论文部分内容阅读
Y染色体掌控了性别
众所周知,人类体内共有23对,即46条染色体。这其中的22对为常染色体,而剩下的一对则为性染色体。正常女性的性染色体是XX,而正常男性的性染色体则是XY,由此可见,Y染色体就是决定人类性别的关键。
其实,并不是所有动物都有Y染色体的。与哺乳动物有着亲密关系的爬行类动物及鸟类的体内都没有Y染色体,它们是以与我们截然不同的方式来确定性别的。比如乌龟和短吻鳄,当它们产下卵时,里面小生命的性别还没有确定,而它们孵化时的温度才是决定小家伙性别的关键因素。
在远古时期,哺乳动物的祖先们体内同样也是没有性染色体的,直到大约1.66亿年前,某个远古哺乳动物的祖先才进化出了Y染色体。Y染色体刚刚出现时,它和X染色体更像是一对双胞胎。直到有一天,Y染色体上的其中一个基因发生了变异,出现了一种能够决定雄性性征的基因——后来的科学家将其称为SRY基因——这个基因的出现就像是“蝴蝶扇动了一下翅膀”,引发了一系列的生理活动,最终使得Y染色体有了能够控制性别的能力。
Y染色体出现之后,那些对雄性个体有益、而对雌性个体无益甚至有害的基因在Y染色体上得到了越来越多的继承与发展,因此Y染色体与X染色体的差异也就越来越大。Y染色体本来是生物为了适应环境进化的结果,但是却也给它埋下了“退化”的伏笔。
Y染色体的曲折进化史
我们知道,每对染色体中,总是一条来自父亲,另一条来自母亲,在生物孕育的过程当中,每对染色体上的基因总是在不断地互相交换,这种同一对染色体上的基因重组,对于保持生物的多样性及物种的稳定性有着至关重要的作用。
但是与其他染色体不同,XY这一对性染色体上的基因有着非常明显的差异,一旦X染色体与Y染色体进行了基因重组,很可能导致Y染色体上某些基因片段丢失,使得雄性生物丧失雄性性征;或者可能让X染色体上多出本该只存在于Y染色体上的基因。为了避免这种情况的发生,生物体自身演化出了只针对Y染色体的重组抑制机制,这一机制使得Y染色体上约有95%的基因不能发生重组。于是Y染色体上的DNA只能独立地自我复制,这一过程中必然会有基因突变的现象出现。
基因突变会导致新的基因的形成,而且在遗传给后代时,后代很有可能继承了那些已经变异的Y染色体基因。随着时间的推移,Y染色体上的变异基因越来越多,而这些变异了的基因已经与控制性别无关了,因此这部分基因有些很有可能离开了Y染色体,寄居到其他染色体当中。这样一来,Y染色体经过数亿年的演变数量却越来越少。科学家观测发现,如今人类X染色体上的功能基因约有1500个,而Y染色体上的却只有约86个,二者差了将近20倍!
Y染色体控制的基因数量持续衰减,引起了科学界的普遍关注。一些科学家认为,Y染色体出现伊始,也与X染色体一样掌管着多达1500个左右的基因,而经过了上亿年的演化,如今只剩下可怜的86个,按照这个速度递减,或许500万年之后,人类体内就不会再有Y染色体的存在了。而另一些科学家则认为,这样的担心是不必要的,因为人类Y染色体掌管的基因虽然大幅度地减少了,但对性别起着决定性作用的基因却仍然还留在Y染色体上,之前的基因减少不过是一种优选的过程,只是将不重要的基因剔除在外而已。
不过,虽然持第二种观点的科学家有着很乐观的态度,但是事实却似乎并非如此。比如原本在哺乳动物体内起制造精子作用的UBE1基因,对于雄性的性别决定应该可以说起着相当重要的作用,但是现代人类的Y染色体中,也已没有了这种基因的存在。这样看来,Y染色体将逐渐消失或许真的是生物进化的必然结果。
不会消失的Y雄风
如果真的如同某些科学家预测的那样,有一天男性体内的Y染色体退化消失,那么人类中是否就不再有男性了?其实,我们完全没有必要担心。既然人类能通过常染色体变异进化出蕴含优秀基因的Y染色体,那么在Y染色体消失后,也必定能够进化出与Y染色体相同甚至更强大的新型染色体,从而使得“雄性”得以继续。因为身体素质相对弱小的雌性个体需要有强大的雄性来保护自己,而这种需求,就是新的雄性染色体出现的根本动力。
带有Y染色体的男性,其最重大的责任之一就是保护女性,最近的研究发现,Y染色体本身就能起到保护女性的作用。
