论文部分内容阅读
研究人员现在发现，男性可能进化得比女性快，因为男性性染色体上的基因比人类其他染色体上的基因变化更快。
人与黑猩猩的雄性染色体差异
美国麻省理工学院怀特海德研究所的研究人员比较了人类的近亲黑猩猩和人的Y染色体，发现两者的基因差异达30％。而过去的研究表明，人与黑猩猩其他染色体上的基因差异只有约2％。两者之间在决定男性性别的Y染色体上的基因差异远远大于其他遗传密码的差异。
因此，怀特海德研究所主任、生物学教授大卫·佩奇认为，Y染色体似乎是人类染色体中进化最快的染色体，也可以把Y染色体看作是基因重组最为频繁的部分，它就像一幢经常翻新的房子。
性染色体是在约2亿～3亿年前进化的，但是黑猩猩和人类的后裔是在约600万～700万年前分道扬镳的，因此两者之间Y染色体上的这种巨大变化只是发生在过去600万年或更近期的进化过程中。黑猩猩和人的基因组的对比提示，这两个物种此后没有太多的差异。但是，这种分析和对比排除了Y染色体，后者的遗传序列大多由重复结构和复杂的镜像碱基对构成。黑猩猩的Y染色体是在几年前测序完成的，但是全部图谱也只是现在佩奇的研究小组进行了精密的测序才完成。
较早的研究认为，黑猩猩和人的Y染色体上的许多明显差异是由于黑猩猩的基因丢失和人的基因获得而造成的。佩奇的研究小组则发现，黑猩猩的Y染色体只有2／3的特色基因与人类的Y染色体相同，而且只有47％的功能基因与人的相同。但是，人与黑猩猩的其他基因差异只有约2％。
另一方面，人与黑猩猩的21号染色体上却很少有基因重组的部分。如果能沿着人的21号染色体巡游，也可以沿着黑猩猩的21号染色体巡游，因为它们就像一个没有断裂的玻璃体一样。但是人和黑猩猩的Y染色体却断成了碎片。不过，佩奇认为，Y染色体的变化较大也并不意味着男性更为进化和文明，原因是，Y染色体只是决定性别。
人类Y染色体进化快的原因
对人和黑猩猩Y染色体的详尽检测发现，人类甚至有一些完整的基因是黑猩猩所不具有的。尽管还要比对其他的染色体才能得出Y染色体是人类演变最快的染色体，但是，就目前已经全部测序人的23对染色体和黑猩猩的两个染色体(Y染色体和21号染色体)也足以得出人的Y染色体演变最快的结论。
怀特海德研究所的研究人员现在的研究结果提示，有理由把Y染色体看做一个进化中的强势团队。原因之一是，它是孤独存在，而且不是其他44条配对染色体的所属部分。所以，当有突变发生时，也不会有配对的染色体进行重组和从本质上遮掩这种变化。由于女性有两条x性染色体，是配对的，所以不会出现像男性这样的染色体变化。女性的x性染色体一条染色体出现突变，可能会由另一条染色体的配对来修补。所以，男性Y染色体的变化是一种单兵突进。
佩奇等人认为，人与黑猩猩Y染色体上的巨大差异形成有四个协同的原因。一是Y染色体在产生精子时具有显著作用，Y染色体的大部分有特点的基因参与了产生精子，而精子是处在生殖适应的最前沿，所以变化特别快。二是Y染色体在细胞分裂时并没有配对者，因此极大地避免了在染色体配对时的DNA的交换并保持着变化。三是Y染色体经常发生基因异位重组。四是物种交配行为的差异，例如雌性黑猩猩在发情期是频繁地交配，而且不止一个性伴侣。这对于雄性黑猩猩是一个压力，迫使它们产生更多和更好的精子，以便让其基因遗传下去。而能遗传下去的雄性基因一般都是较强壮的个体，它们局限于少数的黑猩猩，所以基因的变化不大。人类是一夫一妻制，各类男性的基因都有可能遗传下去，因而人类男性的基因变化较大。
从这些原因可以解释为何人类的Y染色体的基因变化比黑猩猩的Y染色体的基因变化更快。不过，研究人员希望对恒河猴和狨猴的Y染色体进行测序以找到旁证，前者属于乱交的生物群体，而后者很像人类，是一夫一妻制。
创新还是灭亡?
