Y染色体会消失吗?
Y染色体会消失吗?
Y染色体是决定男性性别的关键因素,但科学家发现,即使删除Y染色体,生物仍可成为雄性并生育后代。这一发现引发了对Y染色体未来命运的思考:它是否会最终消失?
众所周知,男女在生理结构和功能上存在巨大差异,而造成这些差异的根本原因是基因上的不同。男性拥有一条独特的Y染色体,这条只在男性中才有的染色体,常被戏称为“祖传染色体”。
Y染色体的关键作用
Y染色体上存在一段名为“SRY”的特有序列,全称为“Sex Determining Region Y”,即性别决定区,这是造成男女差异的根本原因。那么,如果去掉Y染色体,世界上是否会变成纯粹的女儿国?大多数人的答案可能是肯定的。
然而,来自《Science》的研究却告诉我们,情况并非如此。科学家们发现,即使不用Y染色体,生物依然可以变成雄性,并且还能继续生育后代。更令人惊讶的是,这些后代即使没有Y染色体,也可以是雄性!
寻找Y染色体上的真正雄性密码
今天的我们,无论是从染色体形态上,还是从染色体基因组组成的角度,都可以看到Y染色体和X染色体存在巨大差别。为了探讨Y染色体上到底哪些部分负责决定雄性性别,科学家们决定对Y染色体进行不断地删除。
最后,Y染色体已经被浓缩到了只剩下两个基因:SRY和Eif2s3y。前者负责使胎儿发育成雄性,后者则负责精子生成。只要保留这两个基因,就能产生正常的精子,并通过辅助生殖技术生下健康的后代。
寻找替代基因
人体是二倍体,染色体成对出现。性染色体的差异在于,男性是XY,女性是XX。进化生物学的研究已经证明,X和Y染色体原本是一对。既然XY染色体是同源成对的,那么是否意味着Y染色体上的内容,极有可能同样存在于X染色体?
科学家们进一步研究发现:
- SRY基因本质上只是一个唤醒基因,用来唤醒常染色体的Sox9的表达,这个基因才是性别决定基因。
- Eif2s3y基因在X染色体上有同源基因Eif2s3x。
“偷天换日”计划
基于上述发现,科学家启动了一个大胆的计划:既然人体的其他染色体上存在SRY和Eif2s3y的同源基因,那么能否直接删除Y染色体,然后激活其他染色体上的对应基因,从而使生物变成雄性?
实验步骤如下:
- 敲除Y染色体
- 唤醒SOX9基因,使其表达,让实验生物成为雄性
- 用五倍计量的办法促成了Eif2s3x基因的表达,使其能正常产生精子
结果令人惊喜:没有Y染色体,这些小鼠不仅活得好好地,还能发育成雄性并正常生育。下图是三只完全不含Y染色体基因的雄性小鼠。
而且,它们还可以繁殖后代!上图是没有任何Y染色体基因的雄性小鼠“四代同堂”。
Y染色体消失进行时
上面提到Y染色体与X染色体原本同源,但Y染色体在进化中逐渐变短。最初共同基因有1669个,而现在Y染色体的长度仅为X染色体的1/3,基因数量更是只有50个。更令人担忧的是,这个变短的趋势并未停止。Y染色体缺乏重组,导致突变不断累积,最终可能丧失功能。
事实上,在哺乳动物中已经发现了Y染色体丢失的现象。例如,日本棘鼠和田鼹鼠的某些种类就发生了Y染色体丢失。幸运的是,丢失并不意味着彻底失去性别,因为其他染色体会通过功能激活或获得来保持性别差异。
吸烟会让Y染色体变短
值得一提的是,吸烟会导致Y染色体变短,从而让男性寿命缩短。与非吸烟者相比,长期吸烟的男性Y染色体更短,甚至消失,这会增加2~4倍的患癌风险,并可能导致生育能力丧失。原因可能是吸烟会加快Y染色体丢失的速度,影响细胞有丝分裂调控的基因及通路,导致Y染色体截短。
本文原文来自腾讯新闻