最近,西雅图的一个癌症研究小组在解剖了59具年龄从32岁到101岁不等的女性遗体后,在63%的女性大脑中发现了Y染色体上的基因。当排除了一切不可能的因素之后(比如女性自身为双性人等特殊可能性),研究人员确定,女性在怀孕时所孕育的男性胎儿,会将自己的细胞通过脐带输送到母亲的体内,这些细胞随着血液进入到母亲的脏器以及大脑之中,于是,女性大脑中就出现了Y染色体上的基因。
最令医学界兴奋的是,男胎儿的细胞对于母亲来说,是属于“哪里需要哪里去”的半成品,它们可以根据需要在母亲体内形成任何一类细胞。即使是许多物质都无法穿透的大脑内的屏障,胎儿的细胞也可以轻松穿越,从而进入到母亲的大脑内,变成母亲的神经细胞。
由于Y染色体上的基因大多是决定雄性性别的基因,因此有相当一部分是母亲体内所不具有的,而这种基因对于女性大脑的一些神经性疾病或许有着较好的防治效果。比如上面所说的59名遗体捐赠者中的33名患有老年痴呆症,这33名患者体内的Y染色体上的基因比另外26名捐赠者要明显少得多。事实上,女性罹患老年痴呆的机率本就比男性高出三分之一左右,或许Y染色体上的某些基因对于老年痴呆症有着天然的预防作用。而男性胎儿细胞中的这些基因转移到母亲大脑之后,新形成的神经细胞便拥有了这种功能,从而使自己的母亲减少了患病的机率。
不过胎儿遗留在母体中的细胞数量终归有限,科学家们也在研究如何直接将胚胎干细胞注射进人体内以达到辅助治疗的目的。相信在不久以后,能享受到Y染色体由内而外呵护的,就不再仅仅是那些怀了男宝宝的母亲了。
由这个发现可知,Y染色体不只起到控制性别的作用,而且还天然就具有保护女性的使命,因此,带有雄性基因的染色体是不会消失的。
众所周知,人类体内共有23对,即46条染色体。这其中的22对为常染色体,而剩下的一对则为性染色体。正常女性的性染色体是XX,而正常男性的性染色体则是XY,由此可见,Y染色体就是决定人类性别的关键。
其实,并不是所有动物都有Y染色体的。与哺乳动物有着亲密关系的爬行类动物及鸟类的体内都没有Y染色体,它们是以与我们截然不同的方式来确定性别的。比如乌龟和短吻鳄,当它们产下卵时,里面小生命的性别还没有确定,而它们孵化时的温度才是决定小家伙性别的关键因素。
在远古时期,哺乳动物的祖先们体内同样也是没有性染色体的,直到大约1.66亿年前,某个远古哺乳动物的祖先才进化出了Y染色体。Y染色体刚刚出现时,它和X染色体更像是一对双胞胎。直到有一天,Y染色体上的其中一个基因发生了变异,出现了一种能够决定雄性性征的基因——后来的科学家将其称为SRY基因——这个基因的出现就像是“蝴蝶扇动了一下翅膀”,引发了一系列的生理活动,最终使得Y染色体有了能够控制性别的能力。
Y染色体出现之后,那些对雄性个体有益、而对雌性个体无益甚至有害的基因在Y染色体上得到了越来越多的继承与发展,因此Y染色体与X染色体的差异也就越来越大。Y染色体本来是生物为了适应环境进化的结果,但是却也给它埋下了“退化”的伏笔。
Y染色体的曲折进化史
我们知道,每对染色体中,总是一条来自父亲,另一条来自母亲,在生物孕育的过程当中,每对染色体上的基因总是在不断地互相交换,这种同一对染色体上的基因重组,对于保持生物的多样性及物种的稳定性有着至关重要的作用。
但是与其他染色体不同,XY这一对性染色体上的基因有着非常明显的差异,一旦X染色体与Y染色体进行了基因重组,很可能导致Y染色体上某些基因片段丢失,使得雄性生物丧失雄性性征;或者可能让X染色体上多出本该只存在于Y染色体上的基因。为了避免这种情况的发生,生物体自身演化出了只针对Y染色体的重组抑制机制,这一机制使得Y染色体上约有95%的基因不能发生重组。于是Y染色体上的DNA只能独立地自我复制,这一过程中必然会有基因突变的现象出现。
基因突变会导致新的基因的形成,而且在遗传给后代时,后代很有可能继承了那些已经变异的Y染色体基因。随着时间的推移,Y染色体上的变异基因越来越多,而这些变异了的基因已经与控制性别无关了,因此这部分基因有些很有可能离开了Y染色体,寄居到其他染色体当中。这样一来,Y染色体经过数亿年的演变数量却越来越少。科学家观测发现,如今人类X染色体上的功能基因约有1500个,而Y染色体上的却只有约86个,二者差了将近20倍!
