Mъжете може да изчезнат през следващите 5 милиона години

Човешката Y хромозома, която прави от мъжете мъже, може да изчезне през следващите 5 милиона години - тази потресаваща прогноза направи австралийският биолог Джени Грейвс.

През последните 190 милиона години, броят на гените в Y-хромозомата е спаднал от повече от 1 000 до около 50, като са загубени повече от 95%. За разлика от мъжката, женската X-хромозома остава все така важна с около 1000 гени, разказва Quanta magazine.

Да се обяви "мъжете са на изчезване" е малко прибързано, както отбелязва Джени Грейвс от Университета в Мелбърн, 5 милиона години са много време за вид като нашия, който е на възраст само 200 000 години. За толкова време може да се разработи нов механизъм за запазване на мъжете.

Учените са открили, че механизмите, които организмите използват, за да се определи пола са удивително подвижни. Когато една система е разрушена, еволюцията лесно предлага нова. Птиците, рибите и змиите са намерили безброй начини за създаване на мъжки и женски екземпляри. Половите хромозомите често се губят или разменят. Дори тясно свързани видове могат да определят пола по много различни начини, което показва, че системата е много гъвкава и бързо се развива.

Последните проучвания при различни животни помагат на учените да разберат какво се случва, когато половите хромозоми намаляват и изчезват.

"Определянето на пола е може би най-фундаменталното решение, то има огромни последици за морфологията, поведението, историята на живота ", казва Кейти Пайкъл (Katie Peichel), биолог от изследователския център за откриване на рака "Фред Хътчинсън" в Сиатъл.

"Като се има предвид, че това е суперфундаментален процес, как се получава така, че всеки организъм има свой собствен механизъм?"

Странни полове

Половата хромозома е просто хромозома, която определя дали даден организъм ще е мъжки или женски. Често тази функция може да се определи и от един ген в хромозомата. Този половоопределящ ген ще активира развитието на каскада от половоспецифични белези, включително биологичните фабрики, които го произвеждат, например, тестисите при мъжете.

^{Разнообразието на половоопределящите хромозомни системи варира между различните видове животни. Всички бозайници използват системата XY (червено) и всички птици използват системата ZW (в синьо). Но влечугите и рибите използват разнообразие от различни системи. Някои определят пола на базата на температурата (зелено), други са хермафродити (пурпурно), а някои имат полови хромозоми, които изглеждат по един и същи начин (жълто). Източник: Judith Mank}

Хората и повечето други бозайници използват познатата система XY. Ген в Y-хромозомата води до развитието на сперма и определя мъжки пол. Птиците използват системата ZW, която е обърната спрямо предишната. Тази система е подобна на XY системата, но тук женските индивиди имат две различни полови хромозоми (ZW), докато при мъжките те са еднакви (ZZ).  Y хромозомите се наследяват строго от баща на син, а W - от майка на дъщеря.
 
Всички бозайници използват един и същи ген за контрол на пола. Птиците използват друг. В продължение на много години учените са подценявали разнообразието на другите системи в животинското царство. През последните десет години обаче изследователите са успели да прочетат геномите от много по-широка гама от животни. Грейвс и други са открили половоопределящи системи, които са изненадващо разнообразни. 

Брадатият дракон, гущер кръстен така поради острите плочки обикалящи главата му, е може би най-яркия пример за полова изменчивост. Това същество обикновено използва за определяне на пола генетичната система, при която при комбинацията ZZ се развиват мъжки и ZW - женски. Но през 2007 г. Грейвс и екипът й показват, че биха могли да трансформират пола на гущерите. Гущеровите яйца, излюпвани при по-високи температури, се развиват като женски, независимо от тяхната генетична идентичност.

Определянето на пола посредством температурата не е изненада - много влечуги, като крокодили, костенурки следват този метод. Но преди изследването на Грейвс, учените смятат, че отделните видове използват различни механизми. Превключвателят при брадатите дракони разкри неочаквана степен на взаимозаменяемост.

