生物学研究表明,人类的Y染色体最初和X染色体一样拥有超过1400个基因,而目前Y染色体只有78个有效基因(能编码蛋白质的基因),X染色体则拥有1098个有效基因,其中54个在Y染色体上存在等位基因,说明人类Y染色体的演化速度远高于X染色体,而且在以每百万年4~5个的速度失去基因。
Y染色体
人类拥有22对常染色体和一对性染色体,其中独特的Y染色体决定了一个人的性别,XY为男性,XX为女性,X染色体和Y染色体具有高度特异性, 甚至Y染色体长度只有X染色体的三分之一。
两者的基因差别更大,Y染色体中的78个基因,其中只有54个能在X染色体上找到等位基因,其余的24个基因处于非同源区段,也正是这几个基因,决定了男性和女性的差异,赋予了男性更强壮的力量,以及不同于女性的身体结构。
Y染色体的表达能力比X染色体强很多,以至于哪怕生殖细胞在减速分裂时出错,最终导致包含“XXY”的受精卵形成克氏综合征,两条X染色体的表达也不及一条Y染色体,其个体的外观也将表现为男性。
Y染色体变短
关于Y染色体变短的说法,最初是在2002年,澳大利亚一位科学家在国际基因组学大会提出,他的研究表明,人类的Y染色体正在逐渐失去基因,按照目前的速度,大约400万年后Y染色体将彻底消失。
人类基因组总共拥有30多亿个碱基对,其中Y染色体拥有大约6000万个碱基对,X染色体拥有1.5亿个碱基对,每对常染色体中的基因都有相对应的等位基因,等位基因的存在可以有效降低有害的基因突变。
对于性染色体来说,由于各自都存在大量的非同源区段,这些基因在另外一条性染色体上没有等位基因,所以这些基因一旦发生有害突变,后果是很严重的,比如男性的不育症中,有大约30%是由于Y染色体微缺失造成的,又比如Y染色体长臂Yq11缺失将造成无精症等等。
Y染色体彻底消失会怎么样?
科学家已经有过相关的研究,Y染色体上决定雄性性别的基因叫做SRY基因(睾丸决定因子),哪怕是Y染色体彻底消失,只要人类还存在,其决定性别的SRY基因也不可能彻底消失,而是会转移到其他染色体上,以其他方式影响着人类的性别。
在地球上的众多生物中,目前已知有三种哺乳动物的Y染色体已经彻底消失,分别是鼹形田鼠、奄美刺鼠和冲绳刺鼠,这三种鼠类虽然没有Y染色体,但是它们依旧有雌雄之分。
研究表明,在棘鼠的第二条染色体中,有一个独特基因决定了性别,由于消失了一条染色体,它们的染色体总数变为了奇数,比如鼹形田鼠的染色体数只有17条,性染色体只有X没有Y。
人类Y染色体的进化速度远高于其他染色体,但是我们不必为Y染色体的消失而担心,生物的进化只能是朝着有利方向进行,人类的染色体虽然存在变异,但是整体上是利大于弊的。
科学研究表明,人类的性染色体最早诞生于1.8亿年前,然后X染色体和Y染色体朝着两个方向演化;在大约500万年前,人类祖先的两条染色体融合成一条(2号染色体),人类最终拥有23对染色体,但是另外一个分支黑猩猩没有这次融合,所以黑猩猩拥有24对染色体。
染色体变异在生物中是很常见的,因为DNA在复制时避免不了出错,对于人类的Y染色体来说,拥有6000万个碱基对,即便在两代之间,也有大约600个碱基对被重写,这当中,有些变异可能对人类有利,有些则对人类有害,自然选择会对其进行挑选。