男同胞鬆口氣：Y染色體「力挺到底」
文章來源：中國科學報
作者 | 路憶南
在2億多年的進化過程中，Y染色體已經大大縮小了。因此，研究人員更習慣用「無用」這個詞描述它。不過，「無用」並不等於不存在，儘管非哺乳類脊椎動物的性染色體經歷了相當大的進化更替。8月6日發表在《遺傳學趨勢》雜誌上的一篇論文講述了一個名為「持久Y假說」的新理論，該理論解釋了為什麼Y染色體可能比最初出現時更有恢復力。
「人們普遍認為，Y染色體在性別決定和精子產生方面具有重要功能，因此不會消失。但如果Y染色體轉移到基因組的其他地方，就意味著它的消亡。」論文合著者、澳大利亞悉尼新南威爾士大學教授 Paul Waters說，「然而，我們認為，Y染色體的未來是安全的，因為它攜帶著對成功進行男性減數分裂至關重要的『劊子手』基因，而且與Y染色體上的其他基因不同，這些『劊子手』基因是自我調節的。」
在減數分裂期間，有性繁殖的生物體形成單倍體配子（卵子和精子），每個配子只包含每個染色體的一個副本。它們通過一輪基因組複製，以及連續兩輪細胞分裂來完成這一過程。這個減數分裂過程被嚴格控制，以避免不育和染色體異常。
減數分裂的一個步驟需要在一個特定窗口內同時沉默X和Y染色體。「重要的是，Y染色體帶有調控這一過程的基因，這一特徵多年來已經為人所知。」西班牙巴塞羅那自治大學教授、論文合著者Aurora Ruiz-Herrera說，「我們相信攜帶這些基因是保護Y染色體免於滅絕的原因。調節沉默過程的基因——Zfy基因，被稱為『劊子手』基因。在減數分裂期間，當這些基因在錯誤的時間和位置被啟動時，它們就會對精子細胞產生毒性，並影響精子細胞的發育。它們實際上扮演著自己的『法官』『陪審團』和『劊子手』的角色，通過這樣做保護Y染色體不會消失。」
除了少數幾種哺乳動物，幾乎所有的哺乳動物都有Y染色體。Y染色體重要貢獻的理解來自對極少數不遵守這項規則的哺乳動物的研究——例如，少數種類的嚙齒動物。「我一直堅信，比較不尋常系統可以為其他系統提供信息。」Waters說，「確定罕見Y染色體丟失的共同先決條件，使我們能夠建立Y染色體如何在大多數物種中存在的假設。」
在新冠肺炎大流行期間，Waters與Ruiz-Herrera的合作開始結出果實。「今年早些時候，我們提出了一項撥款申請，以研究減數分裂期間X染色體沉默。」Waters說，「實驗室關閉後，我們決定把討論寫成一篇評論文章。我們不知道會偶然發現這樣一種直觀的機制解釋為什麼哺乳動物的Y染色體在大多數物種中存在。」接下來，研究人員計划進一步研究「劊子手」基因是如何進化的，並從進化和功能的角度研究它們是如何被調節的。
「哺乳動物Y染色體已經被視為男子氣概的象徵，不僅在大眾文化中，在科學界也是如此。」Ruiz-Herrera說，「儘管如此，許多人預計，只要有足夠的時間，它最終將會消失。然而，我們認為Y染色體可以逃脫這種命運。所以我們的男同胞可以鬆一口氣了：Y染色體會堅持下去的！」
