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男子汉：基因本质及灭顶之灾http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2004-02-24 饶毅(美国圣路易斯华盛顿大学) 决定男人之为男人的Y染色体很可能终将灭亡。如果人类能够逃过此劫，那将会发生极大的变化：出现种属的变化。也就是说，从那以后的“人”，和我们现在的人不是同一种属了。 饮食男女，这些看似平常的事物，其道理却不简单。比如对于性别，我们不仅不知道其起源，也不完全清楚有性繁殖的必要性。事实上，目前地球上就还存在许多无性繁殖的生物。 性的生物学研究是一个很有趣的领域。低等有机体如属于原核生物的细菌就有了性别。不同的有机体确定性别的方法也不同，从分子基础到生物行为都是不一样的。也有性别不固定的。有些生物的性别因温度或湿度不同而不同，有些雌雄同体，有些生物主要由父亲负责带小孩，而人类的性别及其相关机制和行为只是万千“性状”中的一种。 古怪的Y染色体 自古以来，“男子汉”在很多的民族和社会中都有特别的称呼和解释。不过对“男子汉”生物本质的理解却不到50年。虽然对其他生物的性别了解的时间要长一些，可是对决定人之所以为男性的关键———Y染色体直到1959年才发现。 每个正常人几乎全部遗传信息都存在于细胞核的46条染色体里(少量在线粒体中)。这其中44条没有性别差异，称为常染色体，剩下两条是有性别差异的性染色体：一条是X，一条是Y。女性有两条X(记为XX)，男性有一条X，一条Y(记为XY)。在进化过程中，X和Y来源于常染色体，最初X和Y没有差别，后来Y特异化，能够确定雄性，并有时从X获得一些基因。 把Y和其他染色体粗略比较就会发现，它好像是一个总要“出人头地”的显性染色体：只要有了它，就是男的。而相比而言，有没有X不能完全确定性别，还要看有没有Y，好像X要看Y的脸色似的。Y染色体又是自私的，它的主要目的是使自己传代，而不太照顾其他染色体。Y的存在只对Y自己重要，而其他染色体却都对集体有积极贡献。包括X在内的所有其他染色体对男女两性都存在，母亲的X染色体既可以传给儿子也可以传给女儿，而只有Y染色体只从父亲传给儿子。 Y是惟一一个对个体生存不必要的染色体。人如果没有X，或者没有其他任何一对常染色体，就无法出生，在胚胎期就会死亡。而没有Y染色体却对个体生存没有关系，比如女性都没有Y，却照样可以健康长寿。其他染色体一般互相依靠，但是它们不依靠Y染色体。 Y染色体是最不合群的染色体。所有其他染色体都有遗传物质互换(重组)：常染色体44条是配成22对，每对之间有DNA重组。X染色体在女性配对也可以重组。只有Y染色体特殊，它只存在于XY这样的场合，而它却在绝大部分区域不能和X重组。有重组可以使染色体上出现坏的突变后容易被进化选择来淘汰，从而保持染色体的“活力”。然而在进化过程中，Y染色体为了保持它所特有的决定男性的功能，它的重要区域和X染色体重组率减低到没有，这样Y染色体不能有效地更正错误，不断出现缺损；到现在，人类的Y染色体除了末端很小一段可以和X染色体重组外，绝大多数区域的Y染色体都不能和X染色体重组。结果是，现代人的Y染色体已经比X染色体小了很多。 Y染色体依靠其他染色体，却既不和其他染色体有一样规模的重组，也不顾其他染色体的意见，在一定意义上，可以说Y染色体就像个寄生虫。 寻找基因本质 1959年生物学家发现Y染色体决定人(和老鼠)的男性特征后，人们就想知道Y染色体上面有什么特定区域、特定基因是决定男子汉的关键。 1980年代，美国麻省理工学院的佩基(DavidPage)领导的实验室开始用现代分子遗传学方法寻找确定男性的基因。1986年他们发现Y染色体上一特定小段含有决定男性的基因，第二年他们认为这段里面一个特定的基因ZFY是决定男性的基因。这个结论的关键一步是依据一个病人的情况确定的。这个病人表征是女的，可是染色体看上去是XY(不是正常女性的XX)，原来她的Y染色体有异常———上面有一小部分缺失，他们推断这个缺失应该包含了决定男性的基因。佩基等人在对应于这个缺失段的正常男性Y染色体发现了ZFY基因。这个结果发表后引起了轰动，很多学校和学术会议都请佩基去演讲，介绍他们的工作。1990年，澳大利亚女科学家格雷乌斯(Marshall
