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灵长类动物研究揭示Y染色体正在比X染色体更快进化

(2024-06-19 19:31:00)

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杂谈

灵长类动物研究揭示Y染色体正在比X染色体更快进化

By Nicola Williams

2024/6/18

Evolution

在人类中雄性Y染色体正在比X染色体更快进化，科学家现在已经在六种灵长类动物中发现了同样的趋势。

黑猩猩中的Y染色体正在比X染色体更快进化。 (Image credit: Andyworks/Getty Images)

对六种灵长类动物的新研究提示灵长类动物包括人类中的Y染色体正在比X染色体远更快进化。

例如，人类和黑猩猩跨整个基因组共享高达98%他们的DNA，但在人类Y染色体上只有14%至27%的DNA序列被与我们最亲近的亲戚共享。

这一发现惊讶了科学家们，鉴于人类和黑猩猩只在700万年前分道扬镳了——按进化论术语一个短暂的光点。

该研究的共同作者美国国立卫生研究院国家人类基因组研究所（NHGRI）的博士后研究员布兰登·皮克特（Brandon Pickett）告诉生活科学杂志，“我希望我的基因组与细菌或昆虫的基因组是非常不同的，因为从进化上讲很多时间已经过去了，但与其他灵长类动物我预计它是相当相似的”。

不清楚到底为什么Y染色体正在如此快进化。对起始者每个细胞只有一个Y染色体拷贝 - 在灵长类动物中雌性携带两个X染色体拷贝而雄性携带一个X染色体和一个Y染色体 - Y染色体在精子产生和生育中起一个关键角色。只有一个Y染色体的拷贝表现一个脆弱可能性——如果变化碰巧来发生，就没有第二条染色体来起备份作用。

由于某些叫突变偏差的东西变化是可能来发生的。Y染色体可能是如此容易来变化因为它产生许多精子。这需要大量的DNA复制。而每次DNA被复制有一个错误来溜进来的机会。

科学家此前已经测序了所有16个代表性家族的灵长类动物基因组。

来自六种灵长类动物的完整 X 和 Y 染色体序列揭示物种多样性和进化的探究。 (Image credit: Ernesto Del Aguila III, National Human Genome Research Institute (CC BY))

在5月29日发表在《自然》杂志上的这项新研究中，科学家们比较了五种大猿物种的性染色体——黑猩猩（Pan troglodytes）、倭黑猩猩（Pan paniscus）、西部低地大猩猩（Gorilla gorilla gorilla）和婆罗洲和苏门答腊猩猩（Pongo pygmaeus和Pongo abelii）——和一种对人类关系更远的暹罗长臂猿（Symphalangus syndactylus）。

该团队用端粒体到端粒体（T2T）测序研究了染色体。皮克特说，端粒体到端粒体能准确的测序重复的元素，包括在过去已被证明难以读取的染色体的保护性端粒体“帽子”。研究人员使用计算软件来做出测序结果之间的比较，通过创建对齐来揭示染色体的哪些部分已经变化了，哪些部分已经同样呆着的。

六个物种的每个物种的染色体X和Y序列也与人类X和Y染色体比较了，人类X和Y染色体已经在早期的研究中用端粒体到端粒体方法测序了。

德国灵长类动物中心灵长类动物基因学实验室的高级科学家克里斯蒂安·鲁斯说，这些发现揭示了跨所有研究的物种Y染色体迅速的进化。甚至同一属中的物种对彼此有非常不同的Y染色体。例如，黑猩猩和倭黑猩猩在100万到200万年前分化了，但在它们的Y染色体长度中一个急剧的差异，他没有参与这项研究。

在某些长度中差异的案例中- 由当DNA被复制时发生的染色体丢失或复制造成 - 相当于高达观察到的差异的一半。例如，来自苏门答腊猩猩的 Y 染色体是长臂猿 Y 染色体长度的两倍。