人类Y染色体的遗传之谜终于解开了

决定男性性别的人类Y染色体，终于得到了从头到尾的检测。

研究人员对来自欧洲后裔男性的Y染色体进行了测序，该染色体包含了许多与精子生成和生育力相关的基因。这个从端到端的新参考序列比以前组装的Y染色体参考序列增加了超过3000万个DNA碱基，研究团队在8月23日的《自然》杂志在线版上报道。这是完成人类全基因组图谱的最后一块拼图(注:全基因组图谱旨在编录所有人类DNA)。

Y染色体是人类染色体中最小的一个。旧时人们认为它只是人类基因组的垃圾场，其唯一目的就是决定男性性别。没有参与这项研究的加州旧金山大学遗传学家Chris Lau说，就像喜剧演员Rodney Dangerfield一样， Y染色体从来得不到应有的重视。

但很明显，Y染色体不仅仅决定男性性别，Lau说。一些男性在身体某些细胞中会丢失Y染色体。这会使他们面临患癌症、老年痴呆症等疾病的风险。拥有真正完整的Y染色体参考序列将使研究人员更好地理解该染色体在身体中的作用。

尽管体积小，Y染色体由于包含太多重复DNA序列，让许多研究人员望而生畏。领导该项目的美国国立人类基因组研究所生物信息学家Adam Phillippy说。

染色体上有成百上千万个DNA字母或碱基的重复序列连绵不断——碱基是携带遗传信息的DNA的基本组成模块。染色体的某些部分则是这些碱基序列的逆向排列。还有些DNA区段呈回文结构，从两端向中间读是一样的。此外，单个基因也存在多个拷贝。

这些重复使得科学家很难确定特定碱基序列在拼图中的准确位置，所以研究人员把这些重复部分留到最后，Phillippy说。“当你重新拼装拼图时，总是把重复的部分，像草地、树木或天空，留到最后。”

另一项也在8月23日在《自然》杂志上发表的研究，对来自43人的Y染色体进行了端到端测序，其中21人为非洲后裔。该研究发现，不同人的Y染色体长度可差几百万个DNA碱基，意味着某些人的染色体包含某些基因或其他DNA位点的额外拷贝。例如，研究发现不同人TSPY基因的拷贝数可在23到39之间变化，该基因与精子生成有关。

拥有多个人的完整Y染色体序列帮助Phillippy和同事解开一个谜团。旧的参考染色体把TSPY2基因定位在染色体的一个末端。但从头到尾的版本显示它靠近着丝粒——染色体中间狭窄的部分，并且与参考序列相反。

“我们确认这个位置在我们的装配中是正确的，所以我们就认为旧装配中的位置是错误的，”Phillippy说。但第二项研究表明，两个版本都对。TSPY2在染色体上移动过位置。一些人它位于一个位置，而其他人位于另一个位置。

TSPY基因的多个拷贝数以及TSPY2的不同位置，可能会影响这些基因的活性和对精子生成的影响，Lau说。一些早期研究暗示拷贝数的不同可能会影响生育力，而其他研究则发现两者无关联。这两项新研究提供的更精确信息可能有助于解决这一争论，或至少为这些基因如何影响精子生成提供更多线索，他说。

Phillippy说，这些新研究可能帮助科学家更好地了解Y染色体的进化。最终，研究它的基因及其变异可能会加深我们对生育力及不育治疗的理解，但这方面的医学应用可能还需要多年时间。