Y染色体控制的基因数量持续衰减,引起了科学界的普遍关注。一些科学家认为,Y染色体出现伊始,也与X染色体一样掌管着多达1500个左右的基因,而经过了上亿年的演化,如今只剩下可怜的86个,按照这个速度递减,或许500万年之后,人类体内就不会再有Y染色体的存在了。而另一些科学家则认为,这样的担心是不必要的,因为人类Y染色体掌管的基因虽然大幅度地减少了,但对性别起着决定性作用的基因却仍然还留在Y染色体上,之前的基因减少不过是一种优选的过程,只是将不重要的基因剔除在外而已。
不过,虽然持第二种观点的科学家有着很乐观的态度,但是事实却似乎并非如此。比如原本在哺乳动物体内起制造精子作用的UBE1基因,对于雄性的性别决定应该可以说起着相当重要的作用,但是现代人类的Y染色体中,也已没有了这种基因的存在。这样看来,Y染色体将逐渐消失或许真的是生物进化的必然结果。
不会消失的Y雄风
如果真的如同某些科学家预测的那样,有一天男性体内的Y染色体退化消失,那么人类中是否就不再有男性了?其实,我们完全没有必要担心。既然人类能通过常染色体变异进化出蕴含优秀基因的Y染色体,那么在Y染色体消失后,也必定能够进化出与Y染色体相同甚至更强大的新型染色体,从而使得“雄性”得以继续。因为身体素质相对弱小的雌性个体需要有强大的雄性来保护自己,而这种需求,就是新的雄性染色体出现的根本动力。
带有Y染色体的男性,其最重大的责任之一就是保护女性,最近的研究发现,Y染色体本身就能起到保护女性的作用。
最近,西雅图的一个癌症研究小组在解剖了59具年龄从32岁到101岁不等的女性遗体后,在63%的女性大脑中发现了Y染色体上的基因。当排除了一切不可能的因素之后(比如女性自身为双性人等特殊可能性),研究人员确定,女性在怀孕时所孕育的男性胎儿,会将自己的细胞通过脐带输送到母亲的体内,这些细胞随着血液进入到母亲的脏器以及大脑之中,于是,女性大脑中就出现了Y染色体上的基因。
最令医学界兴奋的是,男胎儿的细胞对于母亲来说,是属于“哪里需要哪里去”的半成品,它们可以根据需要在母亲体内形成任何一类细胞。即使是许多物质都无法穿透的大脑内的屏障,胎儿的细胞也可以轻松穿越,从而进入到母亲的大脑内,变成母亲的神经细胞。
由于Y染色体上的基因大多是决定雄性性别的基因,因此有相当一部分是母亲体内所不具有的,而这种基因对于女性大脑的一些神经性疾病或许有着较好的防治效果。比如上面所说的59名遗体捐赠者中的33名患有老年痴呆症,这33名患者体内的Y染色体上的基因比另外26名捐赠者要明显少得多。事实上,女性罹患老年痴呆的机率本就比男性高出三分之一左右,或许Y染色体上的某些基因对于老年痴呆症有着天然的预防作用。而男性胎儿细胞中的这些基因转移到母亲大脑之后,新形成的神经细胞便拥有了这种功能,从而使自己的母亲减少了患病的机率。
不过胎儿遗留在母体中的细胞数量终归有限,科学家们也在研究如何直接将胚胎干细胞注射进人体内以达到辅助治疗的目的。相信在不久以后,能享受到Y染色体由内而外呵护的,就不再仅仅是那些怀了男宝宝的母亲了。
由这个发现可知,Y染色体不只起到控制性别的作用,而且还天然就具有保护女性的使命,因此,带有雄性基因的染色体是不会消失的。