生物學研究表明,人類的Y染色體最初和X染色體一樣擁有超過1400個基因,而目前Y染色體只有78個有效基因(能編碼蛋白質的基因),X染色體則擁有1098個有效基因,其中54個在Y染色體上存在等位基因,說明人類Y染色體的演化速度遠高于X染色體,而且在以每百萬年4~5個的速度失去基因。
Y染色體
人類擁有22對常染色體和一對性染色體,其中獨特的Y染色體決定了一個人的性別,XY為男性,XX為女性,X染色體和Y染色體具有高度特異性, 甚至Y染色體長度只有X染色體的三分之一。
兩者的基因差別更大,Y染色體中的78個基因,其中只有54個能在X染色體上找到等位基因,其余的24個基因處于非同源區段,也正是這幾個基因,決定了男性和女性的差異,賦予了男性更強壯的力量,以及不同于女性的身體結構。
Y染色體的表達能力比X染色體強很多,以至于哪怕生殖細胞在減速分裂時出錯,最終導致包含“XXY”的受精卵形成克氏綜合征,兩條X染色體的表達也不及一條Y染色體,其個體的外觀也將表現為男性。
Y染色體變短
關于Y染色體變短的說法,最初是在2002年,澳大利亞一位科學家在國際基因組學大會提出,他的研究表明,人類的Y染色體正在逐漸失去基因,按照目前的速度,大約400萬年后Y染色體將徹底消失。
人類基因組總共擁有30多億個堿基對,其中Y染色體擁有大約6000萬個堿基對,X染色體擁有1.5億個堿基對,每對常染色體中的基因都有相對應的等位基因,等位基因的存在可以有效降低有害的基因突變。
對于性染色體來說,由于各自都存在大量的非同源區段,這些基因在另外一條性染色體上沒有等位基因,所以這些基因一旦發生有害突變,后果是很嚴重的,比如男性的不育癥中,有大約30%是由于Y染色體微缺失造成的,又比如Y染色體長臂Yq11缺失將造成無精癥等等。
Y染色體徹底消失會怎么樣?
科學家已經有過相關的研究,Y染色體上決定雄性性別的基因叫做SRY基因(睪丸決定因子),哪怕是Y染色體徹底消失,只要人類還存在,其決定性別的SRY基因也不可能徹底消失,而是會轉移到其他染色體上,以其他方式影響著人類的性別。
在地球上的眾多生物中,目前已知有三種哺乳動物的Y染色體已經徹底消失,分別是鼴形田鼠、奄美刺鼠和沖繩刺鼠,這三種鼠類雖然沒有Y染色體,但是它們依舊有雌雄之分。
研究表明,在棘鼠的第二條染色體中,有一個獨特基因決定了性別,由于消失了一條染色體,它們的染色體總數變為了奇數,比如鼴形田鼠的染色體數只有17條,性染色體只有X沒有Y。
人類Y染色體的進化速度遠高于其他染色體,但是我們不必為Y染色體的消失而擔心,生物的進化只能是朝著有利方向進行,人類的染色體雖然存在變異,但是整體上是利大于弊的。
科學研究表明,人類的性染色體最早誕生于1.8億年前,然后X染色體和Y染色體朝著兩個方向演化;在大約500萬年前,人類祖先的兩條染色體融合成一條(2號染色體),人類最終擁有23對染色體,但是另外一個分支黑猩猩沒有這次融合,所以黑猩猩擁有24對染色體。
染色體變異在生物中是很常見的,因為DNA在復制時避免不了出錯,對于人類的Y染色體來說,擁有6000萬個堿基對,即便在兩代之間,也有大約600個堿基對被重寫,這當中,有些變異可能對人類有利,有些則對人類有害,自然選擇會對其進行挑選。
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