Degenerierende männliche Gene bringen die Menschheit an den Rand des Aussterbens

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Das Geschlecht von Menschen und Säugetieren wird durch ein männliches Gen auf dem Y-Chromosom bestimmt. Das menschliche Y-Chromosom degeneriert jedoch und könnte in einigen Millionen Jahren verschwinden.

Ein kürzlich erschienener wissenschaftlicher Bericht in den Proceedings of the National Academy of Sciences legt nahe, dass der Verlust des Y-Chromosoms zum Aussterben der Menschheit führen wird, sofern wir kein neues Geschlechtsgen entwickeln.

Wie bestimmt das Y-Chromosom das menschliche Geschlecht?

Beim Menschen wie auch bei anderen Säugetieren haben die Weibchen zwei X-Chromosomen und die Männchen ein X-Chromosom und ein kleines Chromosom, das Y genannt wird. Die Namen haben nichts mit ihrer Form zu tun; das X steht für „unbekannt“.

Das X-Chromosom enthält etwa 900 Gene, die alle möglichen Aufgaben erfüllen, die nichts mit dem Geschlecht zu tun haben. Das Y-Chromosom hingegen enthält nur wenige Gene (etwa 55) und viel nicht-kodierende DNA – einfache repetitive DNA, die scheinbar nichts tut, oder Junk-Code.

Das Y-Chromosom enthält jedoch ein äußerst wichtiges Gen, das die männliche Entwicklung des Embryos einleitet.

Etwa zwölf Wochen nach der Empfängnis schaltet dieses Mastergen auf andere Gene um, die die Hodenentwicklung regulieren. Die Hoden des Embryos produzieren männliche Hormone (Testosteron und seine Derivate) und sorgen so dafür, dass sich das Baby als Junge entwickelt.

Dieses Geschlechtsgen wurde 1990 als SRY (Sexregion auf dem Y) identifiziert. Es funktioniert, indem es einen genetischen Pfad aktiviert, der mit einem Gen namens SOX9 beginnt, das für die männliche Geschlechtsbestimmung bei allen Wirbeltieren von entscheidender Bedeutung ist.

Das Y-Chromosom schrumpft.

Die meisten Säugetiere haben ein X- und Y-Chromosomenpaar, das dem unseren ähnelt: ein X mit vielen Genen und ein Y mit SRY und einigen weiteren Genen. Dieses System ist problematisch, da die X-Gendosis bei Männchen und Weibchen nicht gleich ist.

Die überraschende Entdeckung war, dass das australische Schnabeltier ein völlig anderes Geschlechtschromosom hat, das eher dem der Vögel ähnelt.

Beim Schnabeltier ist XY lediglich ein Paar Autosomen mit der gleichen Anzahl von Genen. Dies zeigt, dass X und Y bei Säugetieren ein normales Chromosomenpaar sind.

Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass das Y-Chromosom in den 166 Millionen Jahren, in denen sich Mensch und Schnabeltier getrennt voneinander entwickelt haben, 900–55 aktive Gene verloren hat. Das entspricht einem Verlust von etwa 5 Genen pro Million Jahre. Bei dieser Rate werden die letzten 55 Gene auf unserem Y-Chromosom in 11 Millionen Jahren verschwunden sein.

Nagetiere haben kein Y-Chromosom.

Die gute Nachricht ist, dass wir zwei Nagetierlinien kennen, die ihre Y-Chromosomen verloren haben – und überlebt haben.

Sowohl der Graumull Osteuropas als auch die Stachelratte Japans weisen mehrere Arten auf, bei denen die Y- und SRY-Chromosomen vollständig verschwunden sind und nur noch das X-Chromosom übrig ist.

Während noch immer unklar ist, wie Nacktmulle ohne das SRY-Gen ihr Geschlecht bestimmen, hatte ein Team unter der Leitung des Biologen Asato Kuroiwa von der Universität Hokkaido mehr Glück mit Stachelratten – einer Gruppe von drei Arten auf verschiedenen Inseln Japans, die alle vom Aussterben bedroht sind.

Kuroiwas Team stellte fest, dass die meisten Gene des Y-Gens der Stachelmaus auf andere Chromosomen verschoben worden waren. Von SRY oder seinem Ersatzgen fand das Team jedoch keine Spur.

Im Jahr 2022 veröffentlichten sie eine erfolgreiche Identifizierung in PNAS. Das Team fand Sequenzen, die im männlichen Genom, aber nicht im weiblichen Genom vorkamen, verfeinerte diese und testete die Sequenzen an einzelnen Mäusen.

Was sie fanden, war ein winziger Unterschied in der Nähe des geschlechtskritischen Gens SOX9 auf Chromosom 3 der Stachelmaus. Die winzige Duplikation (nur 17.000 von mehr als 3 Milliarden Basenpaaren) war bei allen Männchen vorhanden und bei Weibchen nicht.

Sie vermuten, dass dieses kleine geklonte DNA-Stück einen „Schalter“ enthält, der SOX9 als Reaktion auf SRY aktiviert. Als sie diesen Klon in Mäuse einführten, stellten sie fest, dass er die SOX9-Aktivität verstärkte. Diese Veränderung könnte es SOX9 ermöglichen, auch ohne SRY zu funktionieren.

Was bedeutet das für die Zukunft der Menschheit?

Die Gefahr eines allmählichen Verschwindens des menschlichen Y-Chromosoms hat zu Spekulationen über unsere Zukunft geführt.

Manche Eidechsen und Schlangen sind ausschließlich weiblich und können durch Parthenogenese Eier aus ihren eigenen Genen produzieren. Bei Menschen oder anderen Säugetieren ist dies jedoch nicht möglich, da wir mindestens 30 wichtige Gene besitzen, die „geprägt“ sind und nur aktiviert werden, wenn sie aus dem Sperma eines Männchens stammen, das als Vater fungiert.

Zur Fortpflanzung brauchen wir Spermien, genauer gesagt Männer, und das Verschwinden des Y-Chromosoms könnte daher das Ende der menschlichen Spezies bedeuten.

Die neuen Erkenntnisse stützen eine alternative Möglichkeit: Der Mensch könnte ein neues geschlechtsbestimmendes Gen entwickelt haben.

Die Entwicklung eines neuen geschlechtsbestimmenden Gens birgt jedoch auch Risiken. Was passiert, wenn in verschiedenen Teilen der Welt mehr als ein neues genetisches System entsteht?

Ein sexueller „Genkrieg“ kann zur Entstehung neuer Arten führen, und genau das ist bei Nacktmullen und Stachelmäusen der Fall.

Würde also jemand in 11 Millionen Jahren die Erde besuchen, würde er möglicherweise überhaupt keine Menschen mehr vorfinden – oder mehrere unterschiedliche Menschenarten, die sich durch unterschiedliche geschlechtsbestimmende genetische Systeme unterscheiden.

(Laut 1thegioi)

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