Eif2s3y”基因似乎并不是無可取代,為了搞清楚這個問題,夏威夷大學的莫尼卡.沃德(Monika Ward)領導的研究團隊決定拿小鼠來做實驗,思路很簡單:用一種其他的方式喚醒“Sox9”基因,并且用X染色體上的“Eif2s3x”的基因來替代Y染色體上的“Eif2s3y”基因。

令人驚喜的是,這個研究團隊真的做到了,經過長時間的嘗試,他們成功地培育出了沒有任何Y染色體基因的、功能正常的雄性小鼠(該研究成果發表在2016年1月29日的《科學》雜志上)。

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來源:www.toutiao.com
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