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Y染色體正在流失!1100萬年后或完全消失,人類該如何繁殖

人類的Y染色體正在消失,這不是一個新聞。有科學家認為,大約1100萬年后,人類將徹底失去Y染色體。

性染色體缺失,會給人類帶來哪些影響呢?男性會滅絕嗎?這些問題的答案至今懸而未決,但科學家們已經開始擔憂。如果不能未雨綢繆,后果不堪設想。

我們知道,人類的性別是由性染色體決定的,其中一個是X染色體,另一個是Y染色體。XX染色體是女性,XY染色體是男性。

X染色體上包含了大約900個基因,它們負責的工作其實與性別也沒有直接關系。Y染色體僅包含差不多55個基因,其余大部分都是不起任何作用的非編碼DNA。然而,偏偏是Y染色體對性別起到了決定性作用,因為其中一個基因可以促使胚胎在未來向男性發(fā)育。

在受孕的第12周,這個基因就會誘發(fā)其他基因進行表達,導致胚胎睪丸開始產生雄性激素,最終讓嬰兒發(fā)育為男孩。

關于這段基因,科學家們尋找了幾十年,中途還走進了好幾條死胡同。一直到1990年,澳大利亞和英國的科學家確定,影響胚胎性別的關鍵基因,就是Y染色體上的SRY基因。不過,它不是實際操作者,更像是一個在幕后的操手。它可以觸發(fā)一個不在性染色體上的SOX9基因的表達,它才是睪丸發(fā)育的關鍵。

除了人類之外,其他大部分哺乳動物也是同樣的情況,那就是Y染色體包含的基因遠少于性染色體。注意,我們說的是“大多數”,因為還有一小部分哺乳動物的情況和我不一樣,比如鴨嘴獸。

在鴨嘴獸的體內,XY染色體只是普通的染色體,并且Y染色體上的基因數量和性染色體一樣,都是差不多900個。

我們知道鴨嘴獸是現(xiàn)存最古老的哺乳動物,保存著哺乳動物最早期的特征。雖然人類不是從鴨嘴獸演化來的,但從鴨嘴獸到人類之間的區(qū)別,可以理解人類的演化歷程。

根據目前的研究,鴨嘴獸和人類的共同祖先可以追溯到1.66億年前。也就是說,在這1.66億年的時間里,哺乳動物Y染色體內的基因從900條減少到了55條,算下來就是每100萬年損失5條。按照這個速度,再過1100萬年,僅存的55條基因也將消失。

如果這么說,豈不是Y染色體即將被廢了?難道人類真的要失去這條染色體了嗎?

直到現(xiàn)在,科學家還是為此爭論不已。有人認為Y染色體不可能真的消失,但悲觀者認為,最快可能只需要幾千年,我們就要失去Y染色體了。那么問題來了:男性要滅絕了嗎?人類將無法生育了嗎?

不,事情還有轉機。鴨嘴獸不是唯一在性染色體上和人類不同的哺乳動物,還有一些動物也很特殊,比如生活在東歐的一些鼴形田鼠以及生活在日本的一些刺鼠。它們不僅已經失去了SRY基因,甚至已經真的失去了Y染色體,并保留著性染色體。即便如此,它們還是存在著雌性和雄性的分別。

關于鼴形田鼠如何在沒有SRY基因的情況下如何發(fā)展出雄性的,科學家還沒有找到答案,但刺鼠是如何出現(xiàn)雄性的,似乎已經找到了答案。在最新一期的《美國國家科學院院刊》上,日本北海道大學生物學家Asato Kuroiwa領導的團隊發(fā)表了他們的最新成果。

科學家發(fā)現(xiàn),雖然Y染色體本身已經消失,但其上的大部分基因都已經被重新定位到其他染色體上。本以為答案就此解決,但科學家們又注意到,偏偏是最關鍵的SRY基因既不存在,也沒有替代它的基因。

本次實驗中被測試的是奄美刺鼠,這種動物體內已經沒有了Y染色體,不論是雄性還是雌性,都只有一個性染色體。他們在刺鼠的基因組中找到了一段基因,僅僅存在于雄性的體內,而雌性體內是沒有的。為了避免幾十年前尋找SRY基因時遇到的錯誤,研究人員隨后對這段基因進行了修改,然后在刺鼠身上進行了測試。

他們發(fā)現(xiàn), 在直接影響性別的SOX9基因的附近,存在著一段特殊的基因。它位于刺鼠的3號染色體上,其兩個副本中的一個存在比較小的重復區(qū)域(在30多億個堿基對中只有17,000個),而在雌性刺鼠的基因組內沒有這種重復。

研究人員將這一段基因的重復引入到刺鼠的體內,結果很明顯,這些刺鼠體內的SOX9基因的活性得到了提高。也就是說,即使沒有SRY基因,SOX9基因仍然可以表達,將胚胎誘導為雄性。

這也算是一個好消息了,如果人類的Y染色體真的將在未來的某一天徹底遺失的話,我們不必擔憂,只要利用這種基因的重復或者其他手段,誘導SOX9基因表達的話,即便沒有Y染色體,也可以繁殖出男性來。畢竟對于我們這個物種來說,沒有男性和精子是不行的。

性別是一種非常有趣的生物現(xiàn)象,海馬的性別可以轉換、有一些蜥蜴或蛇類只有雌性,只需要通過孤雌生殖的方式就能夠繁衍。

但哺乳動物不行,我們人類體內至少有30個關鍵的基因,必須在父親產生的精子作用下才能表達。如果沒有雄性,人類恐怕真的無法繁衍下去。這一次研究算是給我們吃了一顆定心丸,當情況真的走到極端時,我們至少有辦法拯救人類。

不過,SRY基因的發(fā)現(xiàn)者之一、英國弗朗西斯·克里克研究所的Robin Lovell-Badge指出:本次研究還有不完善的地方,研究人員還應該敲除刺鼠3號染色體的這段重復基因,如果在這種情況下刺鼠無法發(fā)育成雄性,才能說明本次研究。

問題在于,奄美刺鼠本身就是瀕危物種,研究人員不能大量地進行這方面實驗。即便如此,Lovell-Badge還是認為,本次研究提供的證據已經非?尚帕。

當然,刺鼠和人類還是有所不同的,未來人類如何保證SOX基因的表達,還有待于更多的研究。

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