生物学界有种观点认为“Y染色体将会消亡”,有科学家甚至指出这种情况已经发生在某些啮齿动物、昆虫和其他生物身上了。
人类和大多数哺乳动物一样,由XY染色体来决定性别,Y染色体的长度仅为X染色体的1/3。
人类的常染色体由2条分别来自父方和母方的同源染色体组成,它们的形态、大小和结构相同。成对存在的2条同源染色体互为“备份”,在细胞减数分裂时,它们会排列在一起,处于对应位置的“等位基因”之间会发生基因交换,这称作“基因重组”。基因重组能使有害的基因突变被清除,因为交换到很多有害突变基因的后代将会被自然选择所淘汰,它们携带的基因也就不会遗传下来。女性的2条X染色体也是1对同源染色体,然而,正常情况下Y染色体却不会以2条Y染色体配对的形式存在——它没“兄弟”。Y染色体上95%的区域(男性特异性区域)无法与同伴X染色体配对,只有两端很短的“拟常染色体区域”能继续和X染色体进行基因重组。人类的Y染色体如今只有78个蛋白编码基因,远少于最初的大约600个。澳大利亚拉特罗布大学的研究人员认为,按照这个“退化”速度,再过500万年Y染色体就会完全消失。
然而,新的研究证据让我们相信,Y染色体的现存部分之所以能留存是有理由的。虽然Y染色体丢失了它最初的绝大部分基因,但它同时也获得了其他基因,这些基因绝大多数在制造精子上起到重要作用。同时这些基因通常拥有大量重复的回文结构,这种结构让Y染色体内的基因重组成为可能,Y染色体用这种独特的方式保护着这些基因。
美国波士顿怀特黑德生物医学研究所的研究证据表明,Y染色体的衰减似乎已经停滞了。研究人员通过比较8种哺乳动物(人类、黑猩猩、恒河猕猴、狨猴、小鼠、大鼠、牛和负鼠)的Y染色体来研究它们的进化轨迹。研究者发现,大量基因的丢失都是紧随着原始Y染色体的结构改变而发生的,之后相当长的时间里Y染色体都很稳定。事实上,Y染色体已经有4400万年没有丢失过基因了。这让我们相信Y染色体有一个光明而非晦暗的未来。
(《科学画报》2014年第12期 齐小西)