Y-хромосома исчезает: что будет с мужчинами?
Y-хромосома, несущая "главный ген" SRY, определяющий развитие эмбриона по мужскому (XY) или женскому (XX) типу, содержит очень мало других генов и является единственной хромосомой, не необходимой для жизни.
Она быстро дегенерирует: у женщин две нормальные X-хромосомы, а у мужчин — X и уменьшенная Y. При текущей скорости дегенерации Y-хромосома полностью исчезнет через 4.6 млн лет. Для сравнения: жизнь на Земле существует 3.5 млрд лет.
История дегенерации
166 млн лет назад у первых млекопитающих "прото-Y" хромосома была того же размера, что и X, и содержала те же гены. Однако Y-хромосома имеет фундаментальный недостаток: она присутствует в клетках только в одной копии (передается от отца к сыну). Это означает, что её гены не могут подвергаться генетической рекомбинации — "перетасовке", которая помогает устранять вредные мутации. Без рекомбинации гены на Y-хромосоме дегенерируют и в итоге теряются.
Механизмы защиты
Новые исследования показывают, что Y-хромосома выработала механизмы, чтобы замедлить потерю генов:
- Амплификация генов — приобретение множественных копий генов, способствующих здоровой функции сперматозоидов (исследование на 62 мужчинах, PLoS Genetics).
- Палиндромные последовательности (ДНК, которая читается одинаково в обоих направлениях) защищают от деградации. В них наблюдается высокая частота событий "конверсии генов" — процесса "копирования и вставки" для восстановления поврежденных генов с использованием неповрежденной резервной копии.
У других видов (млекопитающих, грызунов) амплификация генов Y-хромосомы также играет критическую роль в производстве спермы и регуляции соотношения полов потомства (Molecular Biology and Evolution).
Будущее Y-хромосомы: два лагеря
Научное сообщество разделено:
- "Остающиеся" считают, что защитные механизмы эффективно работают и спасают Y-хромосому.
- "Уходящие" (например, Дженни Грейвс из Университета Ла Троб) полагают, что Y-хромосома обречена в долгосрочной перспективе. Они указывают, что у японских колючих крыс и кротовых полёвок Y-хромосома уже полностью исчезла, а процессы потери/создания генов на Y ведут к проблемам с фертильностью и могут в итоге стимулировать образование новых видов.
Исчезновение мужчин?
Даже если Y-хромосома у людей исчезнет, это не обязательно означает исчезновение мужчин. У видов, уже потерявших Y-хромосому, самцы и самки по-прежнему необходимы для размножения. В этих случаях ген SRY перемещается на другую хромосому, которая затем начинает процесс дегенерации заново.
Репродукция будущего
Для нормального человеческого размножения Y-хромосома пока нужна, но многие её гены не обязательны при использовании вспомогательных репродуктивных технологий. Генная инженерия может вскоре заменить функцию генов Y-хромосомы, позволяя зачать ребенка однополым женским парам или бесплодным мужчинам. Однако маловероятно, что фертильные люди перестанут размножаться естественным путем.
Хотя это область активных генетических дебатов, беспокоиться не стоит. Ученые не знают, исчезнет ли Y-хромосома вообще. Даже если это произойдет, мужчины, скорее всего, все равно будут нужны для естественного воспроизводства. Сценарий, где несколько "счастливых" самцов станут отцами большинства детей, не предвидится. В любом случае, в ближайшие 4.6 млн лет у человечества будут гораздо более насущные проблемы.