近日,媒体爆出一些科学家的担忧:男性独有的Y染色体已是风烛残年,上面的许多基因因为突变而失去功能,一个个成了徒有其名的假基因,正在逐渐丢失;久而久之,随着Y染色体的消失,男人必将面临困境。一言既出,语惊四座!如果说人类通过自己的努力可以避免一场核灾难的话,那么我们有能力挽救陷入困境的男人吗?《自然与人》杂志近日撰文对此进行了分析。
与众不同的“独行侠”
我们的七尺之躯是由亿万个细胞构成的,每个体细胞中有46条染色体。何谓染色体呢?这是细胞核中最重要的遗传结构,五花八门、功能各异的基因就排列在上面。它们是由组蛋白和DNA缠绕而成的,因为容易被碱性染料着色,所以被称为染色体。
人的染色体有23对,其中22对是常染色体。男性和女性的常染色体如出一辙,是完全一样的。余下的一对叫性染色体,男女各不相同:女性有两条X染色体;而男性则只有一条X染色体,再加上一条比X染色体小得多的Y染色体。
在人体细胞的汪洋大海中,Y染色体是独树一帜的。其他染色体都成双成对、如影随形,惟独Y染色体形单影只,是个孤独无伴的“独行侠"。从大小来看,Y染色体的长度几乎只有X染色体的1/3,是46条染色体中个头最小的一条。从染色体携带的基因数量来看,其他染色体上的基因往往数以千计,而Y染色体上现今却只有区区几十个基因,而且几乎都是与男性有关的基因。
现已知道,在人类性别的决定上,Y染色体有着举足轻重的作用。除个别例外,凡有Y染色体者皆为须眉、无Y染色体者皆为巾帼。在临床上,人们有时会遇到一些性染色体综合征患者,这是由于性染色体数目(少数为结构)变化而引起的遗传病。因为决定个体性别的是Y染色体,所以XO(体细胞的染色体总数为45条,性染色体只有一条X染色体)的个体是女性,只是她们身材矮小、泌尿生殖系统异常。XXY的个体仍是个男子汉,但其比正常男性多了一条X染色体,因而睾丸小、无精子。XYY综合征患者恰好相反,他们较之正常男性多了一条Y染色体,于是成了身高往往超过1.80米、常有攻击行为的超级男子。不过,他们大多可以正常生育,少数人可能会有生育和心理异常。XXYY综合征患者常被称为“双男性",在这些人身上往往XYY综合征和XXY综合征的某些特点都兼而有之。
重新认识Y染色体
人类基因组的研究,使人们开始重新认识Y染色体。
地球上刚出现生命的时候,并没有Y染色体。类似爬行动物的哺乳动物祖先,性染色体还没有发生分化,它们每个个体都是“双料货":拥有可以变成雄性动物或雌性动物的所有基因,像现在的爬行动物那样,由温度等环境因素决定一个胚胎发育成雄性或雌性。而更低等的动物甚至是雌雄同体的。直到3亿年前,一对X染色体上发生了基因突变,结果这对原本相互匹配的染色体分道扬镳了:一条X染色体摇身一变,成了Y染色体。
Y染色体刚问世时,它的长度和拥有的基因数量与X染色体相差无几。然而,在亿万年的进化历程中,由于环境的影响以及发育过程的失误等原因,Y染色体上的许多基因先后因突变成了失去功能的假基因,它们相继不翼而飞了。与此同时,Y染色体也就变得越来越短小了。因而,Y染色体之所以成为人类染色体中的“侏儒"、上面的基因之所以只剩下几十个,完全是长期进化的结果。
令人欣慰的是,Y染色体上丢失的基因并不是必不可少的;而对于雄性来说生死攸关的基因,如维持雄性竞争优势的一些基因都保留了下来。人类也不例外,男性特有的与睾丸发育和精子产生有关的基因,并没有丢失、退化。
不必杞人忧天
根据近年来对Y染色体的研究,科学家认为在这个大千世界男性几乎是不可能灭绝的。
为什么这么说呢?首先,Y染色体上的一些重要基因在进化过程中已产生多份拷贝,形成了重复基因区。一旦某一重要基因因突变而丧失了功能,相同的后备基因就会“挺身而出"、取而代之。现已查明,男性基因有足够的“后备军",完全可以应付不测之灾。
其次,与女性相比,男性性染色体上的基因数目有过之而无不及。要知道,女性纵然有两条X染色体,但在某些细胞中起作用的是一条X染色体,在另一些细胞中大显神通的是另一条X染色体。也就是说,真正发挥功效的只是一条X染色体。而男性就得天独厚了,一条X染色体全都能发挥作用,再加上Y染色体上有关男性特征的基因,这么一来,他们性染色体上的基因并不比女性少,反而比女性还多。为什么男性在体力上比女性更强有力?看来原因就在于此。
第三,对Y染色体精细结构的研究表明,它表达能力高、耐受性强,是一条年轻染色体。Y染色体具有自我保持的能力。初看起来,这条染色体上的突变率确实较高,例如精细胞的突变率约2倍于卵细胞。但从男女个体来说,精细胞的数量远远超过了卵细胞。因而,自然选择会保存未突变或发生有利突变的精细胞。由于突变的有害作用被自然选择抵消了,所以Y染色体的突变率并不高。
如今,人们已对Y染色体刮目相看了:它不是风烛残年,而是生机勃发、年富力强;它绝不是基因的荒原,而是有待开发的金矿。
不过,我们还是要加强遗传学的基础研究,谨防已知和未知因素对Y染色体的有害影响,使生气勃勃的Y染色体更好地发挥作用,让男人和女人一起美好地生活下去。