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未來男性或消失?Y染色體500萬年後恐不復存在

據國外媒體報道,自人類誕生以來,男人便在決定後代性別中扮演了重要角色。一半的精子中都攜帶有Y染色體,正是它們決定了後代將是男是女。如果存在Y染色體,則後代為男性;而如果缺少Y染色體,則後代為女性。

如今科學家認為,Y染色體也許不到500萬年便會消失殆盡,導致男性的未來岌岌可危。

肯特大學的彼得·埃里斯博士(Dr Peter Ellis)與達倫·格里芬(Darren Griffin)在一篇文章中探討了這一基因變化可能產生的影響。

Y染色體也許是「男子氣概」的標誌,然而我們現在越來越清楚,該染色體絲毫不強韌耐久。儘管它攜帶著「終極切換」基因SRY,能夠決定胚胎將發育成男性(XY)還是女性(XX),但攜帶的其它基因很少,並且它是唯一一條對生命而言並非必需的染色體。畢竟女性體內一條Y染色體都沒有,但毫無問題。

男性的性染色體為XY,女性則為XX。雖然Y染色體對決定後代性別起到了關鍵作用,但對其它生命功能則並非不可或缺,因此日積月累逐漸退化、體積也不斷縮小。

不僅如此,Y染色體還在迅速退化。因此女性擁有兩條完全正常的X染色體,男性則只有一條X染色體,以及一條逐漸萎縮的Y染色體。按照目前的退化速度,Y染色體再過460萬年便會徹底消失。

這聽上去似乎還很長,但考慮到地球自出現生命以來已經過了35億年,500萬年便不過彈指一瞬間。

Y染色體也並非一開始就這麼凄慘。回到1.66億年前,即哺乳動物剛剛出現的時候,那時的情況可謂全然不同。早期的「原型Y染色體」與X染色體大小相同,攜帶的基因也完全一致。但Y染色體存在一項本質缺陷。其它染色體在每個細胞中均成對存在,而Y染色體則不然,每個細胞中只有一條,只能從父親傳給兒子。

這就意味著Y染色體無法進行基因重組,因此無法杜絕有害的基因突變。這樣一來,Y染色體便會逐漸退化,最終徹底從基因組中退出。

Y染色體為性染色體之一,負責決定後代性別,但它的體積正不斷縮小,未來甚至有消失的可能。

不過近期研究顯示,Y染色體已經形成了某些有效機制,能夠減緩基因損失的速度。

例如,近期在丹麥開展的一項研究對62名男性Y染色體進行測序後發現,Y染色體存在大規模結構重組現象,促進了「基因擴增」(gene amplification)的發生,即通過基因的多次複製增強精子功能、緩解基因損失。

該研究還顯示,Y染色體形成了不同尋常的「迴文結構」(正序與倒序讀起來相同),這也有助於阻止其進一步退化。

他們在Y染色體的迴文序列中發現了大量「基因轉換事件」,相當於以一個完好的「後備」基因為模板,通過「複製粘貼」修復受損基因。

針對其它物種的研究顯示(哺乳動物和部分其它物種也擁有Y染色體),越來越多的證據說明,Y染色體的基因擴增已經成為了一種普遍現象。擴增後的基因對精子的產生和調節後代性別比例起到了關鍵作用,至少在嚙齒動物中的確如此。

研究人員在近日發表在《分子生物學與進化》上的一篇論文中列舉了相關證據,指出小鼠細胞中基因份數的增多是自然選擇的結果。

至於Y染色體是否真的會消失,科學界人士就像英國脫歐一樣,也分成了兩派。認為Y染色體不會消失的一派指出,該染色體的防衛機制效果突出,能夠拯救Y染色體。但另一派則認為,這隻能讓Y染色體暫時扒在懸崖邊緣苟延殘喘,卻不能扭轉其終將掉落懸崖的命運。

日本棘鼠和鼴鼠已經完全喪失了Y染色體,並稱Y染色體損失或創造基因的過程必將導致生育問題,而這反過來會促進全新物種的誕生。

目前,兩派仍相持不下。

「消失派」的領軍人物、澳大利亞拉籌伯大學的珍妮·格雷夫斯(Jenny Graves)表示,從長遠來看,Y染色體必將消亡,即便能堅持得比預想中稍久一點,也終究難逃此劫。

她在2016年發表的一篇論文中指出,日本棘鼠(Japanese spiny rats )和鼴鼠已經完全喪失了Y染色體,並稱Y染色體損失或創造基因的過程必將導致生育問題,而這反過來會促進全新物種的誕生。

不過,就算人類Y染色體真的消失了,也並不意味著男性將從此不復存在。即使在已經完全喪失Y染色體的物種中,也需要雄性和雌性共同繁殖後代。只不過負責決定性別的SRY基因轉移到了另一條染色體中,因此這些物種無需Y染色體也能產生雄性後代。

然而,由於這種新染色體與Y染色體一樣、均缺乏基因重組機制,最終仍將重蹈覆轍,像Y染色體一樣不斷退化。

不過人類的有趣之處在於,雖然正常的人類生殖過程需要Y染色體,但如果採用輔助生殖手段,Y染色體中的許多基因便可有可無了。這意味著基因工程很快便能取代Y染色體的基因功能,使女同性戀或無法生育的男性也能擁有自己的後代。

然而,就算今後每個人都能通過這種方式受孕,有生育能力的人仍將主要通過自然方式繁殖後代。

雖然這一研究領域備受爭議,但目前無須擔心。畢竟我們連Y染色體是否真的會消失都尚不清楚。並且就如前文所說,即使Y染色體消失,我們照樣需要男性來完成正常的生育過程。有些人設想未來的人類社會會像「家畜繁殖場」一樣,由少數「幸運」的雄性承擔「繁殖大任」。但這種情況肯定不會發生。不管怎麼說,接下來的460萬年將大事頻發,遠比這件事緊迫得多。

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