Y染色體變得越來越短，男性會因此消失嗎？

葉盛

我們都知道人類的基因組中有性染色體，如果這個性染色體是x和y那么就是男性；如果這個性染色體是兩條x染色體，那么就是女性。現(xiàn)在有研究表明，y染色體正在變得越來越短，是不是說男性有可能就會消失呢？

大家好我是葉盛，今天就跟大家聊一聊y染色體的變化和y染色體與男性之間的關(guān)系。

我們剛才說了，這個性染色體，是決定著我們的性別，但其實人類的男性和女性之間的差別，決定的基因是很多的，而這些基因絕大部分都不在y染色體上。也就是說其實決定了我們性別差異的這些基因，有很多都是位于所謂的常染色體上。

那么為什么y染色體，對于性別來說還是如此重要？這就是因為在y染色體上的確有一個基因，它影響了性別基因的名字，叫sry。這個基因是控制著，男性的睪丸的發(fā)育的。正是因為y染色體有這樣一個基因，所以就能夠使得攜帶y染色體的個體，最終發(fā)育成為男性。

可是其實決定了性別的因素是非常多的。比如說咱們隨便舉個例子，大家知道睪丸能分泌睪丸激素，這是一種雄性激素；相應(yīng)的女性也會分泌雌性激素。可是很多人可能不知道，其實男性的身體也會分泌雌性激素，只不過雌性激素的分泌的量是非常低的。而在女性身體里雌性激素的分泌的量是比較高的。

所以其實無論是男性還是女性，只要你是人類我們其實都是用著同樣的一套基因的，同樣的設(shè)計圖，然后產(chǎn)生了這樣一副身體。起決定性因素不是說你有哪個基因，沒有哪個基因，而是看這個基因到底是打開的，還是關(guān)閉的。

關(guān)于這方面的科學(xué)我們稱之為表觀遺傳學(xué)，他研究的就是一個基因是否被開啟是否被調(diào)節(jié)。那么基因的開啟關(guān)閉還有它的調(diào)節(jié)，其實決定了基因的功能能不能真正發(fā)揮出來。

當(dāng)然了我們在開篇也說了，y染色體正在變得越來越短，這個是不是一個事實？恐怕的確是的。根據(jù)現(xiàn)在科學(xué)家從各方面得到的一些證據(jù)顯示，大約在1.66億年前，我們的哺乳動物的祖先它們的雄性所具備的y染色體上面，帶有1000多個基因，甚至可能達(dá)到1600多個。而現(xiàn)在像人類男性的y染色體上，只有45個基因，這個變化已經(jīng)非常大了。如果說從數(shù)理統(tǒng)計的角度來看，幾乎已經(jīng)可以說是要消失掉了。如果我們用時間去算一下的話，假定基因消失的速率是恒定的，你就會發(fā)現(xiàn)：那么我們基因消失的速率是非?？斓?，再過幾百萬年的話y染色體就會徹底消失了。

真的是這樣嗎？但實際上這里面有個前提，就是我們剛才說的：假定基因消失的速率是恒定的。但事實上并不是這樣。

近年來隨著基因組測序的這樣一個成本越來越低，時間越來越短，科學(xué)家們就對很多的物種都進(jìn)行了這樣的基因組的測序研究。通過比較人類的基因組和其他的一些靈長類動物的基因組，我們又有一些新發(fā)現(xiàn)。

比如說如果比較人類和獼猴的這樣一個基因組，我們就會發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)祟惖膟染色體比獼猴的y染色體只少了一個基因，而人類和獼猴的進(jìn)化上的這樣一個分支點大概是在2000多萬年前。

如果再說近一點的比如說人類和黑猩猩，大概是在幾百萬年前在進(jìn)化上分道揚鑣的。那么人類和黑猩猩相比的話，我們的外染色體又有什么差異呢？科學(xué)家們根據(jù)基因組測序的研究發(fā)現(xiàn)，其實人類的y染色體和黑猩猩的y染色體上的基因數(shù)量是一模一樣的。也就是說在這幾百萬年間，我們在y染色體上并沒有丟失任何一個基因。從此來看其實整個y染色體上基因的丟失的速率并不是一個恒定不變的數(shù)值。

