Мы привыкли думать, что мужчины — сильный пол. Кости крепче, мышцы мощнее, рост выше в среднем на 13 сантиметров. Однако, внутри каждого мужчины живет тихий генетический «пенсионер», который с каждым поколением становится все меньше и меньше. Речь о Y-хромосоме. За 300 миллионов лет она растеряла почти все свое генное имущество, и осталось всего 3% от былого богатства. И многие ученые всерьез прогнозируют, что когда-нибудь она исчезнет полностью. Неужели мужчинам настанет конец?
Некоторые ученые считают, что мужская хромосома исчезает, а журналисты пишут пугающие новости
Как Y-хромосома теряет свои гены
Чтобы понять суть истории, нужно вспомнить, что такое половые хромосомы. У людей их две: X и Y. Женщины несут комбинацию XX, мужчины — XY. Именно Y-хромосома запускает развитие мужского организма благодаря особому гену SRY, который запускает формирование семенников у эмбриона.
Но так было не всегда. Примерно 200 миллионов лет назад X и Y были одинаковыми хромосомами и содержали около 800 одних и тех же генов. Потом Y-хромосома «специализировалась» на определении пола и перестала обмениваться участками с X-хромосомой. Без этого обмена, который помогает исправлять ошибки в ДНК, Y-хромосома начала постепенно терять гены и уменьшаться. Сегодня на ней осталось всего около 45 генов, против примерно тысячи на X-хромосоме.
Слишком сложно? Тогда представьте две копии одной и той же книги. Одну из них регулярно сверяют с оригиналом и исправляют опечатки, а вторую переписывают от руки снова и снова без проверки. Через сотни тысяч переписываний вторая копия стала почти нечитаемой. Это и есть судьба Y-хромосомы.
В будущем мужчины вымрут?
Австралийский эволюционный биолог Дженни Грейвс опубликовала расчет в PubMed, который наделал много шума. Она подсчитала, что если Y-хромосома теряла гены с постоянной скоростью все 300 миллионов лет, то оставшиеся гены могут исчезнуть примерно за 5–10 миллионов лет. Сама Грейвс, впрочем, признала, что это упрощенная «прикидка на салфетке», а реальный диапазон — «от завтра до никогда».
СМИ подхватили идею и раздули ее до заголовков в духе «мужчины вымрут». Но к реальности это не имеет отношения. Грейвс не предсказывала конец мужского пола. Она лишь обратила внимание на долгосрочный эволюционный тренд.
Меня до сих пор удивляет, что кого-то беспокоит вымирание мужчин через 5–6 миллионов лет. Ведь мы были людьми всего 0,1 миллиона лет. Думаю, нам повезет, если мы переживем следующий век!, — рассказала Грейвс в интервью ScienceAlert.
Кто не согласен с исчезновением Y-хромосомы
Не все ученые согласны с Грейвс. Эволюционный биолог Дженн Хьюз считает, что Y-хромосома давно прошла фазу активного распада и сейчас находится в стабильном состоянии.
В 2012 году Хьюз и ее коллеги показали, что за последние примерно 25 миллионов лет Y-хромосома человека почти не теряла ключевые гены. Более поздние исследования подтвердили, что у приматов базовые гены Y-хромосомы хорошо сохраняются, в отличие от рыб и амфибий, у которых деградация продолжается.
Оставшиеся на Y-хромосоме гены выполняют важнейшие функции по всему телу. Давление отбора, направленное на их сохранение, слишком велико, чтобы они просто исчезли, — объясняет Хьюз.
Грейвс с этим не согласна. Она указывает, что многие «новые» гены, найденные на Y-хромосоме в последние годы, это повторные копии, часть которых может быть неактивна. Грейвс называет Y-хромосому «генетической свалкой»: создание множества копий гена повышает шансы на выживание хотя бы одной копии, но одновременно создает мусор в виде неработающих дублей.
В 2011 году на Международной конференции по хромосомам Хьюз и Грейвс провели публичные дебаты. Аудитория проголосовала — и голоса разделились ровно 50 на 50.
На тему исчезновения Y-хромосомы даже ведутся дебаты
Животные без Y-хромосомы
Самое интересное в этой истории — не прогнозы, а реальные примеры. В природе уже есть млекопитающие, которые полностью потеряли Y-хромосому и прекрасно себя чувствуют.
Несколько видов слепушонок, небольших роющих грызунов из Центральной Азии, обходятся вообще без Y-хромосомы. У одних видов и самцы, и самки имеют набор XO (одна X-хромосома и все), у других — XX у обоих полов. При этом самцы продолжают рождаться, размножаться и ничем внешне не отличаются от своих «нормальных» сородичей. Ген SRY, который у людей запускает мужское развитие, у этих животных просто отсутствует, а его функцию взяли на себя другие участки генома.
Еще один показательный случай — щетинистые крысы с японского острова Амами-Осима. У них Y-хромосома полностью исчезла, но вместо нее появилась новая генетическая «инструкция» для определения пола, дупликация усилителя перед геном Sox9 на обычной хромосоме.
Другими словами, природа уже несколько раз проделывала этот трюк. Когда Y-хромосома выходила из строя, организм находил альтернативный способ определять пол. Виды при этом не вымирали, они просто переключались на другой механизм.
Слепушонки рода Ellobius — грызуны, которые успешно живут и размножаются без Y-хромосомы
Может ли Y-хромосома исчезнуть у людей
Если Y-хромосома действительно продолжает деградировать, пусть и очень медленно, можно ли представить, что и у людей когда-нибудь появится новый механизм определения пола?
Дженни Грейвс считает это вполне возможным. Если возникнет новый вариант, который работает лучше нашей бедной старой Y, он может распространиться очень быстро. Возможно, это уже произошло в какой-то популяции людей, и мы об этом просто не знаем.
Дело в том, что в масштабных геномных исследованиях варианты определения пола обычно не проверяют отдельно. Если бы у кого-то функцию Y-хромосомы взяла на себя другая хромосома, это было бы практически незаметно, ведь мужчины выглядели бы так же и могли бы нормально иметь потомство.
Но стоит подчеркнуть, что даже если Y-хромосома когда-нибудь полностью исчезнет, это не означает конец мужского пола. Как показывают примеры грызунов, пол — это не собственность одной хромосомы. Это результат работы целой сети генов, которая может перестраиваться.
Что исчезновение Y-хромосомы значит для будущего мужчин
Никакой катастрофы для мужчин в ближайшие тысячи и даже миллионы лет не предвидится. Весь этот спор между сторонниками деградации и стабильности Y-хромосомы на самом деле не про то, вымрем мы или нет. А про гораздо более интересный вопрос: может ли хромосома, которая почти все потеряла, продолжать терять дальше. Или эволюция ее все же подстрахует?
Сегодня ни одна из сторон не может похвастаться железобетонным доказательством. Обе версии имеют право на жизнь. Именно поэтому ученые с таким азартом грызутся за эту тему.
А обычному человеку из всей этой истории можно вынести один простой и даже обнадеживающий урок: биология гораздо хитрее и пластичнее, чем нам кажется. Даже если какой-то механизм рассыпается, природа почти всегда успевает подстелить соломку. Или придумать обходной путь. Иногда задолго до того, как мы вообще заметим проблему.
Оценили 10 человек
17 кармы