《Nature》解密人Y染色体 驳倒“男性灭绝说”

　　

生物通报道，霍华休斯医学院、白头研究所，MIT生物研究中心，华盛顿大学基因组中心等多处的科学家在最新一期的Nature上发表人类与黑猩猩Y染色体的基因多样性研究进展文章Chimpanzee and human Y chromosomes are remarkably divergent in structure and gene content.

 

领导该研究的是MIT的研究员David Page，多年来从事Y染色体在基因层次的演化过程研究。2003年，David首次完成人类Y染色体的测序工作，这一突破性的进展当时发表在2003年6月19日《Nature》封面上。

 

Y染色体研究障碍重重

Y染色体上存在大量的复杂的重复序列，常被认为是大量的“垃圾DNA”，不止人类，果蝇、小鼠、大猩猩的Y染色体都如此。研究人员必须将这些重复的DNA分成小段，在复制多份，重复比对它们之间的微小差异，以降低出错的几率。因此，Y染色体不仅难以研究而且常被认为是没有意义的“垃圾DNA”的集合体。

 

Y染色体的特殊变异机制可能导致男性灭绝

细胞进行减数分裂时，同源染色体之间会有基因交换、基因重组和变换的过程，以减低坏突变存留下来的几率，维持遗传上的完整性。但是Y染色体是唯一没有同源伴侣的染色体，只有X染色体的一半大，没有人跟它重组或是交换基因。

 

就演化的角度来看，Y染色体应该会逐渐因突变而发生大量的损毁，甚至有人预言，Y染色体在1000万年内完全失去功能，导致男性灭绝。

 

Y染色体基因序列比对得出新结论

David Page再次选择在Nature上发表他们的研究进展，2010年，他们比对了大猩猩和人类Y染色体的序列，得出新的结论。

 

2003年的研究让David Page发现Y染色体的特殊结构，Y染色体虽然没有同源染色体，但它自身特殊的回文结构以及大量的重复序列使得它可以在Y染色体内进行基因重组、交换等工作，维持自身的稳定性。这一结构被称为：Y-Y gene conversion。

 

2010年，这项新的比对研究发现，先前被认为进化速度缓慢的Y染色体其实是进化竞技场中的佼佼者，Y染色体的进化速度称霸世界。

 

黑猩猩的Y染色体序列与人类的Y染色体序列存在较大的差异，黑猩猩Y染色体上基因的多样性只有人类的2/3，并且，能编码蛋白的基因也只有人类的47%。在结构上，黑猩猩的Y染色体也与人类不同，它缺乏丰富的回文结构。

 

David Page表示，人类Y染色体的进化速度如此快，其中的一个原因是，受精过程中大量的精子间存在竞争，这是促使Y染色体进化的原因之一。

 

David还表示，Y染色体十分令人惊讶，人类有语言会创作诗句，都与这些有关。

 

男性灭绝说只是个笑话

Y染色体有很多自我稳定和更新的技能，男性因为Y染色体的退化而灭绝一说实在是杞人忧天。

（生物通 张欢）

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References

The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium. Nature 437, 69-87 (2005). Hughes, J. F. et al. Nature 437, 100-103 (2005).

Kuroki, Y. et al. Nature Genet. 38, 158-167 (2006).

Hughes, J. F. et al. Nature doi:10.1038/nature08700 (2010).