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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    雄性大危機

                    2016-12-01 15:20:28

                    Y 染色體是一種決定生物個體性別的性染色體,對哺乳綱動物來說,它含有SRY 基因,決定著雄性性狀。不過,人類的Y 染色體卻在遭遇前所未有的震蕩。


                    雄性大危機

                    對人類而言,區分個體性別的主角就是性染色體XY。其實,Y 染色體并不是一開始就存在的,而是基因突變的產物。3 億年前,性染色體X Y 的原始祖先與一般常染色體并無不同,在遺傳過程中也都正常地進行著DNA 的復制、染色體的聯會及同源基因的重組互換。

                    不過,就在3 億年前的某一天,其中一條原始性染色體上一個叫SOX3 的基因卻發生突變,變成了名為SRY 的基因,而SRY 基因就是現代Y 染色體上決定男性性別的關鍵基因。但作為男性特有的染色體,短小且不起眼的Y 染色體卻長期被遺傳學家忽視,甚至直到2003 年,科學家才發現了Y 染色體保持長久穩定的秘密。然而,這可憐又可愛的Y 染色體,卻似乎正在遭受不小的沖擊。

                    盡管在過去200 年里,全球男性平均身高增長了15 厘米左右,然而決定男性性別的Y 染色體長度卻在不斷縮短。早在1600 多萬年前,X Y 染色體還各自擁有1669 個基因,而現在Y 染色體長度卻僅為X 染色體的1/3。未來,Y 染色體是否會消失?男性是否會從這個星球上滅絕呢?

                     

                    越來越短的Y染色體

                    X Y 染色體擁有高度的特異性和特殊的基因。早在1914 年,美國遺傳學家赫曼·米勒就指出,性染色體均來自常染色體,因為Y染色體上幾乎所有的基因都可以在X 染色體上找到等位基因。而XY 染色體則共同決定了人類以及其他哺乳動物的性別。

                    以人類為例,當你的父母都給你X 染色體時,后代會表現出女性特征;而當你的父母分別給你Y X 染色體時,則后代會表現出男性特征。不過它們也會出現配對錯誤的情況,例如當出現XXX、XXY 或是XYY 時,這些由性染色體引起的錯配不僅會導致性別混亂,而且還會出現嚴重的疾病。

                    盡管科學家在1905 年就已發現了Y 染色體,但Y 染色體上的性別決定基因SRY 卻直到1990 年才被人們發現,至此科學家才解開了決定哺乳動物包括人類性別的關鍵基因之謎。

                    雖然在基因突變之初,Y 染色體與X 染色體一樣擁有上千個基因,但隨著時間的流逝,Y 染色體上的基因正在不斷丟失,現在已不足50 個。研究者發現,SRY 基因一旦缺失,決定男性特征的睪丸就不會再發育。而且除了SRY 基因外,Y 染色體上的其他基因的缺失,也會引起整個哺乳動物群體的生長發育失調。

                    Y 染色體消失帶來的負面影響,就像是在男性或雄性動物群體中引爆了一顆“原子彈”。

                    大戰后的火種

                    也許,Y 染色體從出生那天起就注定了命運多舛,哪怕它與X 染色體也并非是天作之合,它倆倒更像是一對互不相讓的冤家。

                    簡單來說,Y 染色體上對雄性有好處的基因對雌性卻常有壞處,而X染色體上對雌性有利的基因卻總是企圖摧毀雄性的特征。例如,最近科學家發現的一個在X 染色體上的基因DAX,與Y 染色體上的SRY 基因就是一對宿仇。在正常男性細胞中,一個DAX 基因會“禮讓”一個SRY 基因,男性特征由此正常顯現。但在極少數基因異常的男性細胞中,他們的X染色體上會有兩個DAX 基因,這時DAX 基因就會攻打SRY 基因,并將其輕易“碾壓”。

                    在生物體中,戰爭機器一旦被制造出來,就會馬上啟動。性染色體之間的斗爭有時候簡直就是要將對方置之死地而后快,決不姑息。因為雌性有兩條X 染色體,雄性有一條X 和一條Y 染色體,所以當雌雄兩對染色體相遇時,有3/4 X,只有1/4 Y。如此一來,X 染色體進化出攻擊Y染色體能力的可能性,就是Y 染色體進化出攻擊X染色體能力的3倍。

                    Y 染色體上的所有基因都可能受到如潮水般襲來的猛烈攻擊,最終只得丟盔棄甲,主動“割肉”——“關閉”或“切除”絕大部分基因。這就是Y 染色體越來越短,越來越“沉默不語”的深層苦衷!

