果蝇常被用来进行遗传研究,因为其寿命比较短,而且在实验室可以很容易繁殖,其突变体可以被广泛使用。目前果蝇有1500中已知的种。近日一项刊登在Science上的研究追踪了果蝇一对性染色体的进化历程,这对染色体大约在100万年之前出现。
果蝇的X、Y染色体和人类的很像,在尺寸和基本序列上存在很多不同;人类的染色体对被认为是出现于200万年之前,Y染色体仅仅包含有50个基因,而X染色体包含着将近1000个基因。在许多物种中,从常染色体到性染色体的进化发生的时间非常之久,而且难以追踪。
来自加州大学的研究者通过研究果蝇属米兰达果蝇(miranda flies)的全基因组,试图去寻找性染色体的进化过程。
当果蝇近X和近Y染色体形成的时候,大约3000个基因和性染色体相关,雌性果蝇X染色体有两个拷贝,而雄性X和Y各有一个拷贝。在数百万年的进化之中,Y染色体显现出大的退化迹象,有近乎三分之一的Y染色体失去了功能。随着基因失去功能,Y染色体上的其它基因开始进化变得对雄性更加有益,并且表达诸如男性的一些标志性特征,如前列腺以及睾丸等。相似的进化也发生在X染色体上,随之表现而来的是基因表达成为特定的雌性组织。
基因表达的过程对于雌性比较有益,因为雄性仅仅含有一个拷贝的X染色体,相比Y染色体而言,X染色体的表达分配会更慢一些。然而X染色体的进化并不缓慢,当然包括一些大事件的发生,比如其它染色体上的基因掺入X染色体中。
研究者Bachtrog表示,果蝇中某些性染色体也会转变成为常染色体,而且很有可能米兰达果蝇的Y染色体最终会消失,或者有可能另外一种决定性别的机制正在进化之中。(生物谷Bioon.com)
编译自:Sex chromosome evolution tracked in fruit fly
doi:10.1126/science.1225385
PMC:
PMID:
Sex-Specific Adaptation Drives Early Sex Chromosome Evolution in Drosophila.
Qi Zhou, Doris Bachtrog*
Most species’ sex chromosomes are derived from ancient autosomes and show few signatures of their origins. We studied the sex chromosomes of Drosophila miranda, where a neo-Y chromosome originated only approximately 1 million years ago. Whole-genome and transcriptome analysis reveals massive degeneration of the neo-Y, that male-beneficial genes on the neo-Y are more likely to undergo accelerated protein evolution, and that neo-Y genes evolve biased expression toward male-specific tissues—the shrinking gene content of the neo-Y becomes masculinized. In contrast, although older X chromosomes show a paucity of genes expressed in male tissues, neo-X genes highly expressed in male-specific tissues undergo increased rates of protein evolution if haploid in males. Thus, the response to sex-specific selection can shift at different stages of X differentiation, resulting in masculinization or demasculinization of the X-chromosomal gene content.