留給男人的時間不多了?
利維坦按:正如文章中所介紹,對於Y染色體前景的推測大致可以分為「存「、」亡「兩派。一方面由於缺乏相應的複製體,Y染色體上的基因正在經歷丟失與損毀——人類與黑猩猩的基因庫只有1%的區別,而單就Y染色體而言,區別範圍達到了30%,由此可見,人類的Y染色體正在經歷劇烈的進化,甚至可能在460萬年後徹底消失。而另一方面,人類Y染色體特殊的迴文序列等機制正在努力保留Y染色體上的基因,其自我穩定和更新的功能正在努力抵抗消亡的命運。
至於男性是否會因為Y染色體的前程未卜而在未來滅絕?這似乎不是作為當代男性應該過分關心的事情,不妨留給後人著急吧……
文/Darren Griffin、Peter Ellis
譯/喬琦
校對/斬光
原文/theconversation.com/the-y-chromosome-is-disappearing-so-what-will-happen-to-men-90125
本文基於創作共同協議(BY-NC),由喬琦在利維坦發布
留給男人的時間不多了?圖源:EPA/Dmitry Astakhov
Y染色體也許是雄性的一種象徵,不過,現在愈發清楚的是,這玩意兒一點兒也不強壯、耐用。儘管其上攜帶著能夠決定胎兒是男(XY)是女(XX)的「主控」基因SRY(sex-determining region Y,Y染色體性別決定區),但這個染色體上攜帶的其他基因卻少得可憐,且Y染色體也是唯一一個非生存必需的染色體。畢竟,女士們雖然沒有這個染色體,卻也一樣活得很滋潤。
(ghr.nlm.nih.gov/gene/SRY)
此外,Y染色體已經迅速退化了,結果就是女性現在擁有兩個完全正常的X染色體,可男性就只有1個X染色體和1個萎縮的Y染色體。如果退化速度不變的話,只消460萬年,Y染色體就會徹底消失。聽上去時間還很多,但是想想地球生命已經存在了35億年之久,你就不會這麼覺得了。
Y染色體並非生來如此。讓我們把時鐘撥回1億6千6百萬年前,第一代哺乳動物剛誕生的時候,情況就完全不同。早期的「原初Y染色體」本來和X染色體大小相同,攜帶的基因也完全一致。不過,Y染色體有一個根本缺陷。其他所有染色體在我們體內的每個細胞中都有兩個複製體。與它們不同,Y染色體是僅有的以單個形式存在的染色體,由父親遺傳給兒子。
這意味著,Y染色體上的基因無法進行基因重組——基因重組是每一個世代里都會發生的基因「混合」,這有助於消除有害的基因突變。缺少了基因重組帶來的益處,Y染色體隨著時間的推移逐漸退化,並最終將從染色體組裡徹底消失。
紅框內的便是Y染色體,旁邊是大得多的X染色體。圖源:National Human Genome Research Institute
不過,近來的研究表明,Y染色體發展出了某些具有相當效力的機制來「剎車」。這些機制可以減緩基因丟失的速度,並可能終止基因丟失現象。
比如,PLoS Genetics期刊最近就發表了一項來自丹麥的研究。該項目的研究人員對來自62位男性的部分Y染色體進行了測序,結果發現Y染色體有一種大尺度結構重排的傾向,而這將可能引起「基因擴增」——基因擴增可以使那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。
(www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5591018/)
這項研究同時也表明,Y染色體已經發展出了某種不同尋常的結構,稱為「迴文序列」(一種從前往後讀和從後往前讀都一樣的DNA序列,就和單詞「kayak」一樣),這種結構可以保護Y染色體免於更進一步的退化。研究人員發現,Y染色體上的迴文序列中,「基因轉變事件」發生率很高——這種事件主要就是一個「複製和粘貼」的過程,在此過程中,損壞的基因可以以未損壞的備份為模板得到修復。
讓我們看看其他物種吧(Y染色體在哺乳動物及其他一些物種中都存在),越來越多的證據表明,Y染色體基因擴增對所有攜帶這種染色體的物種都是一條普適的工作原理。這些擴增的基因在精子生產及調節後代性別比例(至少嚙齒類動物是這樣)方面扮演著至關重要的角色。研究人員最近在期刊Molecular Biology and Evolution發文並給出證據證明:老鼠體內的這種基因複製增加是自然選擇的一種結果。
(www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-genet-112414-055311)
(academic.oup.com/mbe/article-abstract/34/12/3186/4211124)
就Y染色體是否真的會消失這一問題來說,在科學界,比如此刻的英國科學界,現在就分成了「消失」和「保留」兩派。後者認為,Y染色體的防衛機制效果很棒,已經完成了自我拯救。不過,「消失」派則認為,Y染色體的防衛機制所做的無非就是垂死掙扎,最終仍會掉落懸崖、墜入谷底。這兩派誰都無法說服對方,於是,爭論只得繼續。
鼴形田鼠沒有Y染色體。圖源:Wikipedia
「消失」派的首席擁躉,澳大利亞拉籌伯大學的珍妮·格雷夫斯(Jenny Graves)聲稱,從長遠角度看,Y染色體註定消亡——哪怕它們有時可能比預期的壽命還會長點兒。她在2016年的一篇論文中指出,日本棘鼠和鼴形田鼠的Y染色體都已經完全丟失了——她還認為,Y染色體上的基因丟失或創造過程會不可避免地引發生育問題。而這最終又能反過來驅動全新物種的形成。
(www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5094562/)
男性的消亡?
圖源:Alamy
正如我們在一本新電子書的一章中所持的觀點一樣,即便人類的Y染色體真的消失了,這也並不意味著男性自身就必然隨之一起灰飛湮滅。哪怕是在某些已然完全丟失Y染色體的物種身上,繁殖仍舊需要雄性和雌性共同合作,缺一不可。
(www.springer.com/us/book/9783319704968)
就這些物種的例子來說,決定雄性基因型的「主控」基因SRY已經轉移到了不同的染色體上,也就是說,這些物種沒有Y染色體也能繁殖出雄性。不過,這個決定性別的新染色體——也就是SRY轉移過去的那個——之後應該又會再度開啟退化的過程,原因和消滅Y染色體的一樣:無法進行基因重組。
然而,對人類來說有趣的一點在於,儘管正常的人類繁殖需要Y染色體,但假如使用輔助生殖技術的話,其上攜帶的許多基因都不是必需的。這意味著,基因工程也許很快就能替代Y染色體的基因功能,而那些同性夫婦及不育的男性也將有機會生育後代。不過,即便所有人都可能通過這種方式進行生育,似乎有生育能力的人們也極不可能就此停止自然繁殖方式。
(www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26823431)
儘管這是基因研究中一個有趣且被熱議的領域,我們也沒什麼好擔心的。我們甚至根本不知道Y染色體究竟是否真的會消失。並且,正如上文所述,即使Y染色體真的消失了,我們也還是很可能需要男性來維繫正常的生殖過程。
畢竟,像農場家畜那樣的繁殖系統——一小撮兒「幸運」的男性被挑選出來擔任「種馬」的角色,成為絕大多數人類孩子的父親——這種模式當然是完全不可接受的。
無論如何,在接下去的460萬年里,還有許多緊迫得多的煩惱等待我們去解決呢。
往期文章:
「利維坦」(微信號liweitan2014),神經基礎研究、腦科學、哲學……亂七八糟的什麼都有。反清新,反心靈雞湯,反一般二逼文藝,反基礎,反本質。
TAG:科幻直通車 |