人类细胞有23对染色体,其中22对是常染色体,还有一对是性染色体,男性的是XY,女性的则是XX。
性染色体决定了男女的不同,X染色体上具有大约1000个基因,Y染色体与之相比就少多了,只有45个。
一个婴儿出生前是男是女取决于他(她)体内是否有Y染色体,可以说,Y染色体是雄性的唯一性象征。
但现在有一项研究表明,随着时间的流逝,Y染色体上的基因正在逐渐减少,这意味它可能丧失对性别的决定性作用。
那么,Y染色体真的会“消失”吗?一旦它们消失是不是人类男性也会随之消失,而仅剩女性?
图为:远古哺乳动物
性染色体是怎么来的
其实,性染色体并非自古以来就有,而是在生物进化史中的某个时刻突变来的,由于是有利突变所以保留了下来。
当第一批哺乳动物在100亿至2亿年前进化时,他们是没有性染色体的,或者说他们的性染色体与常染色体没有任何区别,无论是大小、结构还是功能。
我们可以认为这些古老的动物是不需要性染色体的,那它们没有性染色体的话如何区分雌雄呢?
这个问题可以从现存的生物中找到答案,比如鳄鱼的性别受孵化时温度的影响,还有一些冷血的脊椎动物则是雌雄同体。
在某一时刻,某个远古哺乳动物的祖先发生了等位基因的变异,只要拥有这对等位基因的个体就会成为雄性。
经过漫长的演化后,这对等位基因中的一个基因所在的染色体最终变成了Y染色体,另一个基因所在的染色体变成了X染色体。
从一对常染色体进化成性染色体可以更好的适应有性生殖,而且能更有效的传递遗传物质,这是它做为有利突变的主要表现。
图为:Y染色体只剩下45个基因
Y染色体为什么退化
Y染色体的退化不是从最近开始的,而是自远古时代常染色体变成性染色体后就一直在缓慢进行。
人类的Y染色体原本拥有1438个基因,但现在只有45个,在演变的过程中有1393个基因丢失了。
X染色体有着良好的基因“保存率”,那为什么Y染色体“留不住”基因呢?这可能是因为它太“另类”了。
基因是会发生突变的,其中许多突变是有害的,染色体可以通过彼此重组(基因重组)而避免将这些有害突变传递给后代。
图为:基因重组示意图
减数分裂期间,父系和母系染色体会随机混合并两两成对,这种随机配对可以有效消除掉有害的突变。
从1到22号染色体都可以进行这种有益的配对,但Y染色体和X染色体由于相似性不足而无法重组。
也就是说,Y染色体上可能积累了很多的有害突变,但却没有染色体能帮它化解,久而久之,这些发生有害突变的基因就会被淘汰掉。
生物总是精打细算从不多一分,染色体上的基因一少,基因的载体染色体也就越来越小了。
人类男性是否会消失
随着基因的减少Y染色体也变得越来越小,如果有一天基因变为零,Y染色体完全消失,是否意味着人类男性也会自此消失?
这听起来是个合理的疑问,但没有Y染色体雄性一定就会消失吗?好像并不是这样,地球上就有现成的例子。
一些啮齿类动物比如鼹形田鼠和刺鼠就已经失去了它们的Y染色体,但它们依旧有雄性和雌性之分。
我们通常认为性染色体是非常重要的物质,如果一个人有Y染色体那他就是男性,如果没有就是女性。
但其实不是这样的,研究表明有95%的男女性之间的差异实际上并不取决于性染色体,例如在6号常染色体上就发现了一种与女性发育有关的基因。
啮齿类动物没有Y染色体却也能辨别雌雄的奥秘何在呢?其实是它们进化出了“新的性染色体”,也就是说原先性染色体上的功能被别的染色体给“接管”了。
人类的Y染色体发展方向更可能与此类似,而不是Y染色体消失后就没有决定雄性性别的基因了,从而没有男性了。
生命的神奇之处就在于它的完整性:不多一分,不少一件,多了的会慢慢消失,少了的也会慢慢补上。
最后
Y染色体上的基因的消失速率大概是每100万年丢失4.6个基因,按照这个速度推算,大约在1000万年后Y染色体会完全丧失功能。
这显然是个极其漫长的过程,这样的突变我们可能是没机会经历了。但兴许有人出生时的确具有新的性染色体,那一定是件神奇的事。