Дегенерирующие мужские гены ставят человечество на грань вымирания

Пол человека и млекопитающих определяется геном, определяющим мужской пол, находящимся в Y-хромосоме. Однако человеческая Y-хромосома дегенерирует и может исчезнуть через несколько миллионов лет.

Недавний научный отчет, опубликованный в Трудах Национальной академии наук, предполагает, что потеря Y-хромосомы приведет к вымиранию, если только не разовьется новый половой ген.

Как Y-хромосома определяет пол человека?

У людей, как и у других млекопитающих, у самок две X-хромосомы, а у самцов — одна X-хромосома и маленькая хромосома, называемая Y. Названия не имеют ничего общего с их формой; X означает «неизвестно».

X-хромосома содержит около 900 генов, которые выполняют самые разные функции, не имеющие никакого отношения к полу. А вот Y-хромосома содержит мало генов (около 55) и много некодирующей ДНК — простой повторяющейся ДНК, которая, по-видимому, ничего не делает, или мусорного кода.

Однако Y-хромосома содержит критически важный ген, который помогает инициировать мужское развитие у эмбриона.

Примерно через 12 недель после зачатия этот главный ген переключается на другие гены, регулирующие развитие яичек. Яички эмбриона вырабатывают мужские гормоны (тестостерон и его производные), обеспечивая развитие ребёнка как мальчика.

Этот половой ген был идентифицирован как SRY (половой регион Y) в 1990 году. Он работает, активируя генетический путь, который начинается с гена SOX9, играющего ключевую роль в определении пола самцов у всех позвоночных.

Y-хромосома уменьшается.

У большинства млекопитающих пара X- и Y-хромосом похожа на нашу: X-хромосома с множеством генов и Y-хромосома с SRY и несколькими другими генами. Эта система проблематична, поскольку доза гена X у самцов и самок неодинакова.

Удивительным открытием стало то, что у австралийского утконоса совершенно другая половая хромосома, больше похожая на таковую у птиц.

У утконоса XY — это всего лишь пара аутосом с одинаковым количеством генов. Это показывает, что у млекопитающих X и Y — это нормальная пара хромосом.

Другими словами, это означает, что Y-хромосома потеряла от 900 до 55 активных генов за 166 миллионов лет раздельной эволюции человека и утконоса. Это означает потерю примерно 5 генов за каждый миллион лет. При такой скорости последние 55 генов на нашей Y-хромосоме исчезнут через 11 миллионов лет.

У грызунов Y-хромосомы нет.

Хорошая новость заключается в том, что нам известны две линии грызунов, которые утратили Y-хромосому и выжили.

У восточноевропейского слепыша и японской колючей крысы есть несколько видов, у которых хромосомы Y и SRY полностью исчезли, осталась только X-хромосома.

Хотя до сих пор неясно, как слепыши определяют пол без гена SRY, группе под руководством биолога Асато Куроивы из Университета Хоккайдо повезло больше с колючими крысами — группой из трех видов с разных островов Японии, все из которых находятся под угрозой исчезновения.

Команда Куроивы обнаружила, что большинство генов Y-хромосомы иглистой мыши переместились в другие хромосомы. Однако команда не обнаружила ни следов SRY, ни заменяющего его гена.

В 2022 году они опубликовали успешную идентификацию в PNAS. Команда обнаружила последовательности, присутствующие в мужском геноме, но отсутствующие в женском, затем уточнила их и протестировала на отдельных мышах.

Они обнаружили крошечное различие вблизи решающего для пола гена SOX9 на хромосоме 3 колючей мыши. Крошечная дупликация (всего 17 000 из более чем 3 миллиардов пар оснований) присутствовала у всех самцов и ни одной у самок.

Они предполагают, что этот небольшой клонированный фрагмент ДНК содержит «переключатель», активирующий SOX9 в ответ на SRY. Введя этот клон мышам, они обнаружили, что он усиливает активность SOX9, поэтому это изменение может позволить SOX9 функционировать без SRY.

Что это означает для будущего человечества?

Угроза постепенного исчезновения человеческой Y-хромосомы породила размышления о нашем будущем.

Некоторые ящерицы и змеи — только самки, способные производить яйца из собственных генов посредством партеногенеза. Однако у людей и других млекопитающих это невозможно, поскольку у нас есть по меньшей мере 30 важных генов, которые «импринтируются» и активируются только при поступлении спермы самца, выполняющего роль отца.

Для размножения нам нужна сперма, или, скорее, нам нужны мужчины, а это значит, что исчезновение Y-хромосомы может означать конец человеческого вида.

Новые данные подтверждают альтернативную гипотезу: у людей мог развиться новый ген, определяющий пол.

Однако эволюция нового гена, определяющего пол, сопряжена с рисками. Что, если в разных частях света разовьётся несколько новых генетической системы?

Сексуальная «война генов» может привести к разделению новых видов, что и произошло со слепышами и колючими мышами.

Поэтому если бы кто-то посетил Землю через 11 миллионов лет, он мог бы вообще не найти людей или обнаружить несколько разных видов людей, разделенных разными генетическими системами, определяющими пол.

(Согласно 1thegioi)

Ссылка на источник