科學(xué)家預(yù)判Y染色體可能消失

郝世琦

“留給男性的時間不多了——460萬年后，Y染色體可能會完全消失?！边@句話說出來是認(rèn)真的嗎？這里面的所謂的“邏輯”是：決定人類性別的關(guān)鍵，在于Y染色體。如果它消失了，豈不是意味著“男性”這個性別也不復(fù)存在？這說得通嗎？如果真有那么一刻，人類會進(jìn)化還是毀滅？

正在消失的Y染色體

我們知道，每一個健康人體內(nèi)，都會有46條染色體。這些染色體兩兩配對，總共可以組成23對。其中的22對都屬于常染色體，不論男女都有。最后1對，則被稱為性染色體，是決定男女性別的關(guān)鍵：XX表示女性，XY則表示男性。

有關(guān)Y染色體“消亡”的論斷，近10年來其實(shí)一直沒停過。這個推論，最早起源于2002年澳大利亞樂卓博大學(xué)（La?Trobe?University）分子科學(xué)研究所一篇發(fā)表在《自然》（Nature）的文章。文章中說，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，目前人類Y染色體的長度，只有X染色體的1/3。但早期地球雄性生物的Y染色體長度是和X染色體相同的。于是，就有了“Y染色體長度正在逐漸變短，可能在未來完全消失”的推論。

當(dāng)然，其他研究也為這個推論提供了一些佐證。比如，有研究團(tuán)隊對比了人類X、Y染色體所攜帶的基因數(shù)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，和Y染色體誕生之初所攜帶的1438個基因相比，現(xiàn)在的Y染色體攜帶的基因，只剩下45個，平均每100萬年流失5～10個。而X染色體所攜帶的基因數(shù)量仍然保持在900～1200個。之所以會這樣，主要是因為人體的生殖細(xì)胞遵循的是“減數(shù)分裂”原則。在這個分裂過程中，DNA會進(jìn)行一次復(fù)制，細(xì)胞則會連續(xù)分裂兩次。不過，DNA的復(fù)制可不是1∶1還原，每復(fù)制一次，都可能存在微小的誤差。

對于擁有兩條X染色體的女性來說，這種誤差不算什么。畢竟，如果其中一條X染色體出現(xiàn)偏差，還能通過復(fù)制另外一條X染色體進(jìn)行修正。可男性看起來就沒這么幸運(yùn)了。僅此一條的Y染色體，如果在復(fù)制過程中出現(xiàn)偏差，也沒有“備份”可參考。今天“丟”一個，明天“丟”一個，日復(fù)一日，Y染色體自然就越來越短，其所攜帶的基因數(shù)量自然也越來越少。于是，這就成了那條推論的“依據(jù)”。

Y染色體真的會消失嗎

如果科學(xué)家的預(yù)測成真，Y染色體在未來的某天消失了，那“男性”這個性別，豈不是也不復(fù)存在？別急，Y染色體到底會不會消失，其實(shí)還沒有定論。

2020年，《公共科學(xué)圖書館·遺傳學(xué)》（PLoS?Genetics）期刊就發(fā)表過一項來自丹麥的研究。研究團(tuán)隊對來自62位男性的部分Y染色體進(jìn)行測序后發(fā)現(xiàn)，他們的Y染色體有一種大尺度結(jié)構(gòu)重排的傾向，而這種傾向可能引起“基因擴(kuò)增”，從而使那些能夠提高健康精子功能并減緩基因損失的基因得到大量復(fù)制。并且，他們還發(fā)現(xiàn)，Y染色體已經(jīng)發(fā)展出了一種類似“回文序列”的結(jié)構(gòu)。它可以保護(hù)Y染色體免于更進(jìn)一步的退化，在DNA復(fù)制過程中，幫助損壞基因進(jìn)行修復(fù)。

直白點(diǎn)說：Y染色體在自救。另外，自然界其實(shí)也不乏Y染色體消失仍分雌雄的動物，比如，奄美刺鼠。Y染色體之所以能決定性別，是因為它攜帶的Sry基因可以觸發(fā)睪丸的發(fā)育。但奄美刺鼠的Y染色體早已消失，更不存在Sry基因之說，怎么還能發(fā)育出睪丸呢？

11月28日，日本北海道大學(xué)的研究成果表明，奄美刺鼠之所以仍分雌雄，是因為它們進(jìn)化出了一種獨(dú)立于Y染色體的新的性別決定機(jī)制。

研究團(tuán)隊共收集了3只雄性和3只雌性的奄美刺鼠組織樣本，并為每只個體生成基因組序列，隨后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，奄美刺鼠的染色體中，存在一段本該僅存在于雄性個體的DNA重復(fù)序列。并且，這段重復(fù)序列并不在性染色體上，而是位于3號常染色體Sox9基因序列的上游。它能在缺少Sry基因的情況下，促進(jìn)Sox9基因表達(dá)，誘導(dǎo)睪丸發(fā)育。

也就是說，在Y染色體消失后，奄美刺鼠的性別決定機(jī)制自動轉(zhuǎn)移到了3號常染色體上。這也是哺乳動物性別決定機(jī)制易位的首個例子。

按照此前科學(xué)家的預(yù)測，人類Y染色體消失的時間是460萬年。如果人類Y染色體自救失敗，到那時，我們會怎樣？但愿這漫長的時間，足夠我們像其他生物那樣進(jìn)化出新的性別決定機(jī)制，或用更先進(jìn)的生物技術(shù)，來抵御生命演化所帶來的性別危機(jī)。

（文章轉(zhuǎn)載自“我是科學(xué)人”微信公眾平臺。責(zé)編：楊思玄）