人類學雜記——47. 人類的Y染色體在不斷衰減?人類以後是不是要絕種了?
标签:
y染色體男性 |
分类: 人類學雜記 |
這是我在微博問答裏面收到的問題:
“人类男性的Y染色体在不断衰减,XX又不能繁殖后代,人类以后不是要绝种了?Y染色体为什么会衰减,还要多久会完全消失,在这之前人类能找到新的繁殖方法吗?”
我的回答如下(本文在原答案的基礎上又有所修正和補充):
首先,人類的 Y
染色體“不斷衰減”就不是個事實,因爲有修復機制。(之所以這個謬論被傳得這麼火,我懷疑是和部分女權主義人士有關。)此外,就算 Y
染色體徹底衰減掉,也是有辦法有雄性的。
Y 染色體本身結構非常複雜,全長約 60 Mbp,除掉兩端共約 2.5 Mbp 的和 X
染色體連鎖的僞常染色體區段(pseudoautosome)以外,即非重組區(non-recombining
region),其中一大半是高度重複的異染色體質(heterochromatin),其餘一半眞染色質(euchromatin)部分的近半區域也都是
2、3、4、6次之類的重複片段,在整個 Y 染色體中只出現一次的片段只有 10 Mbp 左右。Y 染色體上的基因很少,在 100
這個數量級上,準確數量不太容易算,有一些假基因,因爲生存必要的基因不能只在 Y 染色體上,否則女性沒法活了。Y
上眞正有用的都是一些和男性特徵發育、繁殖相關的基因。
常染色體如果發生了損壞,可以通過細胞中的另一條染色體的同源片段進行重組修復,即把另一條染色體上的同源區段複製一份搬過來,相當於
^c ^v。而 Y 染色體因爲沒有另一條成對的染色體,壞了的地方只能和 Y
染色體其它同源重複片段(如果有的話)進行重組(稱作“轉化”(conversion),也是從另一個地方把序列複製過來)。
如果我們把人和黑猩猩(中古拼音 srieng srieng
-> 漢語拼音 shēng shēng)的 Y 染色體做一個對比,會發現人和黑猩猩的 Y
染色體總的結構相差非常大:人一大半是異染色質,而黑猩猩沒有,導致人的 Y
染色體比黑猩猩長一倍多;人和黑猩猩的常染色體基本都是共線性(colinear)的,即相對應染色體上的基因組成、數量和排列順序和方向基本都是相同的,而人和黑猩猩的
Y
染色體眞染色質(euchromatin,即非異染色質的部分)就都相差很多,很多人有的區段黑猩猩都扔掉了(見下圖):
http://s2/mw690/001hTuQNzy7afAtnOpz51&690人類的Y染色體在不斷衰減?人類以後是不是要絕種了?" TITLE="人類學雜記——47. 人類的Y染色體在不斷衰減?人類以後是不是要絕種了?" />
人和黑猩猩的 Y 染色體同源片段對比,來自 Hughes JF
(2005) «Conservation of Y-linked genes during human evolution
revealed by comparative sequencing in chimpanzee»
以下一段參攷 Bachtrog (2013) «Y-chromosome evolution: emerging
insights into processes of Y-chromosome degeneration»
(https://www.nature.com/nrg/journal/v14/n2/box/nrg3366_BX1.html):
人的 Y 染色體非重組區的眞染色質又包含了
X-退化區(X-degenerate)、X-轉位區(X-transposed)、迴文序列區(ampliconic)等幾類。
從人和其它哺乳類的 Y 染色體比較來看,X-退化區是 Y 染色體中最古老的,是從 X 染色體逐漸退化縮小形成的,目前只有
16 個活躍的單拷貝基因(包括性別決定基因 SRY),但這些基因相當保守,都是從人和獼猴的共同祖先繼承下來的,但黑猩猩丟了 4
個。(所以以黑猩猩這種 Y 染色體演化這麼快的物種,過了六百多万年最有用的部分也還在,沒有影響其繁殖)。
迴文區的片段都是 2
到多拷貝的,基因數量最多,有幾十個,很多是睾丸發育相關的。這些在黑猩猩也不太穩定,也丟了幾個基因。如果這些壞了的話,只要能從 Y
染色上另外的同源片段轉化修復就好了。
而 X-轉位區是大約三四百万年前(也就是在六百多万年前人和黑猩猩已經分開之後)從 X 染色體上又複製一份 3.4 Mbp
的區域接入 Y 染色體上的,也就是說這個區域黑猩猩和其它靈長類的 Y
染色體上都沒有。可以想象,經過一段時閒這個區域逐漸退化,假基因也會逐漸丟掉。
http://s14/mw690/001hTuQNzy7afAJP2tTbd&690人類的Y染色體在不斷衰減?人類以後是不是要絕種了?" TITLE="人類學雜記——47. 人類的Y染色體在不斷衰減?人類以後是不是要絕種了?" />
重構的人的 Y 染色體演化史,來自 Bellott DW (2014) «Mammalian Y chromosomes retain widely expressed dosage-sensitive regulators»
重構的人的 Y 染色體演化史,來自 Bellott DW (2014) «Mammalian Y chromosomes retain widely expressed dosage-sensitive regulators»
而人的 Y
染色體因爲沒有減數分裂時同源重組的壓力,變化的空閒非常大,只要沒把最重要的決定男性的基因丟掉,還能傳宗接代,就沒問題。經常是一整段幾
Mbp 區域直接丟掉都不影響。比如 C2b1c1-F3918 這一支,即傳統上說的 448del 這支,還有整個的
N-M231,都發生過整段 Y 染色體丟失的事件,但仍然人丁興旺。還有人類的 AMELY 基因在 X-退化區,這個基因在 H 和 J
單倍羣下的一些支系丟失了,但也沒有影響他們成爲男性及繁衍,只是因爲這個基因上有法醫標準中用於判斷男性的位點,這些支系的人的樣本因此可能被誤判爲是女性的(Jobling
MA (2007) Structural variation on the short arm of the human Y
chromosome: recurrent multigene deletions encompassing Amelogenin
Y)。
http://s15/mw690/001hTuQNzy7afByYnw27e&690人類的Y染色體在不斷衰減?人類以後是不是要絕種了?" TITLE="人類學雜記——47. 人類的Y染色體在不斷衰減?人類以後是不是要絕種了?" />
Y 染色體各單倍羣一些代表的結構變異,包括一些片段缺失的、重複的、顚倒的、異染色質長度變化的等等。來自Repping
S (2006) «High mutation rates have driven extensive structural
polymorphism among human Y chromosomes»
Y 染色體各單倍羣一些代表的結構變異,包括一些片段缺失的、重複的、顚倒的、異染色質長度變化的等等。來自
也就是說 Y 染色體會退化,但至少存在兩種修復/恢復的機制:從 Y 染色體上同源的區域複製/轉化;從其它染色體(最多見的是從
X)複製一段接到 Y 上。畢竟只要一個 Y 染色體失掉了必要的功能,他這一支就沒了,而同時代還有成千上万功能完好的 Y
染色體會留下後代。別忘了,按照達爾文演化理論(evolution
既不是進化也不是退化,是沒有方向的),適應的、能留下後代的生物就能繁衍下去,而不是朝着一個確定的設計好的方向發展的。
另外,即使 Y 染色體徹底退化掉,也是依舊可以有雄性的。有兩種裔鼠(Tokudaia),雌性是兩條 X
染色體(XX),雄性只有一條 X 染色體而沒有 Y 染色體(XO),但仍有其它機制保證產生雄性。
同日修改於新浪博客

加载中…