为什么Y染色体比X染色体小?

时间:2020-08-30 10:44:47   作者:
乍一看,X染色体看起来光彩夺目,Y染色体则不那么耀眼:

为什么Y染色体比X染色体小?

然而,在这篇文章的结尾,你会意识到Y染色体有更多的特征。

那么,它们是如何从普通染色体进化而来的呢?

大约3亿年前,在一个类似爬行动物的祖先体内,一对完美的常染色体(或普通染色体)在一个转录因子基因(SOX3)突变后在Y染色体(SRY)上形成了一个决定性别的区域。

重要的是要记住,在性染色体出现之前,性别可能是由环境条件决定的,就像今天的鳄鱼一样。

在减数分裂中,染色体首先被复制,然后重组和洗牌基因。在重组中交换基因使它们“健康”(这是一种进化策略),如果它们不交换,它们就会消失。

结果表明,Y染色体经历了一系列的染色体逆序(或突变),每一次都减少了X和Y之间重组的区域

逆序的一个关键进化效应是抑制重组,因为重组要求序列正确排列。[精确地说,它不会,然而,如果序列不是完全对齐,重组的结果片段会产生混乱,产生不可存活的配子]

然而,X和Y的末端或伪常染色体区域(图1中黑色部分)仍然可以重组。

由于X和Y不能进行显著的重组(或交换),Y开始丢失基因并开始缩小。这个过程接管了Y染色体的一大块(因此Y更短),而X仍然保留了(祖先的)常染色体的大部分基因内容。

我们知道X和Y不会重组因为Y由于逆序对而发散。

我们还知道Y失去了很多基因。

这是否意味着Y染色体最终会退化?

y染色体收缩已经被线性外推了。你会发现很多关于Y染色体消失的科普文章

这个想法来源于十多年前发表的《自然》杂志的一篇社论。引用作者的话:

最初的Y染色体包含大约1500个基因,但在随后的3亿年里,除了大约50个基因外,其余的基因都失活或消失了。总的来说,每百万年有5个基因失活。Y染色体上许多失去功能的基因(假基因)的存在表明,这种减损过程仍在继续,因此,即使是这些关键基因也将失去。以目前的衰变速度,Y染色体将在大约1000万年后自毁。这种情况已经发生在鼹鼠身上,它的Y染色体(连同它的所有基因)已经完全从基因组中消失了。

然而,我们现在认为,Y染色体的退化不像我们认为的那样可能。

为什么,你问?

Y染色体是高度保守的,任意两条Y染色体只会有一个氨基酸的不同。

Y染色体携带基因组回文。由于回文的性质,Y可以与自身重新组合。这些回文被间隔物隔开,从而帮助染色体折叠回自身。

为什么Y染色体比X染色体小?

图2:Y染色体的回文和与自身重新结合的能力,仿佛它们是同源染色体。图像从[9]

这些回文也有几百万个碱基对那么长。

为什么Y染色体比X染色体小?

因为它们是回文,所以在技术上不需要交换新材料。因此,这个过程通常被称为基因转换。

基因转换有益吗?是的,举个例子,如果你的一只手臂发生了突变,那么交换另一只手臂可以修复这个突变。

总的来说,Y染色体是高度动态的,具有独特的结构。人类Y和猕猴Y的男性特定区域只差一个基因!因此,根据我们今天所知道的,Y染色体消失的可能性很小。
声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:123456789@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。