也就是說雖然人類現(xiàn)在男性只有45個基因在y染色體上，但是他們并不會在幾百萬年之后就一一消失掉。

那么到底是什么導(dǎo)致了y染色體上的基因變得越來越少呢？其實這和基因組的發(fā)生的突變和修補(bǔ)有很大關(guān)系。

很多人都以為突變是一個非常罕見的事情偶發(fā)的事情，其實并不是這樣的。我們比如說人類每一個細(xì)胞在一天的24小時之內(nèi)，就會發(fā)生數(shù)萬次的DNA損傷，那么這數(shù)萬次的DNA損傷中，大部分會被細(xì)胞里面的分子機(jī)器，也就是各種蛋白質(zhì)機(jī)器把它修補(bǔ)回來，但是其中有個別的損傷就會遺留下來。那么當(dāng)細(xì)胞再次分裂的時候，這些損傷部位的DNA無法正常讀序，無法正常的進(jìn)行復(fù)制，結(jié)果就會成為一個突變。所以說突變這件事情其實在每時每刻在我們的每個細(xì)胞中可能都在發(fā)生著。

那么在這些DNA突變中，有一類是非常致命性的，就是DNA的雙鏈斷裂。我們知道DNA是雙鏈的螺旋，那么螺旋如果兩條鏈全都打斷了，這個斷裂是很難去修復(fù)的。當(dāng)這樣的DNA雙鏈斷裂的突變出現(xiàn)的時候，該怎么去修復(fù)它呢？細(xì)胞里面只有一種方法，就是從它的同源基因中，去找一個參照。

我們的很多的染色體都是有兩份拷貝的，這個時候如果這個基因當(dāng)中出現(xiàn)了雙鏈斷裂，雖然我們從這邊已經(jīng)無法進(jìn)行正確的修補(bǔ)了，但是對面還有一個同源重組的機(jī)會，我們可以參照正確的基因進(jìn)行修補(bǔ)?？墒沁@件事情能夠發(fā)生的基礎(chǔ)是，你的基因有兩份拷貝，可是y染色體不一樣。

我們前面一開始就介紹過了，男性的性染色體是一條是y染色體，一條是x染色體。所以當(dāng)y染色體上出現(xiàn)這種嚴(yán)重的DNA損傷的時候，它是沒有一個可以去參照的副本進(jìn)行修復(fù)的。這就使得y染色體上非常容易積累各種各樣的突變。當(dāng)然了這些突變中有一部分可能導(dǎo)致了后代的死亡，那么這些突變就不會留存下來；有一些突變可能沒有任何的意義，它不會產(chǎn)生好的事情也不會產(chǎn)生壞的結(jié)果，那么這種突變就會被默默的保留下來；那么還有一些突變它產(chǎn)生了一定的效果，比如使得某個基因消失了，但是個體還是存活了下來，這樣就會導(dǎo)致我們所看到的y染色體上的基因變得越來越少。

那么總而言之我們知道y染色體其實是處在一個危險當(dāng)中，這會不會導(dǎo)致人類的男性就此消亡呢？實際上我們說不會。我們說的y染色體決定了男性，其實它只是在一部分動物當(dāng)中是這樣的。主要是哺乳動物中的絕大多數(shù)成員是具有這樣一個雄性所具備的y染色體的。

那么其他的動物，有些它的雌性和雄性是有著一模一樣的基因組的。通過最近一些關(guān)于環(huán)境的報道，我們知道現(xiàn)在全球變暖正在影響著很多生物，其中有一種受到影響的生物就是海龜。

很多烏龜類的動物，它們的卵在孵化的時候，究竟是會變成一個雌性的個體還是變成一個雄性的個體這件事情，不是由它的基因組決定的，而是由孵化時候的溫度所決定的。如果溫度比較高的話就會孵化成雌性個體，如果溫度相對比較低的話就會孵化成雄性個體。

所以最近的全球變暖，實際上就導(dǎo)致很多烏龜類的生物，它們孵化出的個體越來越多的是雌性的個體，而雄性的個體變得越來越少，這就會有可能導(dǎo)致物種的滅絕。

那么收回到我們說的染色體的問題上來。你看對于烏龜、鱷魚等等這些爬行動物來說，它們其實就是有著一模一樣的雄性和雌性的基因組，并沒有所謂的性染色體。所以我們說即便y染色體消失之后，也并不一定就意味著男性的滅亡。

那么這件事情有沒有更切實的例子？其實是有的。在哺乳動物中也有個別的嚙齒類動物，它們其實是沒有這種，雄性所獨特具備的y染色體的，但是它們?nèi)耘f是分成了雄性和雌性，而且存活的好好的。

所以我勸大家不必?fù)?dān)心，即便y染色體真的有一天消亡了，我相信人類的男性還是會存在的。

審核：陶寧 中國科學(xué)院生物物理研究所 副研究員

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