如果460萬年后Y染色體真的消失了，人類會變成孤雌生殖嗎？

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男女比例失衡的論調(diào)一度引起了不少男性的焦慮，在這種大環(huán)境下，高校性別比也成了被調(diào)侃的對象。

曾有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明男性比女性多了近3000萬人，當(dāng)然考慮到兩性不同的適婚年齡以及各種復(fù)雜的因素，這個(gè)數(shù)據(jù)并不能代表最后的光棍人數(shù)，但比單身更可怕的是，與男性同胞緊密相關(guān)的Y染色體似乎正在慢慢退化消失。

我們知道人類體細(xì)胞中有23對染色體，其中22對是常染色體，還有1對是性染色體，即X染色體與Y染色體，這決定了我們的性別。

常染色體的形態(tài)、大小基本相同，而且性質(zhì)也相似，于是兩兩之間可以很好地配對，但是X染色體和Y染色體在形態(tài)和功能上則有很大的區(qū)別。

男性體內(nèi)23對染色體

一般來說，女性擁有兩個(gè)完全正常的X染色體，而男性擁有的則是一個(gè)正常的X染色體和一個(gè)萎縮的Y染色體。我們可以簡單地認(rèn)為，Y染色體決定了一個(gè)人是否成為男人。

不同于頂天立地的男子形象，人類的Y染色體十分短小精悍。而且有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Y染色體已經(jīng)在快速地退化，如果繼續(xù)保持這樣的退化率，Y染色體會在460萬年后完全消失。

這個(gè)時(shí)間聽起來似乎很長，但地球上的生命其實(shí)已經(jīng)存在35億年了。于是我們不得不去思考這樣一個(gè)殘酷的事實(shí)：如果Y染色體最后消失了，世界上就沒有男人了嗎？一切要從Y染色體的功能和起源說起。

1902年麥克朗在直翅目昆蟲中首次發(fā)現(xiàn)性染色體后，性別決定才和性染色體聯(lián)系了起來。不過直到1990年，辛克萊（Sinclair）等人才發(fā)現(xiàn)了Y染色體性別決定區(qū)（SRY）。

這是存在于人體Y染色體短臂末端上的一段基因片段，是決定男性睪丸發(fā)育的主要基因。

SRY的蛋白質(zhì)產(chǎn)物會影響另一個(gè)叫做Sox9的基因表達(dá)，進(jìn)而使個(gè)體發(fā)育為男性。2018年研究人員在即將性別分化的小鼠胚胎中，定位和敲除掉Sox9的增強(qiáng)子，使Sox9不表達(dá)，結(jié)果顯示XY小鼠永遠(yuǎn)不會變成雄性，而是維持雌性。

由此可見XY染色體攜帶者之所以能分化成男性，完全仰仗Sox9基因蛋白引導(dǎo)XY染色體攜帶者的睪丸發(fā)育，而SPY可以看作是決定性別遺傳的主開關(guān)。

XY染色體攜帶者可能是女性，反過來XX染色體攜帶者其實(shí)也有可能成為男性。在減數(shù)分裂過程中，Y染色體有時(shí)候會和X染色體發(fā)生互換，如果SRY恰巧身處其中，就有可能導(dǎo)致這種情況。

SRY的發(fā)現(xiàn)讓人們了解了X和Y是如何進(jìn)化的，目前普遍認(rèn)為性染色體是由相同的常染色體演變而來的。Sox3基因原本位于遠(yuǎn)古哺乳動物祖先的一對常染色體上，啟動子序列驅(qū)動Sox3在精子前體和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的表達(dá)。

之后一條染色體上的Sox3被一個(gè)驅(qū)動未分化性腺（一種可以發(fā)育成卵巢或睪丸的組織）表達(dá)的序列所取代，形成了SRY來指導(dǎo)睪丸的發(fā)育。隨著時(shí)間的推移，這條染色體上男性發(fā)育不需要的基因被降解，于是產(chǎn)生了Y染色體，而擁有本來 SOX3 的那條染色體，現(xiàn)在成為了X染色體。

相對于整個(gè)生命的演進(jìn)，性染色體其實(shí)仍然比較年輕。X染色體和Y染色體早前一度被認(rèn)為已經(jīng)向不同方向演化了3億年。但對鴨嘴獸基因組測序的研究表明，XY性別決定系統(tǒng)可能在大約1.66億年以前才出現(xiàn)，是在單孔目動物從其他哺乳動物中分離出來開始的。

目前大部分哺乳動物的性別，包括胎盤類和有袋類，是由XY性別決定系統(tǒng)決定的，但大多數(shù)的變溫脊椎動物體內(nèi)并沒有性染色體。

我們小時(shí)候被告知鱷魚的性別是由溫度決定的時(shí)候，一定感到十分驚訝，事實(shí)上它們的性別是由外界環(huán)境而不是個(gè)體基因型決定的。當(dāng)然有一些類群已經(jīng)分化了性染色體，比如蛇類的ZW性別決定系統(tǒng)，這和鳥類的性別決定類似。