                    這場曠日持久的戰爭使Y 染色體無奈萎縮,在遺傳性征上表現得活力不足,以至于生物學家都對它們看似必然消亡的命運擔憂不已,就連世界上研究Y 染色體的權威專家DavidPage 都曾發出過“拯救男性”的呼喊。

                    2015 10 24 日,在國際基因組學大會上,來自澳大利亞拉籌伯大學(La Trobe University)的JenniferGraf 表示,Y 染色體可能會在450 萬年后徹底消失。這一觀點的依據,就是目前Y 染色體正以每百萬年減少10 個基因的事實??茖W家研究發現,目前已有3 種哺乳動物的Y染色體在進化過程中丟失,人類是否會重蹈它們的覆轍?

                     

                    男性當自愛

                    據世界衛生組織統計,世界上有10%的夫婦患有不育癥,而男性不育占到一半左右。其中,又有30%以上的患者是由于遺傳異常引起的,Y 染色體的微缺失正是導致男性不育的主要遺傳學因素。但可惜的是,如此珍貴的Y 染色體卻得不到男性同胞的足夠重視。瑞典烏普薩拉大學(Uppsala University)的研究人員曾發表報告稱,決定性別和產生精子至關重要的Y 染色體,常常會從男性煙民的血細胞中消失。由于只有男性才擁有Y 染色體,這一發現可能也解釋了為什么吸煙對于男性的致癌風險要比對女性更大。

                    該研究團隊對6000 多名男性的資料進行了分析,最終發現,吸煙男性體內Y 染色體的消失似乎取決于吸煙的數量。也就是說,吸煙越多,丟失的Y 染色體就越多。而一些已經戒煙的男性似乎又重新獲得了Y染色體,這說明吸煙導致Y 染色體丟失的過程是可以逆轉的。

                    雖然目前科學家還無法確定血細胞中的Y 染色體消失與罹患癌癥之間到底有什么聯系,但他們推測,或許血液中的免疫細胞在失去Y 染色體后,對抗癌細胞的能力就會下降。

                     

                    全新的性別決定?

                    說了這么多,可能許多男性已經覺得有些蒙圈了,不過也有研究能令你們重獲信心。來自瑞士生物信息學研究所(Swiss Institute ofBioinformatics)和麻省理工學院(Massachusetts Institute ofTechnology)的研究者發現,在過去很長的一段時間里,Y 染色體還是相對穩定的,并沒有像預期那樣一直在變短。他們推測,Y 染色體上保留下來的基因需要同X 染色體上的同源基因配對才能發揮作用,因此自然選擇保留了這些基因。所以目前的預測模型可能并不準確,“450 萬年”這個數據也存在著不確定性。

                    但如果Y 染色體真的消失了怎么辦?對于哺乳動物來說,Y 染色體消失,那就意味著雄性個體乃至整個物種的滅絕。那有沒有存在Y 染色體消失,物種繼續存活的可能呢?不必擔心。其實,土黃鼴形田鼠、坦氏鼴形田鼠、棘鼠,以及日本刺鼠中的奄美刺鼠和沖繩刺鼠就是先例,它們已經完全丟失了Y 染色體(包括SRY 基因),裔鼠屬下的一些鼠類甚至將原本在Y 染色體上的部分基因轉移到了X 染色體上。更加奇怪的是,棘鼠的第2 號染色體的基因CBX2 已經承擔了原來SRY 的功能,開始發揮決定雄性性別的作用。而除嚙齒目動物外,黑麂甚至通過融合原有的性染色體和常染色體,演化出了新的X 染色體和Y染色體。

                    科學家由此推測,如果人類的Y染色體真的消失,且丟失了SRY 基因,那么為了保證人類不因性別失衡而最終滅絕,我們極有可能會進化出新的性別決定系統(就像那些鼠類一樣),時間也許就在1400 萬年后。倘若真的到了那個時候,會是一個還是幾個基因決定人類的性別呢?那么人類,還是人類嗎?

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