Das Y-Chromosom verschwindet - Was wird den Menschen passieren?

Das Y-Chromosom verschwindet - Was wird den Menschen passieren?
Chromosom Y in rot, neben dem viel größeren X-Chromosom.
Nationales Humangenomforschungsinstitut

Das Y-Chromosom mag ein Symbol für Männlichkeit sein, aber es wird immer deutlicher, dass es alles andere als stark und ausdauernd ist. Obwohl es das trägt "Hauptschalter" -Gen, SRY, das bestimmt, ob sich ein Embryo als männlich (XY) oder weiblich (XX) entwickelt, er enthält nur sehr wenige andere Gene und ist das einzige Chromosom, das für das Leben nicht notwendig ist. Schließlich schaffen es Frauen ohne einen.

Darüber hinaus ist das Y-Chromosom schnell degeneriert und hat Frauen mit zwei völlig normalen X-Chromosomen zurückgelassen, aber Männer mit einem X und einem verschrumpelten Y. Wenn die gleiche Degenerationsrate anhält, hat das Y-Chromosom gerade 4.6m Jahre übrig bevor es vollständig verschwindet. Das klingt vielleicht nach einer langen Zeit, aber es ist nicht, wenn man bedenkt, dass das Leben für 3.5 Milliarden Jahre auf der Erde existiert hat.

Das Y-Chromosom war nicht immer so. Wenn wir die Uhr vor Jahren auf 166m zurückspulen, zu den allerersten Säugetieren, war die Geschichte völlig anders. Das frühe "Proto-Y" -Chromosom hatte ursprünglich die gleiche Größe wie das X-Chromosom und enthielt alle die gleichen Gene. Y-Chromosomen haben jedoch einen grundlegenden Fehler. Im Gegensatz zu allen anderen Chromosomen, von denen wir zwei Kopien in jeder unserer Zellen haben, sind die Y-Chromosomen nur als eine einzige Kopie vorhanden, die von Vätern an ihre Söhne weitergegeben wird.

Dies bedeutet, dass Gene auf dem Y-Chromosom keiner genetischen Rekombination unterliegen können, dem "Shuffling" von Genen, das in jeder Generation auftritt, was dazu beiträgt, schädliche Genmutationen zu eliminieren. Ohne Berücksichtigung der Vorteile der Rekombination degenerieren Y-chromosomale Gene im Laufe der Zeit und gehen schließlich aus dem Genom verloren.

Nichtsdestoweniger haben neuere Forschungen gezeigt, dass das Y-Chromosom einige ziemlich überzeugende Mechanismen entwickelt hat, um "die Bremse zu drücken" und die Rate des Genverlusts auf einen möglichen Stillstand zu verlangsamen.

Zum Beispiel eine aktuelle dänische Studie, veröffentlicht in PLoS Genetik, sequenzierte Teile des Y-Chromosoms von 62 verschiedenen Männern und fanden heraus, dass es anfällig für großräumige strukturelle Umordnungen ist, die "Genamplifikation" ermöglichen - den Erwerb von mehreren Kopien von Genen, die eine gesunde Spermienfunktion fördern und den Genverlust abschwächen.

Die Studie zeigte auch, dass das Y-Chromosom ungewöhnliche Strukturen namens "Palindrome" entwickelt hat (DNA-Sequenzen, die die gleichen Vorwärts- wie Rückwärts-Wörter lesen - wie das Wort "Kajak"), die es vor weiterem Abbau schützen. Sie haben innerhalb der palindromischen Sequenzen auf dem Y-Chromosom eine hohe Rate an "Genkonversionsereignissen" festgestellt - dies ist im Prinzip ein "Copy and Paste" -Prozess, der es ermöglicht, beschädigte Gene mit einer unbeschädigten Sicherungskopie als Vorlage zu reparieren.


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Mit Blick auf andere Arten (Y-Chromosomen existieren in Säugetieren und einigen anderen Arten), a wachsend Es gibt Hinweise darauf, dass die Y-Chromosomen-Genamplifikation ein allgemeines Prinzip ist. Diese amplifizierten Gene spielen eine entscheidende Rolle bei der Spermienproduktion und (zumindest bei Nagetieren) beim Regulieren des Geschlechtsverhältnisses der Nachkommen. Schreiben in Molekularbiologie und Evolution kürzlich, Forscher zeigen, dass diese Erhöhung der Anzahl der Genkopien in Mäusen ist ein Ergebnis der natürlichen Selektion.

