| 導(dǎo)語 |
澳大利亞拉籌伯大學(xué)（La Trobe University）詹妮弗·格拉芙（Jennifer Graves）教授表示，根據(jù)Y染色體每百萬年減少10個(gè)基因，以此類推，不需要500萬年，Y染色體就不復(fù)存在。實(shí)際上，已有三種哺乳動(dòng)物的Y染色體在進(jìn)化過程中丟失，人類是否會(huì)重蹈它們的覆轍？
文 | 葉水送
盡管在過去的兩百年時(shí)間里，全球男性平均身高增長了15cm左右，然而決定男性性別的Y染色體長度著實(shí)在不斷縮短，這一陰霾在很多男性的心中揮之不去。早在1600多萬年前，X和Y染色體擁有共同的來源，各自擁有1669個(gè)基因，而現(xiàn)在Y染色體只剩45個(gè)有效基因，60萬個(gè)堿基對，其長度僅為X染色體的1/3。
Y染色體未來是否會(huì)消失？它的消失是否意味著男性從這個(gè)星球上滅絕？
關(guān)心這個(gè)問題并不只有男性，女性同樣感興趣，因?yàn)橐坏┠行韵?，殃及則是全人類。盡管支持Y染色體消失的觀點(diǎn)，已被很多來自脊椎動(dòng)物的研究所證實(shí)，不過這也許有些過慮了，至少我們以及子子孫孫的有生之年，不會(huì)見到這令全球男性輾轉(zhuǎn)反側(cè)的艱難時(shí)刻。然而從科學(xué)角度上來看，Y染色體的確變短了。
| 越來越短的Y染色體 |
X與Y染色體有高度特異性，擁有特殊的基因。美國遺傳學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主Hermann Muller在1914年就指出，性染色體均來自常染色體，因?yàn)閅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。X、Y染色體共同決定了人類以及其他哺乳動(dòng)物的性別。
以人為例，當(dāng)你的父母都給你X染色體時(shí)，后代會(huì)表現(xiàn)出女性特征，當(dāng)你的父母分別給你Y和X染色體時(shí)，后代則會(huì)表現(xiàn)出男性特征。不過它們也會(huì)出現(xiàn)配對錯(cuò)誤的時(shí)候，例如當(dāng)出現(xiàn)XXX、XXY或是XYY時(shí)，這些由性染色體引起的錯(cuò)配不僅導(dǎo)致性別混亂，而且還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的疾病。除了錯(cuò)配會(huì)導(dǎo)致性別混亂外，Y染色體的消失，也有可能會(huì)造成男性或雄性動(dòng)物消失。它帶來的負(fù)面影響，不亞于在男性或雄性動(dòng)物群體中引爆一顆原子彈。
10月24日，在國際基因組學(xué)大會(huì)上，澳大利亞拉籌伯大學(xué)（La Trobe University）分子科學(xué)研究所（Institute for Molecular Science）詹妮弗·格拉芙（Jennifer Graves）教授表示，Y染色體450萬年后可能會(huì)徹底消失。這一觀點(diǎn)的依據(jù)是根據(jù)Y染色體每百萬年減少10個(gè)基因，以此類推，不需要500萬年，Y染色體就不復(fù)存在。Graves教授是性染色體研究領(lǐng)域一位炙手可熱的科學(xué)大家。她不僅研究人類的性染色體，同時(shí)也研究其他動(dòng)物的性染色體。
正如前文所述，Y染色體原本與X染色體一樣擁有上千個(gè)基因，但是隨著時(shí)間流逝，Y染色體越來越特異化，其上面的基因不斷丟失，現(xiàn)在不足50個(gè)基因。
不過也有些研究令男性重獲信心，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在過去很長的一段時(shí)間里，Y染色體相對穩(wěn)定，并沒有預(yù)期的那樣一直在變短。很有可能的原因是，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(fā)揮作用，自然選擇保留了這些基因。Y染色體是否會(huì)在450萬年后消失，目前的預(yù)測模型可能并不準(zhǔn)確。
盡管科學(xué)家1905年就已發(fā)現(xiàn)了Y染色體，但性別決定基因SRY是在85年后，也就是1990年才被發(fā)現(xiàn)的，至此研究者才解開決定人類或哺乳動(dòng)物性別的關(guān)鍵基因之謎。研究者發(fā)現(xiàn)，SRY基因一旦缺失，決定男性特征的睪丸就不會(huì)發(fā)育。
在鳥類中，這個(gè)關(guān)鍵基因?yàn)镈MRT1，它存在于Z性染色體上，當(dāng)Z染色體成對出現(xiàn)時(shí)，才會(huì)表現(xiàn)雄性特征。該基因在雞胚雌雄性腺中表達(dá)量不同，即在雄性性腺中的表達(dá)量約是雌性性腺中表達(dá)量的2倍。對于鳥類來說，它們也同樣面臨性別危機(jī)，只不過是決定雌性性別的W染色體在不斷縮小。
相比較其他高等脊椎動(dòng)物的性別決定基因DMRT1來說，SRY基因出現(xiàn)的時(shí)間不算長，例如黑猩猩的Y染色體與人類的Y染色體相比只有30%的差異，但SRY基因比DMRT1基因衰退得更快。