В проучване, публикувано в Nature миналото лято, изследователи открили, че дракони в дивата природа били женски, въпреки че били генетично мъжки (ZZ). След това те заплодили тези женски с типични ZZ мъжки. Тези странни двойки, произвели жизнеспособно ZZ потомство, чийто пол се определя единствено от температурата. В смисъл, че изследователите елиминирали W хромозомата само за едно поколение. 

Изчезването на човешката Y-хромозома ще отнеме повече време, но Грейвс смята, че съдбата й вероятно е предопределена от нейния произход. След като придобила първия половоопределящ ген, другите половоспецифични гени - такива, които определят мъже, но не и жени - започнала клъстеризация около новото половоопределящо място. Парчета от хромозомата се копират наоколо, което в крайна сметка блокирало Y от сдвояване със своята половинка X. Това от своя страна предотвратява формата на генетична поправка на мястото, известна като рекомбинация, която помага на хромозомите да премахват генетични грешки. Поради неспособността да се възстанови сама, Y хромозомата започва да се разпада. "Половите хромозоми са предопределени да се саморазрушат", отбеляза Грейвс. "Добавянето на половоопределящ ген поставя всяка хромозома в голяма опасност."

^{Х и У хромозомите са започнали живота си като съвпадащи набори от неполови хромозоми. След като половоспецифичните гени започват групиране в Y хромозомата, преобърнатите парчета в Y блокират сдвояването й със своята половинка X. Това от своя страна предотвратява формата на генетично поправка на мястото, известна като рекомбинация, която помага на хромозомите да премахват генетичните грешки. Поради неспособността си да се възстанови сама, Y хромозомата започва да се разпада. Източник: Olena Shmahalo/Quanta Magazine}

Лош дизайн

Гущерите, рибите и гризачите изглежда ще преживеят големите промени в своите полови хромозоми. Но какво да кажем за хората? Дали има опасност от загуба на Y? Това е доста спорен въпрос. За Грейвс отговорът е да. Въз основа на броя на гените в Y-хромозомата и скоростта на загубата на гени, оценена в милиони години, тя е изчислила, че вероятно тя ще изчезне за 4.6 милиона години.

Други изследователи не са съгласни с тази прогноза. Изследване, публикувано в Nature през 2012 г. намира много малко промени през последните 25 милиона години. Откакто сме се разделили с маймуните, Y хромозомата е загубила само един ген. Отговорът на Грейвс е, че половите хромозомни промени настъпват на пресекулки, така че е невъзможно да се предскаже дали настоящата тенденция на стабилност ще продължи.

За много учени, изучаващи половите хромозоми, дългосрочното състояние на Y-хромозомата не е най-интересният въпрос. Те искат да разберат по-фундаментални въпроси, като например защо половите хромозоми съществуват изобщо. При рибата балон например, полът се определя от една буква на ДНК. Ако такава проста система работи, "защо сме еволюирали до такива масивните разлики между Х и У?", коментира Джудит Манк (Judith Mank), еволюционен биолог от Лондонския University College. Освен това, учените са открили животни, чиито полови хромозомите са се променили много малко през хилядолетията, а самите животни не са се променили съществени, като например някои видове жаби с древни полови хромозоми, претърпели малка промяна.

Манк, Пайкъл и други са започнали да изграждат база данни с информация за половата хромозома, наречена "Дървото на пола", която се надяват да отговори на някои от тези големи въпроси. "Картирането на пола определя цялото дърво на живота", отбелязва Манк, "надяваме се да разберем как се развива определянето на пола и да се опитаме да тестваме теории какъв вид натиск на отбора може да предизвиква промяната."

Още по темата

16/10/2015

Животът

Два неврона карат мъжките червеи да предпочитат секса

09/08/2015

Животът

6 същества, които сменят пола си или се преструват, че го правят

26/03/2015

Животът

Хората могат да живеят без 1000 от гените си

13/02/2015

Животът

Екстремен полов диморфизъм