未来男性或消失?Y染色体500万年后恐不复存在

自人类诞生以来,男人便在决定后代性别中扮演了重要角色。一半的精子中都携带有Y染色体,正是它们决定了后代将是男是女。如果存在Y染色体,则后代为男性;而如果缺少Y染色体,则后代为女性。如今科学家认为,Y染色体也许不到500万年便会消失殆尽,导致男性的未来岌岌可危。

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肯特大学的彼得·埃里斯博士(Dr Peter Ellis)与达伦·格里芬(Darren Griffin)在一篇文章中探讨了这一基因变化可能产生的影响。

Y染色体也许是“男子气概”的标志,然而我们现在越来越清楚,该染色体丝毫不强韧耐久。尽管它携带着“终极切换”基因SRY,能够决定胚胎将发育成男性(XY)还是女性(XX),但携带的其它基因很少,并且它是唯一一条对生命而言并非必需的染色体。毕竟女性体内一条Y染色体都没有,但毫无问题。

不仅如此,Y染色体还在迅速退化。因此女性拥有两条完全正常的X染色体,男性则只有一条X染色体,以及一条逐渐萎缩的Y染色体。按照目前的退化速度,Y染色体再过460万年便会彻底消失。

这听上去似乎还很长,但考虑到地球自出现生命以来已经过了35亿年,500万年便不过弹指一瞬间。

Y染色体也并非一开始就这么凄惨。回到1.66亿年前,即哺乳动物刚刚出现的时候,那时的情况可谓全然不同。早期的“原型Y染色体”与X染色体大小相同,携带的基因也完全一致。但Y染色体存在一项本质缺陷。其它染色体在每个细胞中均成对存在,而Y染色体则不然,每个细胞中只有一条,只能从父亲传给儿子。

这就意味着Y染色体无法进行基因重组,因此无法杜绝有害的基因突变。这样一来,Y染色体便会逐渐退化,最终彻底从基因组中退出。

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Y染色体为性染色体之一,负责决定后代性别,但它的体积正不断缩小,未来甚至有消失的可能。

不过近期研究显示,Y染色体已经形成了某些有效机制,能够减缓基因损失的速度。

例如,近期在丹麦开展的一项研究对62名男性Y染色体进行测序后发现,Y染色体存在大规模结构重组现象,促进了“基因扩增”(gene amplification)的发生,即通过基因的多次复制增强精子功能、缓解基因损失。

该研究还显示,Y染色体形成了不同寻常的“回文结构”(正序与倒序读起来相同),这也有助于阻止其进一步退化。

他们在Y染色体的回文序列中发现了大量“基因转换事件”,相当于以一个完好的“后备”基因为模板,通过“复制粘贴”修复受损基因。

针对其它物种的研究显示(哺乳动物和部分其它物种也拥有Y染色体),越来越多的证据说明,Y染色体的基因扩增已经成为了一种普遍现象。扩增后的基因对精子的产生和调节后代性别比例起到了关键作用,至少在啮齿动物中的确如此。

研究人员在近日发表在《分子生物学与进化》上的一篇论文中列举了相关证据,指出小鼠细胞中基因份数的增多是自然选择的结果。

至于Y染色体是否真的会消失,科学界人士就像英国脱欧一样,也分成了两派。认为Y染色体不会消失的一派指出,该染色体的防卫机制效果突出,能够拯救Y染色体。但另一派则认为,这只能让Y染色体暂时扒在悬崖边缘苟延残喘,却不能扭转其终将掉落悬崖的命运。

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日本棘鼠和鼹鼠已经完全丧失了Y染色体,并称Y染色体损失或创造基因的过程必将导致生育问题,而这反过来会促进全新物种的诞生。

目前,两派仍相持不下。

“消失派”的领军人物、澳大利亚拉筹伯大学的珍妮·格雷夫斯(Jenny Graves)表示,从长远来看,Y染色体必将消亡,即便能坚持得比预想中稍久一点,也终究难逃此劫。

她在2016年发表的一篇论文中指出,日本棘鼠(Japanese spiny rats )和鼹鼠已经完全丧失了Y染色体,并称Y染色体损失或创造基因的过程必将导致生育问题,而这反过来会促进全新物种的诞生。

不过,就算人类Y染色体真的消失了,也并不意味着男性将从此不复存在。即使在已经完全丧失Y染色体的物种中,也需要雄性和雌性共同繁殖后代。只不过负责决定性别的SRY基因转移到了另一条染色体中,因此这些物种无需Y染色体也能产生雄性后代。

然而,由于这种新染色体与Y染色体一样、均缺乏基因重组机制,最终仍将重蹈覆辙,像Y染色体一样不断退化。

不过人类的有趣之处在于,虽然正常的人类生殖过程需要Y染色体,但如果采用辅助生殖手段,Y染色体中的许多基因便可有可无了。这意味着基因工程很快便能取代Y染色体的基因功能,使女同性恋或无法生育的男性也能拥有自己的后代。

然而,就算今后每个人都能通过这种方式受孕,有生育能力的人仍将主要通过自然方式繁殖后代。

虽然这一研究领域备受争议,但目前无须担心。毕竟我们连Y染色体是否真的会消失都尚不清楚。并且就如前文所说,即使Y染色体消失,我们照样需要男性来完成正常的生育过程。有些人设想未来的人类社会会像“家畜繁殖场”一样,由少数“幸运”的雄性承担“繁殖大任”。但这种情况肯定不会发生。不管怎么说,接下来的460万年将大事频发,远比这件事紧迫得多。

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