作為最低等的哺乳動物，看上去既像爬行動物又像哺乳動物，還像鳥類的單孔目自然是是確定XY染色體如何進(jìn)化的理想選擇。

鴨嘴獸

與大部分哺乳動物不同，鴨嘴獸有10條性染色體，其中雄性鴨嘴獸有5條X和5條Y染色體，而雌性鴨嘴獸有10條X染色體，這十條染色體通過細(xì)胞分裂時(shí)的9個(gè)擬常染色體區(qū)域連接在一起。

目前研究人員對鴨嘴獸的10條性染色體的基因內(nèi)容知之甚少，但現(xiàn)有的少數(shù)數(shù)據(jù)非常驚人。研究表明鴨嘴獸的X1染色體與哺乳動物X的染色體相似；而X5染色體含有鳥類性別決定基因DMRT1。

這意味著哺乳動物的X和Y染色體是在1.66億年前單孔目分化后由常染色體對進(jìn)化而來的，因此它們比之前認(rèn)為的要年輕1.45億年。這或許不是好事，因?yàn)榇嬖诘臅r(shí)間短了，意味著Y染色體退化的速度比原先估計(jì)得更快了。

最早期的Y染色體和X染色體大小一樣，而且含有所有相同的基因，但不同于常染色體，Y染色體只能作為單一的拷貝，從父親傳遞給兒子，更尷尬的是，Y染色體上的基因不能進(jìn)行基因重組。

X染色體（左）和Y染色體（右）

在每一代中發(fā)生的基因重組或許能幫助消除有害的基因突變，但X染色體和Y染色體之間的基因重組對生命體有害的，它會導(dǎo)致雄性丟失Y染色體上的必需基因，雌性則多出原本只會出現(xiàn)在Y染色體上的非必需基因甚至是有害基因。

由于無法得益于重組，導(dǎo)致Y染色體的基因則會隨著時(shí)間不斷退化，最終將會從基因組中消失。有研究表明，在幾億年的進(jìn)化過程中，X染色體保留了數(shù)百個(gè)基因，與此同時(shí)Y染色體似乎處于“進(jìn)化自由落體”狀態(tài)，只剩下七八十個(gè)基因。

這或許不是聳人聽聞，在幾種嚙齒動物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Y染色體完全消失的實(shí)例，如在鼴形田鼠的鼠類不論雄性或雌性的基因型皆為XO，而所有坦氏鼴形田鼠的基因型皆為XX。

鼴形田鼠

到目前為止，在其各自基因組中均未發(fā)現(xiàn)胎盤類保守的性別決定因子SRY，而是由第二號染色體的CBX2基因發(fā)揮了決定雄性性別的作用。

當(dāng)然在人類Y染色體是否會消失的問題上，也有“保留派”認(rèn)為，Y染色體的防御機(jī)制能夠?qū)ψ约哼M(jìn)行挽救，有研究表明Y染色體的基因丟失已經(jīng)停滯了0.25億年。

2010年麻省理工學(xué)院的研究人員在完成了對黑猩猩和人類Y染色體的詳細(xì)比較后發(fā)現(xiàn)，黑猩猩和人類Y染色體上的基因正在快速變化。

該研究的作者之一、麻省理工學(xué)院懷特黑德研究所主管戴維·佩奇（David Page）表示，Y染色體看起來是“我們基因組中最具進(jìn)化活力的部分”。

他們的研究表明，即使是一小部分基因也能進(jìn)行大量的進(jìn)化，“就好像Y染色體是一個(gè)不斷被改造的房子”。自從黑猩猩和人類從一個(gè)共同的祖先進(jìn)化而來之后的大約600萬年里，這種重塑一直在以驚人的速度進(jìn)行。

不過目前還不清楚這些基因變化到底完成了什么，但在黑猩猩身上，有證據(jù)表明這種改變增加了精子的產(chǎn)量。

現(xiàn)在再看我們開頭提出的問題，如果Y染色體消失了，男性也會隨之消失嗎？答案或許是否定的。

Y染色體確實(shí)很重要，除了SRY，還包含制造正常精子所必需的基因。不過Y染色體的退化可能導(dǎo)致其他染色體“接管”其原有基因，最終Y染色體完全消失，而新的性別決定系統(tǒng)將會誕生。

楊仙榮, 王美琴, 李少華. 人類Y染色體的演化[J]. 遺傳, 2014, 36(9): 849-856.

Veyrunes F, Waters PD. Bird-like sex chromosomes of platypus imply recent origin of mammal sex chromosomes. Genome Res. 2008 Jun;18(6):965-73.

Jon Hamilton.Human Male: Still A Work In Progress. NPR. 2010.1.13.

林以璇. 男人都是變性人？染色體XY 還是可能是女生！Heho健康. 2018.6.22.

Graves, J. Twenty-five years of the sex-determining gene. Nature 528, 343–344 (2015).

Darren Griffin, Peter Ellis. The Y chromosome is disappearing – so what will happen to men? 2018.1.18.

原標(biāo)題：《如果460萬年后Y染色體真的消失了，人類會變成孤雌生殖嗎？》

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