Хромосома Y красная, рядом с гораздо большей Х-хромосомой. Национальный исследовательский институт генома человека

Y-хромосома может быть символом мужественности, но становится все более очевидным, что это не что иное, как сильное и стойкое. Хотя он несет Ген главного переключателя, SRY, который определяет, будет ли эмбрион развиваться как мужчина (XY) или самка (XX), он содержит очень мало других генов и является единственной хромосомой, не необходимой для жизни. В конце концов, женщины прекрасно справляются с этим.

Более того, Y-хромосома быстро выродилась, оставляя женщин с двумя совершенно нормальными X-хромосомами, но самцы с X и сморщенным Y. Если такая же скорость дегенерации продолжается, Y-хромосома имеет только Осталось 4.6m лет прежде чем он полностью исчезнет. Это может звучать долгое время, но не тогда, когда вы считаете, что жизнь существует на Земле за 3.5 миллиардов лет.

Y-хромосома не всегда была такой. Если мы перематываем часы на 166m несколько лет назад, до самых первых млекопитающих, история была совершенно иной. Ранняя «прото-Y» хромосома первоначально была того же размера, что и Х-хромосома, и содержала все те же гены. Однако Y-хромосомы имеют фундаментальный недостаток. В отличие от всех других хромосом, у которых у нас есть две копии в каждой из наших клеток, Y-хромосомы только когда-либо присутствуют в виде единственной копии, переданной от отцов к их сыновьям.

Это означает, что гены на Y-хромосоме не могут подвергаться генетической рекомбинации, «перетасовке» генов, которые происходят в каждом поколении, что помогает устранить повреждающие мутации гена. Лишенные преимуществ рекомбинации, Y хромосомные гены дегенерируют с течением времени и в конечном итоге теряются из генома.

Несмотря на это, недавние исследования показали, что Y-хромосома разработала некоторые довольно убедительные механизмы для «включения тормозов», замедляя тем самым скорость потери гена до возможной остановки.

Например, недавнее датское исследование, опубликован в PLoS Genetics, секвенированные части Y-хромосомы у разных людей 62 и обнаружили, что он подвержен крупномасштабным структурным перестройкам, позволяющим «усиление генов» - получение нескольких копий генов, которые способствуют здоровой функции спермы и уменьшают потерю гена.

Исследование также показало, что у Y-хромосомы развились необычные структуры, называемые «палиндромами» (последовательности ДНК, которые читают одни и те же форварды как назад), как слово «байдарка»), которые защищают его от дальнейшей деградации. Они зафиксировали высокую скорость «событий преобразования генов» в палиндромных последовательностях на Y-хромосоме - это в основном процесс «копирования и вставки», который позволяет восстанавливать поврежденные гены с использованием неповрежденной резервной копии в качестве шаблона.

Глядя на другие виды (Y-хромосомы существуют у млекопитающих и некоторых других видов), выращивание совокупность доказательств указывает на то, что усиление гена Y-хромосомы является общим принципом по всей доске. Эти усиленные гены играют критическую роль в производстве спермы и (по крайней мере, у грызунов) в регулировании соотношения полов потомства. Запись в Молекулярная биология и эволюция в последнее время исследователи дают доказательства того, что это увеличение числа копий генов у мышей является результатом естественного отбора.

На вопрос о том, исчезнет ли Y-хромосома, научное сообщество, как и Великобритания в настоящий момент, в настоящее время разделен в «выпускников» и «оставшихся». Последняя группа утверждает, что ее защитные механизмы выполняют большую работу и спасают Y-хромосому. Но выпускники говорят, что все, что они делают, позволяет Y-хромосоме цепляться за ногти, прежде чем сойти с обрыва. Поэтому дискуссия продолжается.

Ведущий сторонник аргумента о выходе, Дженни Грейвз из Университета Ла-Тробе в Австралии утверждает, что если вы возьмете долгосрочную перспективу, Y-хромосомы неизбежно обречены - даже если они иногда занимают немного больше времени, чем ожидалось. В документе 2016, она указывает который Японские колючие крысы и моль полевки полностью потеряли свои Y-хромосомы - и утверждает, что процессы генов, которые теряются или создаются на Y-хромосоме, неизбежно приводят к проблемам фертильности. Это, в свою очередь, может в конечном итоге привести к образованию совершенно новых видов.

Смерть мужчин?

Как мы утверждаем в главе в новая электронная книга, даже если Y-хромосома у людей исчезает, это не обязательно означает, что самцы уже выходят. Даже у видов, которые полностью потеряли свои Y-хромосомы, мужчины и женщины все еще необходимы для размножения.

В этих случаях ген «главный выключатель» SRY, который определяет генетическую мужественность, переместился в другую хромосому, а это означает, что эти виды производят самцов, не нуждаясь в Y-хромосоме. Однако новая хромосома, определяющая пол, - то, к которой относится SRY, должна снова начать процесс дегенерации из-за того же недостатка рекомбинации, которая обречена на их предыдущую Y-хромосому.

Однако интересная вещь о людях заключается в том, что, хотя Y-хромосома необходима для нормального размножения человека, многие из генов, которые она несет, не нужны, если вы используете вспомогательные методы воспроизведения. Это означает, что генная инженерия вскоре сможет замените генную функцию Y-хромосомы, позволяя однополым женщинам или бесплодным мужчинам задумываться. Однако, даже если бы это стало возможным для всех таким образом, кажется маловероятным, что плодородные люди просто перестанут воспроизводить естественным образом.

Хотя это интересная и горячо обсуждаемая область генетических исследований, мало что нужно беспокоиться. Мы даже не знаем, исчезнет ли вообще Y-хромосома. И, как мы показали, даже если это произойдет, мы, скорее всего, продолжим нуждаться в мужчинах, чтобы нормальное воспроизведение продолжалось.

Действительно, перспектива системы типа «фермерское животное», где несколько «счастливых» мужчин выбраны отцом, большинство наших детей, конечно, не на горизонте. В любом случае в ближайшие годы 4.6m будет гораздо более актуальной проблема.

Об авторах

Даррен Гриффин, профессор генетики, Кентский университет и Питер Эллис, преподаватель молекулярной биологии и репродукции, Кентский университет

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon