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admin 2019-07-22 阅读:174

据统计

人的Y染色体

在曩昔的3亿年间

(从哺乳动物和爬虫类分隔时算起)

现已失掉了1393个基因

也便是每100万年丢践约4.6个基因

现在Y染色体只剩下几十个基因

依照这个速度

再有1000万年左右

Y 染色体上的基因就会被“丢光”

有人忧虑,那时“男人”或许就不存在了。

【编者按】

咱们常常能听到这种慨叹:现代男性好像越来越阴柔,越来越短少“男性气魄”了,前段时间乃至逼得部分男明星团体跳出来宣称要与“娘娘腔”划清界限。

且不评论“男性气魄”是不是所谓异性恋父权社会的言语建构,这儿要说的,是从生物学视点看,男性或许逐步在走向灭绝。换句话说,男性或许不只仅在气质层面上正走向消失,乃至在物质层面上也正走向消失。假如是真的,这很难说是个好消息,而要从科学意义上弄清楚这个问题,仍是要从Y染色体说起……

男性会消失吗?

朱钦士 | 文

生物的性别是怎样被决议的?是什么机制让身体大部分功用(例如呼吸、心跳、消化、分泌)相同的生物体向不同的方向开展,致使成为不同性其他个别?

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决议男性的Y染色体天然生成孑立

人的46条染色体中,有44条能够配对,成为22对染色体,每一对染色体中,一条来自父亲,一条来自母亲,这两条染色体的长短、结构、DNA序列、所含的基因,以及这些基因的摆放次序,都高度一致。可是在男性中,却有两条染色体不能配对。它们不只巨细不同,DNA序列和所含的基因也不同。长的一条叫X染色体,短的一条叫Y染色体。只在女人中,细胞里边没有Y染色体,而有两条X染色体。由于这两条染色体和人的性别有关,所以它们被称为性染色体。22对能够配对的染色体好像和性别无关,称为常染色体。

其他哺乳动物的染色体数目不同,可是也用X和Y来决议性别。XX是雌性,而XY是雄性。除了哺乳动物,一些鱼类、两栖类、匍匐类动物,以及一些昆虫(如蝴蝶)也运用XY体系来决议性别。

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在男性中,却有两条染色体不能配对。长的一条叫X染色体,短的一条叫Y染色体。

假如因而就以为一切的动物都用XY体系来决议性别,那就错了。鸟类就不用XY体系。在鸟类中,具有两个相同的性染色体(叫做Z,以便与XY体系相差异)的鸟是雄性(ZZ),而具有两个不同染色体的(ZW)反而是雌性。除了鸟类,某些鱼类、两栖类、匍匐类动物,以及一些昆虫也运用ZW体系。

已然XY染色体和ZW染色体都是决议性其他染色体,它们所含的一些基因应该相同或类似吧?出其不意的是,XY染色体里边的基因和ZW染色体里边的基因没有任何共同之处。便是同为ZW体系,蛇ZW染色体里边的基因和鸟类ZW染色体中的基因也没有共同之处。

不只如此,XY体系还有一个变种,便是XO体系。有两条X染色体的为雌性(XX),只要一条X染色体的为雄性(XO)。这儿O不表明一特性染色体,而是表明缺这个染色体。这个体系首要为一些昆虫所运用。比方有些果蝇,XX是雌性,XO是雄性。

已然有Y染色体的动物是雄性,没有Y的动物怎样也能成为雄性呢?而在人身上,假如缺失Y染色体,细胞只要一个X染色体(所以相当于XO的状况),发育成的人却是女人,仅仅不正常的女人(如卵巢不能正常发育),这种先天性卵巢发育不全叫做特纳综合征(Turner’s syndrome)。

有些动物的性别决议还受外部要素的影响,在遗传物质不变的状况下改动性别。例如外界温度就能够影响一些动物的性别。海龟在温度高于30摄氏度时孵化出雌性,而温度低于28度孵化出雄性。有些动物还能“变性”,随环境条件改动自己的性别。许多人都看过美国动画片《海底总动员》(Finding Nimo),其间的主角,住在海葵里边的“小丑鱼”(clownfish),就能够改动性别。在小丑鱼的集体中,最大的为雌性,次大的为雄性,其他更小的则与生殖无关。假如雌性小丑鱼逝世,次大的雄性小丑鱼就会变成雌性,代替她的方位。而本来没有生殖“使命”的小丑鱼中最大的那一条就会变成雄鱼,代替本来次大的雄鱼。

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在小丑鱼的集体中,最大的为雌性,次大的为雄性,其他更小的则与生殖无关。

这些状况阐明,仅从“性染色体”或许遗传物质的总体水平是难以真实了解性别决议机制的,还应该研讨决议性其他基因,由于性其他分解毕竟是靠基因的表达来操控的。

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决议男女的不是性染色体,而是性别基因

决议人道其他基因的头绪来自所谓的“性别回转人”:有些人的性染色体分明是XY,却是女人,而一些XX型的人却是男性。研讨发现,一个XY型女人的Y染色体上有些当地缺失,其间一个缺失的区域含有一个基因,假如这个基因发生了骤变,XY型的人也会变成女人。而假如含有这个基因的Y染色体片段被搬运到了X染色体上,XX型的人就会成为男性。这些现象阐明,这个基因便是决议受精卵是否发育为男性的基因。Y染色体上含有这个基因的区域叫做Y染色体性别决议区(sex-determining regiononthe Ychromosome,简称SRY),这个基因也就叫做SRY基因。近一步的研讨发现,许多哺乳动物(包含有胎盘哺乳动物和有袋类哺乳动物)都有SRY基因,所以SRY基因是许多哺乳动物的雄性决议基因。

SRY基因不是直接导致雄性特征的发育的,而是经过由多个基因组成的“性别操控链”起效果。SRY基因的产品先活化SOX9基因,SOX9基因的产品又活化FGF9基因,然后再活化DMRT1基因。这特性别操控链上的基因,会按捺卵巢发育所需求的基因的活性,使得受精卵向雄性方向开展。

假如没有SRY基因(即没有Y染色体),受精卵中其他的一些基因(例如前面说到的RSPO1和WNT4)就会活泼起来,其产品促进卵巢的生成。这些基因会的产品按捺SOX9基因和FGF9基因的活性,使睾丸的构成进程遭到按捺。所以男女人其他分解是两组基因彼此奋斗的效果。

男女人其他分解是两组基因彼此奋斗的效果。

DMRT1基因虽然是决议动物性其他“中心基因”,可是在一些哺乳动物中,其位置却遭到“架空”。不只被“挤”到了性别决议链的“下流”,并且被“挤”出了性染色体。例如人的DMRT1基因就坐落第9染色体上。

在基因水平上,动物决议性其他机制也是高度一致的:直接操控动物性其他为DMRT1基因,这个基因有十分陈旧的前史,在线虫和果蝇中就现已出现,是动物一向运用的性别操控基因。在XY体系中,DMRT1基因并不在性染色体上,而操控DMRT1基因的“上游”基因SRY却坐落Y染色体上。在ZW体系中,DMRT1基因直接坐落Z染色体上,自己便是主控基因。这能够解说为什么XY和ZW都是操控性其他染色体,它们之间却在基因上没有任何共同之处。

3

看看蝗虫,Y染色体消失了照样也有公的

无论是XY体系仍是ZW体系,能具有双份的性染色体(比方哺乳动物雌性中的XX和鸟类雄性中的ZZ)的体系都是比较稳定的,由于它们和总是成对的常染色体相同,具有备份,可彼此作为模板为对方纠错。可是“打单”的性染色体,比方哺乳动物的Y染色体和鸟类的W染色体,就没有这么走运了。它们由于具有和另一特性染色体不同的DNA,和对方不能有效地配对,被纠错的时机就比较小,因而过错和丢掉就会不断堆集。所以哺乳动物的X染色体和鸟类的Z染色体都比较大,也比较稳定,而哺乳动物的Y染色体和鸟类的W染色体就比较小,并且“退化”很快。

据估计,人的Y染色体在曩昔的3亿年间(从哺乳动物和爬虫类分隔时算起)现已失掉了1393个基因,也便是每100万年丢践约4.6个基因。现在Y染色体只剩下几十个基因,依照这个速度,再有1000万年左右,Y染色体上的基因就会被“丢光”,或许其间也包含性别决议的SRY基因。有人忧虑,那时“男人”或许就不存在了。

