1100万年后,决定人类性别的Y染色体将消失,那时人类会怎么样?

1100万年后,决定人类性别的Y染色体将消失,那时人类会怎么样?
2023年06月05日 23:26 怪罗科普

人类男性的Y染色体正在消失似乎已经不是什么秘密了,然而众所周知,人类和许多哺乳动物一样,是由Y染色体来决定性别了。

那么问题就来了,如果Y染色体完全消失的话,对人类来说意味着什么?性别消失?还是会有更奇妙的事情发生?

为什么说Y染色体正在消失?

关于Y染色体如何决定性别的,现在已经非常清楚了,1990年的时候,科学家确定了Y染色体上的一些特殊基因——被命名为 SRY基因(Y上的性别区域)。

SRY基因是一种转录因子,在受孕后大约 12 周的时候,它会启动其他调节睾丸发育的基因促使睾丸发育,然后胚胎睾丸产生雄性激素,并确保胎儿发育成男孩。

虽然Y染色体在性别决定这点上有着不可或缺的作用,但是整条Y染色体对其它性状的影响,可以说是微乎其微。

图:人类的性染色体基因情况

因为其同源染色体——X染色体拥有1000多个基因,而Y染色体实际上只有45个基因,以及大量的非编码DNA(一些简单重复没啥实际作用的 DNA)。

对于大部分哺乳动物而言,在性别决定方面基本一致,都是由Y染色体上 SRY基因决定的,而且Y染色体现状也基本一致——携带的基因很少。

不过,有两种哺乳动物除外。

第一种就是像鸭嘴兽这样原始的哺乳动物。

鸭嘴兽虽然已经进化到用母乳哺育后代,但是它们没有胎盘,也没有育儿袋,而是像爬行动物一样是卵生的。

通过观察鸭嘴兽的遗传信息发现,它们也不是单一的XY染色体决定性别,实际上他们拥有多条X和Y染色体,共同决定了鸭嘴兽的性别,在脊椎动物中独一无二。

除此之外,鸭嘴兽的XY染色体也并不像其它哺乳动物那样十分“不对等”,在鸭嘴兽的细胞中,XY染色体更像是一对普通的同源染色体,携带的基因种类和数量基本一致。

从鸭嘴兽的例子中,科学家推测出两个可能,第一个就是单一决定性别Y染色体是在哺乳动物出现之后才出现的,第二个则是它最初应该也是一条正常的染色体,和现在的X染色体应该基本一样

图:地球陆地现存几种动物分离时间

鸭嘴兽和现存的其它哺乳动物的祖先在大约1.66亿年前开始分道扬镳,彼此演化,一些科学家就是以这个时间计算出人类Y染色体的“退化”速度的。

大约就是平均每100万年丢失4.6个基因,那么剩下的45个基因,差不多就是还有1000万年,这可能就是人类Y染色体的寿命了。

不过,很明显这种计算方法十分粗糙,所以人类的Y染色体具体还能存在多少时间有许多争议——现在我找到的数据来看,从几千年到永远不会消失的说法都有

虽然Y染色体永远不会消失的结论也有很多人相信,但更多人还是相信它确实会消失的,毕竟几乎所有哺乳动物的Y染色体确实有这种潜质。

如果没有Y染色体的话,意味着男性将消失,而哺乳动物无法通过所谓的孤雌生殖用自己的基因直接产生后代——因为至少有30个“印记基因”必须来自雄性。

那么这是否意味着,包括人类在内的许多哺乳动物最终结局就是灭亡于“雄性消失”呢?

好吧,好消息是这样的事情可能不会发生,因为自然界已经有哺乳动物的Y染色体完全消失了,但是它们并没有灭绝。

这些失去Y染色体的哺乳动物就是我们前面提到的第二种不使用XY性别决定系统的哺乳动物。

奄美刺鼠©ASATO KUROIWA

失去Y染色体会怎么样?

目前已知有两种哺乳动物是真的没有Y染色体,一种是在日本奄美大岛发现的奄美刺鼠 ( Tokudaia osimensis ) ,另一种是东欧的东部田鼠( Ellobius tancrei )。

这两种哺乳动物的雌性和雄性都只有一条X染色体,这条曾经的“性染色体”没有与自己配对的染色体,以单一形式存在,但是动物依然出现了雌性和雄性。

很多人可能好奇,缺少一条染色体它们怎么还能正常活下来。

其实这是正常的,特别是像Y染色体这种本身就没几个基因的,能决定的东西有限,真正奇怪的是他们怎么还能有雌雄之分。

其实,在人类中确实存在拥有XX染色体是男性的情况,也存在XY确实是女性的,这个被称为性反转综合征

性反转综合征比想象得要多许多,就拿XX男性来说,大约是每2万人中就有一人是这样的。

在人类中,之所以不需要Y染色体也能出现男性,其实原因特别简单,就是因为Y染色上的 SRY基因在减数分裂的时候转移到其它染色体上了。

只要有SRY基因,它就能激活睾丸的发育,自然就出现雄性,但是我们前面提到的两种动物,它们没有Y染色,也没有SRY基因

现在没人知道它们是如何发育出性别的,这依然是个谜,不过这两个例子可以告诉我们,哺乳动物的结局没那么可悲。

日本的科研团队对奄美刺鼠进行了很长时间的研究,也完成了基因测序,虽然他们并没有发现任何雄性独有的变异,但是他们声称发现了一个比较有趣的事实,那就是奄美刺鼠3号染色体的两个副本之一有一个重复区域,就在SOX9基因旁边。

我们前面提到过SRY基因是激活了其它基因才最终导致睾丸发育的,而它激活的途径就是开始于SOX9基因。

东部田鼠

这个变异很可能就是奄美刺鼠在没有SOX9基因的情况下,依然出现了性别的原因所在,因此他们把3号染色体定义为 proto-X 和 proto-Y(原始XY染色)。

奄美刺鼠的3号染色体能不能成为新的性染色体需要更多的研究去证实,但如果是这样的话,那么这对染色体可能会再次经历之前XY的过程——Y染色体不停减短。

人类可能也会经历这个过程,大约1000万年后,或许人类种群中的一部Y染色体完全消失,只剩下一个X染色体继续繁衍。

你可能还会好奇剩下的那个一个X染色体,其结果会怎么样?

或许有两种可能,一个是它要么也逐渐消失,因为没有配对的染色体,随着时间推移它的突变量会快速积累,这不利于生存,如果种群没法将其剔除的话,等待它们的可能只有灭绝。

北部鼹鼠

另外一种可能是出现了一条与之配对的染色体,就像现在东部田鼠的近亲——北部鼹鼠一样,它们也是没有Y染色体的,但是它们的雌雄都有XX染色体。

当然,这些都只是猜测,毕竟人类的Y染色体消失与否,都还存在很大争议,就短期上来看,确实没有找到有力证据表明它存在一些不稳定,会让它继续“退化”。

不过无论结局如何,这都是一个漫长的过程,漫长到那时候的物种和现在的,在遗传上存在巨大的差异,只能划分为不同物种。

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