https://frosthead.com

Beklager, gutter: Y-kromosomet ditt kan bli dømt

Y-kromosomet kan være et symbol på maskulinitet, men det blir stadig tydeligere at det er alt annet enn sterkt og varig. Selv om det har "master switch" -genet, SRY, som avgjør om et embryo vil utvikle seg som hann (XY) eller kvinnelig (XX), inneholder det svært få andre gener og er det eneste kromosomet som ikke er nødvendig for livet. Kvinner klarer seg tross alt helt fint uten en.

Ytterligere har Y-kromosomet degenerert raskt, og etterlatt hunner med to perfekt normale X-kromosomer, men hanner med en X og en skrumpet Y. Hvis samme hastighet av degenerasjon fortsetter, har Y-kromosomet bare 4, 6 m år igjen før det forsvinner helt . Dette kan høres ut som lenge, men det er ikke når du tenker på at livet har eksistert på jorden i 3, 5 milliarder år.

Y-kromosomet har ikke alltid vært slik. Hvis vi spoler tilbake klokken til 166m år siden, til de aller første pattedyrene, var historien en helt annen. Det tidlige “proto-Y” -kromosomet var opprinnelig i samme størrelse som X-kromosomet og inneholdt alle de samme genene. Y-kromosomer har imidlertid en grunnleggende feil. I motsetning til alle andre kromosomer, som vi har to kopier av i hver av cellene våre, er Y-kromosomer bare noen gang til stede som et enkelt eksemplar, sendt fra fedre til sønnene deres.

Dette betyr at gener på Y-kromosomet ikke kan gjennomgå genetisk rekombinasjon, "shuffling" av gener som forekommer i hver generasjon, noe som bidrar til å eliminere skadelige genmutasjoner. Fratatt fordelene ved rekombinasjon, degenererer Y kromosomale gener over tid og går til slutt tapt fra genomet.

Kromosom Y i rødt, ved siden av det mye større X-kromosomet Kromosom Y i rødt ved siden av det mye større X-kromosomet (National Human Genome Research Institute)

Til tross for dette, har nyere forskning vist at Y-kromosomet har utviklet noen ganske overbevisende mekanismer for å "sette bremsene på", og redusere hastigheten på gentap til en mulig stillhet.

For eksempel har en fersk dansk studie, publisert i PLoS Genetics, sekvensert deler av Y-kromosomet fra 62 forskjellige menn og funnet at det er utsatt for strukturelle omorganiseringer i stor skala som tillater "genamplifisering" - anskaffelsen av flere kopier av gener som fremmer sunne sædfunksjon og dempe gentap.

Studien viste også at Y-kromosomet har utviklet uvanlige strukturer kalt "palindromer" (DNA-sekvenser som leser de samme fremover som bakover - som ordet "kajakk"), som beskytter den mot videre nedbrytning. De registrerte en høy frekvens av "genkonverteringshendelser" innenfor de palindromiske sekvensene på Y-kromosomet - dette er i utgangspunktet en "kopiere og lime" -prosess som gjør det mulig å reparere skadede gener ved å bruke en uskadet sikkerhetskopi som mal.

Når vi ser på andre arter (Y-kromosomer finnes hos pattedyr og noen andre arter), indikerer et voksende bevismateriale at Y-kromosomgenforsterkning er et generelt prinsipp over hele linjen. Disse forsterkede genene spiller kritiske roller i sædproduksjonen og (i det minste hos gnagere) når det gjelder regulering av kjønnsforhold for avkom. Forfattere skrev i Molecular Biology and Evolution nylig og gir bevis på at denne økningen i antall genkopier hos mus er et resultat av naturlig seleksjon.

På spørsmålet om Y-kromosomet faktisk vil forsvinne, er det vitenskapelige samfunnet, som Storbritannia for øyeblikket, delt inn i "forlatere" og "rester". Den siste gruppen argumenterer for at forsvarsmekanismene gjør en god jobb og har reddet Y-kromosomet. Men de forlatne sier at alt de gjør er å la Y-kromosomet feste seg fast ved neglene, før de til slutt dropper av stupet. Debatten fortsetter derfor.

Mole mol har ingen Y kromosomer. Mole mol har ingen Y kromosomer. (Wikipedia)

En ledende talsmann for permisjonsargumentet, Jenny Graves fra La Trobe University i Australia, hevder at hvis du tar et langsiktig perspektiv, er Y-kromosomene uunngåelig dømt - selv om de noen ganger holder på litt lenger enn forventet. I en artikkel fra 2016 påpeker hun at japanske spiny rotter og føflekker har mistet Y-kromosomene sine helt - og argumenterer for at prosessene med gener som går tapt eller skapes på Y-kromosomet uunngåelig fører til fruktbarhetsproblemer. Dette igjen kan til syvende og sist føre til dannelse av helt nye arter.

Menneskenes bortgang? Nah

Som vi krangler i et kapittel i en ny e-bok, selv om Y-kromosomet hos mennesker forsvinner, betyr det ikke nødvendigvis at menn selv er på vei ut. Selv hos artene som faktisk har mistet Y-kromosomene sine, er både hanner og kvinner fortsatt nødvendige for reproduksjon.

I disse tilfellene har SRY “master switch” -genet som bestemmer genetisk galskap flyttet til et annet kromosom, noe som betyr at disse artene produserer hanner uten å ha behov for et Y-kromosom. Imidlertid bør det nye kjønnsbestemmende kromosomet - det SRY går videre til - deretter starte prosessen med degenerasjon på nytt på grunn av den samme mangelen på rekombinasjon som dømte deres forrige Y-kromosom.

Det interessante med mennesker er imidlertid at mens Y-kromosomet er nødvendig for normal menneskelig reproduksjon, er mange av genene det bærer ikke nødvendige hvis du bruker assistert reproduksjonsteknikk. Dette betyr at genteknologi snart kan være i stand til å erstatte genfunksjonen til Y-kromosomet, slik at kvinnelige par av samme kjønn eller infertile menn kan bli gravide. Selv om det ble mulig for alle å bli gravid på denne måten, virker det imidlertid veldig usannsynlig at fruktbare mennesker bare ville slutte å reprodusere seg naturlig.

Selv om dette er et interessant og sterkt omdiskutert område innen genetisk forskning, er det lite behov for å bekymre deg. Vi vet ikke engang om Y-kromosomet i det hele tatt vil forsvinne. Og som vi har vist, vil vi sannsynligvis fortsette å trenge menn, selv om det gjør det, slik at normal reproduksjon kan fortsette.

Faktisk er utsiktene til et "husdyr" -system der noen "heldige" menn blir valgt til far til flertallet av barna våre ikke helt i horisonten. I alle fall vil det være langt mer presserende bekymringer de neste 4, 6 millioner årene.


Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation. Samtalen

Darren Griffin, professor i genetikk, University of Kent

Peter Ellis, foreleser i molekylærbiologi og reproduksjon, University of Kent

Beklager, gutter: Y-kromosomet ditt kan bli dømt