Y染色體丟失了怎么辦？事實(shí)上，Y染色體上除了決定性別的基因SRY外，其他基因并非毫無作用。根據(jù)一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，Y染色體上有18個(gè)基因參與了整個(gè)基因組的表達(dá)調(diào)控，所以Y染色體消失，不僅引起性別的缺失，同樣也會(huì)引起整個(gè)哺乳動(dòng)物群體生長發(fā)育出現(xiàn)問題。
| 氣候變化下的性別危機(jī) |
與哺乳動(dòng)物以及鳥類不同的是，我們這個(gè)星球上，還生活著大量的變溫動(dòng)物，它們曾憑借龐大的種群數(shù)量以及驚人的身軀統(tǒng)治地球數(shù)億年，不過對溫度變化的不適應(yīng)，成為了它們走向滅絕之路的阿碦琉斯之踵。
盡管地球上現(xiàn)存的變溫動(dòng)物，仍很好地適應(yīng)外界不斷變化的環(huán)境，但是在氣候變化的影響下，它們的生存危機(jī)日益凸顯。這些動(dòng)物有爬行動(dòng)物、兩棲動(dòng)物以及魚類。決定它們性別的不僅僅是遺傳因素，環(huán)境或者具體來說溫度，也會(huì)有影響。
它們并不是嚴(yán)格的性別執(zhí)行者，在不同溫度條件下，它們會(huì)呈現(xiàn)出不同的性別特征。在當(dāng)前全球氣候變暖的情況下，極端溫度條件會(huì)導(dǎo)致這些動(dòng)物類群性別比例失衡越來越嚴(yán)重，甚至最終導(dǎo)致整個(gè)物種的滅亡。
雖然在漫長的進(jìn)化過程中，這些變溫動(dòng)物對溫度有很好的適應(yīng)機(jī)制，從而避免因極端溫度帶來的性別比例失衡，但在過去的兩百年里，全球平均氣溫上升0.6-08攝氏度，局部地區(qū)溫度變化則遠(yuǎn)超這一水平。如果再加上極端天氣影響，氣溫對物種性別的影響，已不再是實(shí)驗(yàn)室模擬的溫度條件。大自然已在全球范圍悄悄擰開增加培育萬物保溫箱的溫度，這將會(huì)持續(xù)很長的時(shí)間。按照目前的碳排放標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)，到本世紀(jì)末，全球平均氣溫會(huì)上升1℃~4℃。
來自澳大利亞的一組研究人員對生活在澳大利亞中部地區(qū)的一種普通的蜥蜴——鬃獅蜥（Pogona vitticeps）進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)它們極端溫度條件下性別可在一代內(nèi)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。
研究人員把它們放在模擬極端溫度的培養(yǎng)箱發(fā)現(xiàn)，這一物種在22至32℃的時(shí)候，性別比例并沒有影響，雌雄比例為1：1，當(dāng)溫度上升至34至37℃的時(shí)候，性別比例就會(huì)失衡，此時(shí)雌性個(gè)體數(shù)量增多，雄性個(gè)體減少，盡管部分鬃獅蜥攜帶雄性個(gè)體的遺傳基因，但是在高溫環(huán)境下，它們會(huì)發(fā)育成雌性，出現(xiàn)卵巢發(fā)育、雄性特征逐漸消失的現(xiàn)象。
令研究者驚訝的是，性染色體型為ZZ的雄性鬃獅蜥個(gè)體，還可與人工誘導(dǎo)的性染色體型為ZZ的雌性個(gè)體，不僅在表型上毫無二致，而且它們還可進(jìn)行交配，繁殖的后代全為雄性，決定雌性的W染色體在一代內(nèi)就消失殆盡。如果未來極端溫度持續(xù)，這一物種的W染色體很有可能會(huì)消失，由此帶來的性別比例失衡，可能會(huì)導(dǎo)致這一物種消失或滅絕。
| Y染色體消失了怎么辦 |
對于哺乳動(dòng)物來說，Y染色體消失，意味著雄性個(gè)體，乃至于整個(gè)物種的滅絕。有沒有Y染色體消失，物種繼續(xù)存活的案例呢？鼴形田鼠（Ellobius lutescens）以及日本的兩種棘鼠 Tokudaia osimensis 和 Tokudaia muenninki就是典型的案例，它們的Y染色體完全消失，但是它們?nèi)杂写菩壑畡e，也許這會(huì)讓人類重獲信心。
例如棘鼠在進(jìn)化過程中，Y染色體不經(jīng)意間丟失了，決定性別的基因也消失了，但這一物種其第二號(hào)染色體的基因CBX2發(fā)揮了決定雄性性別的作用，所以盡管它們的性染色體型為XO，但是仍能表現(xiàn)出雄性特征來。
如果人類不會(huì)因?yàn)樾詣e失衡而招致滅絕的話，那么其他的染色體或基因會(huì)進(jìn)化出來，從而決定人類的性別。或許在Y染色體完全消失，SRY基因丟失之后，這一基因或者幾個(gè)基因共同決定人類性別。只不過那時(shí)候，人類是否還是人類？
參考文獻(xiàn)
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5. Graves JAM. Sex Chromosome Specialization and Degeneration in Mammals. Cell, 2006.
6. 楊仙榮，王美琴，李少華. 人類 Y 染色體的演化. 遺傳, 2014.
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