Роль половых хромосом в эволюции млекопитающих: как изменения хромосом могли приводить к видообразованию

Согласно новой гипотезе, радикальные изменения половых хромосом могли напрямую способствовать разделению основных линий млекопитающих, создавая репродуктивные барьеры.

Стабильность и изменения половых хромосом

У плацентарных млекопитающих (включая человека) пол определяется парой хромосом XY (ген SRY на Y). Однако сравнение половых хромосом трёх основных групп млекопитающих показывает, что в их эволюции произошло два крупных переворота:

  1. Расхождение однопроходных (утконос, ехидна) от остальных ~190 млн лет назад.
  2. Расхождение сумчатых от плацентарных ~105 млн лет назад.

У однопроходных странные множественные половые хромосомы, не связанные с человеческими XY, но родственные птичьим ZW. Наша XY-пара у них представлена обычной аутосомой. Это означает, что система SRY/XY довольно молода и возникла уже после отделения однопроходных.

Эволюционный механизм: "война" половых генов

Половые хромосомы эволюционируют особым образом:

  • Сначала это обычные аутосомы.
  • Появление нового полопределяющего гена (например, SRY) на одной из них запускает быструю деградацию этой хромосомы (как у человеческой Y).
  • Когда старая система разрушается, её может сменить новая. Это опасно: взаимодействие старых и новых систем определения пола у гибридов может вызывать:
    • Интерсексуальное развитие ("война" мужского Y и женского W).
    • Тяжёлое бесплодие из-за проблем с дозировкой генов или слияния хромосом.

Такой барьер бесплодия может репродуктивно изолировать популяции с разными системами и способствовать видообразованию.

Подтверждения гипотезы

  1. У млекопитающих смена половых хромосом происходила редко, и каждая чётко коррелирует с крупным эволюционным расхождением.
  2. Современные примеры: У двух линий грызунов в Японии и Восточной Европе Y-хромосома полностью исчезла, а SRY заменён другим геном на другой хромосоме. В каждой из этих линий без-Y грызуны недавно дивергировали в три вида.

Будущее человеческой Y-хромосомы

Приматия Y-хромосома стабильнее, чем у грызунов, но продолжает деградировать. При текущей скорости она может исчезнуть примерно через 4.6 млн лет. Если она будет заменена новой системой, это потенциально может запустить новый видообразовательный процесс среди гоминид.