Graves)和英国的洛威尔-巴奇(Lovell-Badge)发现了另外一个基因SRY。这个基因最终被证明才是决定男性的基因。 那么，佩基的ZFY是怎么回事呢？原来，他们资料来源的病人比较特别，她的Y染色体不仅在佩基1987年看到的区域有缺损，还在另外一个区域有缺损，后一个区域包含了SRY，而SRY的缺损才是她变成女性的真正原因。 遭受挫折后 一个被科学界和一般公众重视的结论，结果被证明是错误的，对科学家来说心里是不好受的。其后许多年，佩基不再是别人争相邀请的“热门”人物。 但佩基等人并没有垂头丧气，退出研究前沿，相反他们表现得像真正的“男子汉”：首先，佩基实验室自己报告了出错的原因；其后，他们开始了其他研究，特别是Y染色体的基因组学研究。 2003年6月19日，佩基实验室和华盛顿大学基因测序中心联合公布了Y染色体DNA序列及其分析。对于一般的人包括一般的生物学家，有关染色体测序的文章常常索然无味，而Y染色体的测序结果却相当有趣。可以说，文章的发表使得佩基等人走出了重大挫折的阴影。 前面提到，Y染色体不和其他染色体进行DNA重组以交换遗传物质，这是其不断走向灭亡的主要原因之一。佩基实验室的研究发现：Y染色体有许多重复的回文结构序列(像中文诗词玩文字游戏一样，DNA的回文也是顺过来、倒过去读都一样的序列)，且这些重复的回文结构有重组能力，Y染色体自己的一段和另一段之间进行重组，靠这样的自我重组来获得活力。这个能力是进化过程中用来自救的重要机制。 在劫难逃？ 也许可以把Y染色体比喻为最不懂事的少年。和人类的其他染色体相比，Y是最年轻的，它也将是最早消亡的染色体。也就是说，Y是最短命的染色体。 在进化过程中，动物低等到一定程度以前是没有像人类这样的Y染色体的。比如果蝇虽有Y染色体，却和人类的Y没有关系，而且也不是决定果蝇性别的原因。果蝇性别是靠比较X染色体和常染色体的比率来确定的。人类所用的Y染色体，是大约3.1亿年到1.7亿年前开始和X染色体有不同。那时是在鸟类出现以后。大约1.7亿到1.3亿年前，本来用于脑发育的SRY基因被Y染色体窃得，开始被专门用于确定男性。此后因为Y染色体的自私行为，为了保持和巩固男性特异的基因，不断压制这个区域和其他染色体的重组，导致整个重组能力下降，下降以后不能有效更正出了问题的DNA，致使DNA不断毁坏和缩短，加上本来全世界的Y和X比起来就处于低于1∶3的劣势，几个原因综合起来，结果是，到现在Y和它的“同伴”X染色体已经差得很远：X上有约1500个基因，Y上面不过几十个基因。 有朝一日，Y染色体会失去决定男性的基因SRY。在有些鼠类动物身上，事实上已经没有了SRY基因。照此我行我素的行为，可以预计，整个Y染色体也可能会消亡。2002年格雷乌斯推算：人类Y染色体的灭亡时间不超过1000万年。 佩基等人发现Y有自我重组能力后，Y染色体灭亡的速度肯定要比以前预计的慢，于是有位美国男科学家(Hawley)立即说：Y染色体消亡是被大大夸张的谣言。但疑问依然存在：Y的自我重组，其效率是否足够的高呢，高到使它能够改变终将灭亡的下场？ 不过如果没有SRY或者Y染色体全部消亡后，来自男性的(性)骚扰还会存在吗？如果有人抱有这样的想法，可能就要失望了。预计即使SRY没有以后，也会有其他基因来决定男性，而现在的Y染色体消亡后，可以有其他的染色体或机制来确定男性。所以，如果人类能够逃脱因Y染色体消亡而带来的灾难的话，那将会发生极大的变化——出现种属变化！也就是说，从那以后的“人”，和我们现在的人不是同一种属了。 (题目为编者所加，原题为《什么是男子汉：基因本质和行为表象》，有删节) (新浪)
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