Мъжката Y хромозома не изчезва, а женската хромозома почти не е необходима

Мъжката Y хромозома няма да изчезне в бъдеще, както предсказваха някои теории. Напротив, женската X хромозома съдържа много малко важни за оцеляването гени.

Наскоро австралийският биолог Дженифър Грейвс (Jennifer Graves) обяви в интервю, че Y хромозома, която прави от мъжете мъже, може да изчезне през следващите 5 милиона години. Но американски биолози в статия, публикувана в списание Nature възразяват, тъй като съкращаването на по-голямата част от хромозомата е спряло преди повече от 25 милиона години.

Британски генетици пък откриха защо женската Х-хромозома няма почти никаква роля в оцеляването на организма. Оказва се, че е загубила всички важни гени - защото в половите клетки хромозомният набор е единичен, хаплоиден, а не както при другите хромозоми - двоен хромозомен набор. Това снижава активността на гените в X хромозомата и води до бързото им излизане от строя. Това се казва в статия, публикувана в списание PLoS Biology.

Половите хромозоми

Всички полово размножаващи се организми имат полови хромозоми, включително и растенията. Единият от двата пола има две еднакви полови хромозоми, другият пол – две различни. При човека с еднакви хромозоми е женският пол, а с различни – мъжкият. При други организми като птици и влечуги мъжките са с две еднакви полови хромозоми, а женските с две различни. 

При някои видове единият пол не е с две различни полови хромозоми, а има само една Х и липсва втора. В този случай се отбелязва с ХО, но това не означава, че е изчезнал единият пол. Разнообразието остава, половите клетки остават два вида. Така дори някога да изчезне Y хромозомата, полът няма да изчезне.

Какво се е случило с мъжката Y хромозома

Смята се, че мъжката Y и женската X хромозома са произлезли от една двойка "нормални" хромозоми, формата и функцията на които били идентични. От тогава мъжката хромозома постепенно намалява по размер, защото голяма част от нея не се използвала. Някои учени смятат, че с течение на времето тя ще изчезне напълно.

Екип, воден от Дженифър Хюз (Jennifer Hughes) от Масачузетския технологичен институт доказа, че това не е така, сравнявайки човешката Y хромозома с тази на шимпанзетата. Y хромозомата е разделена на пет участъци, които са възникнали по време на еволюцията на човешките ни предци. При всяко нововъведение на еволюцията съдържанието на тази хромозома се редактира и голяма част от оригиналните гени отпадат. Като резултат се появили пет участъка, най-първият от които най-малко прилича на оригиналната хромозома, докато последният не е много по-различен от нея.

Y хромозомата на човека ще бъде стабилна десетки милиони години

Хюз и колегите й се опитали да изчислят скоростта на съкращаване на мъжките хромозоми като сравнявали участъци на Y хромозомата на човек, шимпанзе и резус макак. Предшествениците на хората и шимпанзетата са се разделили сравнително наскоро - само преди 6 милиона години, поради което техните геноми се различават съвсем малко. Последният общ прародител на човека и макака е живял преди около 25 милиона години, което трябва да бъде достатъчно за появата на значителни "пропуски" в мъжката хромозома.

Според учените, всички важни гени в първите четири сегмента се различават малко в Y хромозомите на хората и макаците. Това означава, че тези гени остават приблизително същите от времето на разделянето на предците на хора и маймуни. В петия сегмент ситуацията е съвсем различна - структурата на тази част на Y хромозома е много различна при всички видове примати. Мъжката хромозома на шимпанзетата се различава в известна степен от тази на човека и макаците.

^{Човешкия кариотип (набора на всички хромозоми). Лесно се вижда колко малка е Y хромозомата в сравнение с останалите. Източник: OpenLearn LABSPACE}

Идентичността на древните мъжки хромозомни фрагменти показва, че гените им са от жизненоважно значение за оцеляването и успешното възпроизводство. В противен случай Y хромозомата на човека и маймуната би съдържала други варианти на тези гени.

Биолозите смятат, че всеки сегмент в мъжката хромозома се развива по един и същ сценарий в два етапа. В първия, участъкът преминава през етап на бързи мутации, които водят до отстраняване на ненужните части от хромозомата. След това сегментът преминава в стабилна фаза, по време на която гените в хромозомата не се променят и се предават от поколение на поколение.

По този начин по-голямата част на мъжката хромозома е стабилна в продължение на десетки милиони години. 

Необходима ли е X хромозомата

Женската X хромозома се "включва" само в някои органи и почти не съдържа гени, без които организмът ни не може да оцелее.

Професор Лоурънс Хърст (Laurence D. Hurst), който провежда изследването си в Британския Университета в Бат, заяви, че сега в човешкото тяло има само една активна X хромозома (при жените една от двете Х-хромозоми се дезактивира на ранен етап от развитието на случаен принцип - образувайки т.нар. Телце на Бар), имаща необходимото ниво на активност на гените, необходими за оцеляване. Хърст прави сравнение с шосе - винаги на двупосочна магистрала могат да се вместят по-голям брой машини и могат да се придвижват по-бързо, отколкото на еднопосочен път.

Хипотезата на Хърст е, че особеностите на женската хромозома се дължат на това, че в организма и на мъжете, и на жените е активна само едната верига на ДНК.

Едно от свойствата, които X хромозомата е наследила от миналото, когато прародителят на X хромозомата не се е различавал от другите хромозомие е скоростта на "четене" - колко често една клетка може да чете гените, съхранени на хромозомата и да ги превръща в инструкции за сглобяване на протеини или други вещества.

Когато втората X хромозома изчезнала или се деактивирала, тази скорост на практика се е намалила наполовина, коeто я направило негодна за поддържане на активните гени, които най-често се четат. Авторите сравняват това като внезапно задръстване на пътя.

Идеята е проверена от Хърст и екипа му, сравнявайки степента на активност на гените на обикновените и Х хромозомите в ДНК на човека и на другите бозайници. Анализът показал, че максималната скорост на прочитане на гените на човешката Х хромозома била 62 пъти по-ниска, отколкото на гените в други участъци на ДНК. Всъщност тя не съдържа гени, изискващи чести прочитания.

Според Хърст Х хромозомата почти изцяло е изчистена от всички важни за оцеляването гени, защото при нея отсъства второ активно копие.

Още по темата

11/01/2016

Животът

Mъжете може да изчезнат през следващите 5 милиона години