Секс, гены, Y-хромосома и будущее мужчин
Y-хромосома, определяющая мужской пол у людей, не так устойчива, как может казаться. В ходе эволюции она сокращалась с тревожной скоростью.
Будет ли она когда-нибудь полностью утрачена? Эта тема давно обсуждается, но исследование, опубликованное в Nature, указывает, что деградация хромосомы стабилизировалась.
У людей, как и у других млекопитающих, хромосомное определение пола:
- Женщины: две X-хромосомы (около 1600 генов).
- Мужчины: одна X-хромосома и одна маленькая Y-хромосома.
Y-хромосома содержит мало генов (около 50, из них 27 — в мужской специфичной части), многие из которых неактивны. Большая её часть состоит из повторяющейся «мусорной ДНК». Это признаки деградирующей хромосомы, близкой к концу своего существования.
Однако Y-хромосома должна содержать ген, определяющий мужской пол, поскольку люди с кариотипом XXY — мужчины, а с XO (одна X, нет Y) — женщины.
Ключевой ген — SRY — был открыт в 1990 году. Эмбрионы с мутациями в этом гене не развивают семенники и становятся женщинами.
Разнообразие систем определения пола у позвоночных
У других позвоночных системы иные:
- Птицы и змеи: ZZ (самцы) и ZW (самки).
- Многие рептилии и некоторые рыбы используют температуру среды, а не генетические триггеры.
Таким образом, человеческая система не является типичной.
Деградация человеческой Y-хромосомы
Наши половые хромосомы были когда-то парой обычных хромосом (как до сих пор у птиц, рептилий и даже у яйцекладущих млекопитающих).
За последние 166 миллионов лет человеческая Y-хромосома потеряла большинство из своих ~1600 генов — почти 10 генов за миллион лет.
При такой скорости Y-хромосома исчезнет примерно через 4,5 миллиона лет.
Почему это происходит?
- Приобретение гена, определяющего пол, «смертный приговор» для хромосомы, так как это подавляет обмен генами с X-хромосомой.
- Y-хромосома находится в опасной среде — в семенниках, где частые клеточные деления для производства сперматозоидов повышают частоту мутаций.
Стабилизировалась ли человеческая Y-хромосома?
Потеря генов может быть нелинейной. Группа биолога Дэвида Пейджа отмечает, что за 25 миллионов лет с момента расхождения с обезьянами люди потеряли очень мало генов. Возможно, потеря любого из оставшихся 27 генов нарушит жизнеспособность или фертильность носителя.
Однако у двух групп грызунов Y-хромосома исчезла полностью. Её гены были либо перемещены на другие хромосомы, либо заменены. Это доказывает, что можно обойтись без Y-хромосомы и создать новую систему.
Мир без мужчин?
Если Y-хромосома исчезнет, исчезнут ли мужчины? Без них человечество вымрет, так как мы не можем стать исключительно женским видом (как некоторые ящерицы). Для размножения необходимы как минимум 30 «импринтированных» генов, активных только при передаче через сперматозоид.
Означает ли это вымирание через 4,5 млн лет? Не обязательно. Y-бесплодные грызуны развили новый ген, определяющий пол. Почему бы и людям не сделать то же самое?
Это могло уже произойти в какой-то небольшой изолированной популяции. Однако люди с новой системой определения пола не смогут легко скрещиваться с носителями старой XY-системы. Их потомство, вероятно, будет интерсекс или бесплодно. Такая репродуктивная изоляция может привести к видообразованию.
Таким образом, через 4,5 миллиона лет мы можем обнаружить либо полное отсутствие людей, либо несколько разных видов гоминид.
В любом случае, 4,5 миллиона лет — огромный срок. Homo sapiens существуют менее 100 000 лет. Вероятно, человечество вымрет по другим причинам задолго до исчезновения Y-хромосомы.