Y-хромосомы человека и шимпанзе эволюционируют быстрее, чем ожидалось

Новые данные показывают, что Y-хромосома эволюционирует быстро, постоянно обновляясь, что опровергает распространённую теорию о её медленной деградации или стагнации.

Проведя первое всестороннее межвидовое сравнение Y-хромосом, исследователи из Whitehead Institute обнаружили значительные различия в генетических последовательностях Y-хромосом человека и шимпанзе. Это указывает на то, что за 6 миллионов лет с момента расхождения видов эти хромосомы эволюционировали быстрее, чем остальные части их геномов. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Самые быстрые изменения в части, отвечающей за производство спермы

"Область Y-хромосомы, которая эволюционирует быстрее всего, — это часть, играющая роль в производстве спермы", — говорит Дженнифер Хьюз, первый автор статьи в Nature. Остальная часть Y-хромосомы эволюционирует скорее как остальной геном, только немного быстрее.

Неожиданные различия вместо ожидаемого сходства

Y-хромосома шимпанзе стала лишь второй, полностью секвенированной Y-хромосомой (после человеческой, секвенированной в 2003 году). Сравнение показало, что хромосомы сильно различаются по структуре и генному составу. Например, Y-хромосома шимпанзе потеряла от одной трети до половины генов, присутствующих на человеческой Y-хромосоме.

"Это не только распад или потеря генов. Изменения в Y-хромосоме подобны постоянному ремонту в доме", — объясняет Дэвид Пейдж, директор лаборатории.

Возможные причины ускоренной эволюции

Исследователи предполагают, что расхождение в эволюции Y-хромосом может быть связано с особенностями самой хромосомы и различиями в брачном поведении.

• У шимпанзе несколько самцов могут спариваться с одной самкой, что создаёт интенсивную конкуренцию спермы.
• Гены, улучшающие производство спермы и повышающие репродуктивный успех, могут подвергаться сильному давлению отбора.
• Y-хромосома не имеет парной хромосомы для рекомбинации (обмена генами), поэтому эволюция рассматривает её как единое целое. Преимущество в виде улучшенного производства спермы могло перевесить недостатки от потери других генов или менее удачных их вариантов.

Для проверки этой гипотезы в отношении других млекопитающих лаборатория Пейджа и Genome Center при Washington University приступили к секвенированию Y-хромосом нескольких других видов.