可是假如比较人和黑猩猩的Y染色体,就会发现从约500万年前人类和黑猩猩“各奔前程”今后,并没有失掉任何基因。在2500万年前人和恒河猴(rhesusmacaque)分隔今后,也只失掉了一个基因。这阐明每100万年丢掉4.6个基因的推论是不正确的。人类Y染色体在曩昔几千万年中的退化或许并不如幻想的那么快。

从约500万年前人类和黑猩猩“各奔前程”今后,并没有失掉任何基因。

究其原因,或许是由于人类的Y染色体上有8个“回文结构”(palindrome),即正读和倒读都相同的DNA序列,总共有570万个碱基对。这是Y染色体的一些片段仿制自己,又反向衔接构成的。这些片段的两头能够彼此结合,构成回形针那样的结构。它相当于Y染色体上的一些DNA序列也有了备份,能够起到常染色体的“双份效果”,所以Y染色体现在仍是有坚持自己稳定性的机制的。

就算Y染色体有一天真的消失了,男人也不必定消失。XO型的蝗虫就没有Y染色体,可是也发育成为雄性。日本的一种老鼠,叫做裔鼠(Ryukyuspinyrat),并没有Y染色体(相当于XO体系),可是相同有男女之分。或许它们现已开展出一个基因,能够代替SRY基因的效果。生物在性别决议机制上是十分灵敏的,咱们不用为男性的将来忧虑。有性生殖是最有利于物种保存和繁衍的生殖方法,演化进程必定会把这种繁衍方法维持下去的。咱们能够持续享用有性生殖带给咱们的多姿多彩的“有性生命进程”,包含铭肌镂骨的爱情和温馨的家庭生活。

Y染色体的回文结构。

图中竖起的回形针形结构便是由回文结构构成的。

(节选自朱钦士:《生命通史》第七章,有修改)

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延伸阅览

《生命通史》

朱钦士 著

北京大学出书社2019年6月。

作者简介

朱钦士,四川省成都市人。结业于北京大学生物学系生物化学专业,后获得荷兰阿姆斯特丹大学生物化学博士学位。研讨范畴广泛,包含生物能、酶的结构与功用、蛋白质的组成与转运、癌症与染色体、神经递质、基因表达的调控机制以及肝脏解毒体系等。在国外首要学术杂志上宣布研讨论文三十余篇。曾任我国科学院生物物理研讨所硕士研讨生导师和美国南加州大学医学院生物化学与分子生物学系副教授。

曾为《科学网》《我国科普饱览》《生物学通报》《科学》等杂志上编撰过多篇科普文章,并出书了科普作品:《天主造人有多难——生命的密钥》(清华大学出书社,2015年,该书被评为“我国好书”),《缤纷中的次序——操纵生命的奥妙》(科学出书社,2019年),参编了《十万个为什么》(上海儿童出书社第6版)。

内容提要

生命现象是咱们这个星球上至为杂乱和风趣的自然现象,关乎咱们人类对本身的终极知道。

本书不同于曾经中外作者习气选用的首要从外部形状、生物品种等微观层面描绘生物演化史的书写形式,而是以生物的各种功用的演化作为首要头绪,提醒了能量吸取、信息传递、结构构成、运动、繁衍、感觉、摄食、防卫、认识……等各种功用的来源和演化进程。

本书不只仅描绘了生物体各种功用的演化史,一起更为重要的是出现了功用演化的深层机制,即包含基因在内的种种分子层面上的不断演化,从“内部”提醒了生物演化的头绪,以及地球上如此杂乱多样、缤纷艳丽的生物界在分子层面所具有的惊人的一致性。

生物在分子机制上具有高度的一致性和连续性,但其微观结构和行为上又具有高度的差异性和多样性,这是几十亿年来地球生物旺盛的生命力和坚强适应能力的明证,也是用分子、原子作为文字而书写的地球生命的庞大史诗。

本书是生物演化的一部“内史”,所凭仗的是20世纪后半期以来分子生物学迅猛开展的许多效果,本书将这些风趣的发现从26000多篇前沿专业文献内挑选出来,经过较为生动简易的方法出现给一般常识读者。

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北京大学出书社

文史哲事业部

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