Auf die Frage, ob das Y-Chromosom tatsächlich verschwinden wird, ist die wissenschaftliche Gemeinschaft, wie derzeit Großbritannien, ist derzeit geteilt in die "Abgänger" und die "Remainder". Die letztere Gruppe argumentiert, dass ihre Abwehrmechanismen eine großartige Arbeit leisten und das Y-Chromosom gerettet haben. Aber die Schulabgänger sagen, dass alles, was sie tun, ist, dass das Y-Chromosom an seinen Fingernägeln hängen bleibt, bevor es schließlich von der Klippe fällt. Die Debatte wird daher fortgesetzt.

Ein führender Befürworter des Leave-Arguments, Jenny Graves von der La Trobe Universität in Australien, behauptet, dass, wenn Sie eine langfristige Perspektive nehmen, die Y-Chromosomen zwangsläufig zum Scheitern verurteilt sind - auch wenn sie manchmal etwas länger als erwartet halten. In einem 2016-Papier sie weist darauf hin dass Japanische Stachelratten und Maulwürmer haben ihre Y-Chromosomen vollständig verloren - und argumentieren, dass die Prozesse der Gene, die auf dem Y-Chromosom verloren gehen oder entstehen, unweigerlich zu Fruchtbarkeitsproblemen führen. Dies wiederum kann letztendlich zur Bildung völlig neuer Arten führen.

Der Untergang von Männern?

Wie wir in einem Kapitel in a argumentieren neues E-BuchSelbst wenn das Y-Chromosom beim Menschen verschwindet, bedeutet dies nicht unbedingt, dass die Männchen selbst auf dem Weg nach draußen sind. Selbst bei den Spezies, die ihre Y-Chromosomen tatsächlich vollständig verloren haben, sind Männchen und Weibchen beide noch für die Fortpflanzung notwendig.

In diesen Fällen ist das SRY- "Hauptschalter" -Gen, das die genetische Männlichkeit bestimmt, auf ein anderes Chromosom umgezogen, was bedeutet, dass diese Spezies Männchen produzieren, ohne ein Y-Chromosom zu benötigen. Das neue, geschlechtsbestimmende Chromosom - dasjenige, auf das sich SRY hinbewegt - sollte dann den Prozess der Degeneration aufgrund des gleichen Mangels an Rekombination, das ihr vorheriges Y-Chromosom zum Scheitern brachte, erneut beginnen.

Das Interessante an Menschen ist jedoch, dass das Y-Chromosom zwar für die normale menschliche Fortpflanzung benötigt wird, aber viele der Gene, die es trägt, nicht notwendig sind, wenn Sie assistierte Reproduktionstechniken verwenden. Dies bedeutet, dass die Gentechnik dies möglicherweise bald tun kann Ersetzen Sie die Genfunktion des Y-Chromosomsdamit gleichgeschlechtliche Paare oder unfruchtbare Männer schwanger werden können. Aber selbst wenn es für jeden möglich wäre, auf diese Weise zu empfangen, scheint es höchst unwahrscheinlich, dass fruchtbare Menschen aufhören würden, sich auf natürliche Weise zu reproduzieren.

Obwohl dies ein interessantes und heiß diskutiertes Gebiet der Genforschung ist, gibt es wenig Anlass zur Sorge. Wir wissen nicht einmal, ob das Y-Chromosom überhaupt verschwindet. Und wie wir gezeigt haben, werden wir wahrscheinlich auch weiterhin Männer brauchen, damit die normale Fortpflanzung fortgesetzt werden kann.

Das GesprächTatsächlich ist die Aussicht auf ein "Nutztier" -System, in dem einige "glückliche" Männchen ausgewählt werden, um die Mehrheit unserer Kinder zu zeugen, sicherlich nicht am Horizont. Auf jeden Fall wird es in den nächsten 4.6m-Jahren viel drängendere Sorgen geben.

Über den Autor

Darren Griffin, Professor für Genetik, University of Kent und Peter Ellis, Dozent für Molekularbiologie und Reproduktion, University of Kent

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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