Женщины получили новые данные о грядущей утрате мужской хромосомы
Единственная хромосома, определяющая на данный момент истории развития животного мира существование мужского пола, может вскоре исчезнуть.
Единственная хромосома, определяющая на данный момент истории развития животного мира существование мужского пола, может вскоре исчезнуть.
Для науки это не секрет, ведь тенденция налицо: в мужской Y-хромосоме осталось менее 200 генов, в то время как женская X-хромосома обладает почти 1100. Но понять генетический механизм медленно текущего процесса американские биологи смогли только сейчас.
Потеря генетических элементов Y-хромосомой происходила так быстро, что будь она столь же активна до сих пор, пропала бы мужская хромосома совсем.
Напомним, пол человека и других млекопитающих определяется набором хромосом, унаследованных от родителей. В ядре эукариотической клетки человека 23 пары хромосом, из них одна относится к половым (унаследованное от родителей сочетание XX означает, что перед нами девочка, сочетание XY — мальчик).
У большинства млекопитающих расклад такой же, пока из общего списка выбился, пожалуй, только утконос со своими десятью половыми хромосомами (итого пять пар).
Узнать больше об определении полов и Y-хромосоме, как ни странно, решились лишь две… женщины (а ведь исследование-то масштабное). Профессор Катерина Макова (Kateryna Makova) и Мелисса Уилсон (Melissa Wilson), научный сотрудник Национального фонда науки США (National Science Foundation), видимо, пошли по стопам другой женщины-генетика, также предсказавшей когда-то исчезновение мужского начала.
«Существуют три большие отдельные группы млекопитающих: яйцекладущие, такие как утконос и ехидна, сумчатые, такие как кенгуру и опоссумы, и плацентарные. К последним относятся, к примеру, люди, собаки, мыши и жирафы», — рассказывает в пресс-релизе университета Макова.
X- и Y-хромосомы сумчатых и плацентарных появились в ходе эволюции из пары неполовых (аутосомных) хромосом.
«У плацентарных млекопитающих половые хромосомы содержат особый дополнительный участок ДНК, который у остальных млекопитающих расположен на неполовых хромосомах», — добавляет Катерина.
Много миллионов лет назад куски генетического кода охотно перемещались между двумя этими участками. Однако между 80 и 130 миллионами лет назад процесс остановился. X- и Y-хромосома стали отдельными объектами: одна область кода стала полностью «женской», а вторая — «мужской». По некоторым данным, это позволило природе поддержать количество рождающихся самцов и самок в соотношении 1 : 1 (то есть примерно одинаковым).
Учёные сравнили ДНК половых хромосом у плацентарных млекопитающих и генетический код неполовых хромосом утконоса и опоссума (благо геномы обоих животных недавно расшифровали: 1 и 2).
Это позволило специалистам вернуться назад во времени и представить, что же происходило, когда обмен ещё имел место (в неполовых хромосомах опоссумов и утконосов этот механизм встречается до сих пор).
Сравнивая между собой ДНК отдельных хранилищ генетической информации, исследователи получили данные по изменениям каждой из них.
Как пишут биологи в своей статье в журнале PLoS Genetics, после полного разделения половых хромосом тот самый специфический участок ДНК X-хромосомы продолжил свои изменения в том же темпе, что и неполовые хромосомы, а вот особый участок ДНК Y-хромосомы «зашевелился» и начал быстро перестраиваться.
Дело в том, что, не имея возможности сопоставлять и обмениваться генами, хромосомы теряют способность «лечить» возникающие дефекты (пары-то больше нет). Потому «поломанные» мутациями гены постепенно разрушаются. Отделившись от X-хромосомы (у которой всегда будет идентичная соседка), «мужская» хромосома начала быстро выкидывать ненужные более составляющие.
(Отметим, что X-хромосоме плацентарных при разделении тоже пришлось несладко: природа по сути законсервировала её состав, чтобы не возникло ненужного числа копий генов. Именно по этой причине мутации и их закрепление у самок имеют место в основном в аутосомах.)
Когда учёные поняли, что Y-хромосома эволюционирует и «укорачивается» быстрее, они решили выяснить, почему же она существует до сих пор.
«Мы думали, что в «мужской» хромосоме присутствуют очень важные гены, например, те, что определяют появление спермы. Остальные несущественные для выживания составляющие выпадают. Поэтому мы и видим такую разницу в количестве генов некогда идентичных X- и Y-хромосомы», — рассказывает Уилсон.
И несмотря на то что выбрасывание наследственных составляющих продолжается, ещё присутствуют гены, которые сохранились в течение столь долгого времени. Они, скорее всего, важны для выживания организмов, потому-то и существует Y-хромосома по сей день.
Вроде бы всё просто и верно, но гипотезу необходимо было проверить. За что и взялись учёные. В этот раз они решили сравнить экспрессию и функции «парных» генов, расположенных на когда-то обменивающихся составляющими участках ДНК.
Если бы гены «мужской» хромосомы были бы отличны от своих товарищей с «женской» (выполняли бы другую работу), тогда было бы ясно: не могут их заменить «женские» соратники, а значит, они пока ещё играют существенную роль.
«Эта гипотеза оказалась верной», — рассказывает Катерина.
Учёным удалось обнаружить на Y-хромосоме исключительные гены, однако остальные, по словам исследователей, либо уже «мертвы», либо в скором времени исчезнут. Это навело биологов на мысль, что «мужская» хромосома всё-таки самоуничтожится.
«Такой шанс остаётся. Это, конечно, не значит, что все мужчины и мужские особи животных исчезнут с лица Земли. Куда более вероятно, что ещё одна пара неполовых хромосом пойдёт в дело. В результате образуется новый вид половых хромосом», — поясняет Макова.
Чтобы понять, когда же произойдёт исчезновение Y-хромосомы, учёным необходимо провести дополнительные эксперименты. Полученные данные они используют для построения компьютерной модели. Она и покажет, сколько ещё времени в запасе: миллионы лет или же только тысячелетия.
Свежие комментарии