人类Y染色体的迅速进化也提出了另一个问题，它是否会逐渐退化并导致男性灭亡。几年前，有研究人员提出，Y染色体正在收缩，而且它的基因比其他染色体的基因少，一些基因正在丢失。
2008年5月英国牛津大学人类遗传学教授布赖恩·塞克斯接受美国广播公司采访时称，男性独有的Y染色体无法自行修复基因变异，会造成较大的损害，表现之一是可能随着人类的发展而逐步退化。每一代人中，都有1％男人的Y染色体会产生基因变异，这会使他们的生育能力降低10％。和成双成对的X染色体不一样的是，Y染色体只有一条，无法通过镜像复制修补自身的缺陷，所以它的基因缺陷永远都无法被修复。
根据Y染色体逐步消亡的速度计算，大约12.5万年后，Y染色体将会彻底失去功能，这意味着男性到时也许将从地球上灭绝。不过，即使地球上没有男性存在，女性照样可以生育后代，一是通过单性生殖，另一是把其他细胞培育成精子来与卵子结合。2009年7月英国纽卡斯尔大学的卡里姆·纳耶尼亚声称，他们把从人体提取的胚胎干细胞放入一种化学物质和维生素构成的“鸡尾酒”中培养，结果让干细胞转化成了精子。这样的精子也许可以与卵子结合孕育后代。
另外，男人行将灭亡的预测还建立在男性的生殖细胞质量下降和生活方式更有害的基础之上。例如，在过去50年中，男性的精子数量已经急剧下降了20％，这可能和男性面临更大压力、滥用酒精以及环境污染等有关。精子质量的下降也意味着男性衰退的开始。
不过，奇等研究人员的结果却提示，人类男性的Y染色体变化之快意味着一种进化的优势，也就是可以适应环境，并且努力适应新的生殖需求，所以Y染色体的变化是一种创新而非灭绝。
那么，到底男性的Y染色体变化之快意味着男性更适应环境，还是男人行将灭亡?这需要更多的研究结果和漫长的时间来证实。
(文章代码：100502)
【责任编辑】张田勘
人与黑猩猩的雄性染色体差异
美国麻省理工学院怀特海德研究所的研究人员比较了人类的近亲黑猩猩和人的Y染色体，发现两者的基因差异达30％。而过去的研究表明，人与黑猩猩其他染色体上的基因差异只有约2％。两者之间在决定男性性别的Y染色体上的基因差异远远大于其他遗传密码的差异。
因此，怀特海德研究所主任、生物学教授大卫·佩奇认为，Y染色体似乎是人类染色体中进化最快的染色体，也可以把Y染色体看作是基因重组最为频繁的部分，它就像一幢经常翻新的房子。
性染色体是在约2亿～3亿年前进化的，但是黑猩猩和人类的后裔是在约600万～700万年前分道扬镳的，因此两者之间Y染色体上的这种巨大变化只是发生在过去600万年或更近期的进化过程中。黑猩猩和人的基因组的对比提示，这两个物种此后没有太多的差异。但是，这种分析和对比排除了Y染色体，后者的遗传序列大多由重复结构和复杂的镜像碱基对构成。黑猩猩的Y染色体是在几年前测序完成的，但是全部图谱也只是现在佩奇的研究小组进行了精密的测序才完成。
较早的研究认为，黑猩猩和人的Y染色体上的许多明显差异是由于黑猩猩的基因丢失和人的基因获得而造成的。佩奇的研究小组则发现，黑猩猩的Y染色体只有2／3的特色基因与人类的Y染色体相同，而且只有47％的功能基因与人的相同。但是，人与黑猩猩的其他基因差异只有约2％。
另一方面，人与黑猩猩的21号染色体上却很少有基因重组的部分。如果能沿着人的21号染色体巡游，也可以沿着黑猩猩的21号染色体巡游，因为它们就像一个没有断裂的玻璃体一样。但是人和黑猩猩的Y染色体却断成了碎片。不过，佩奇认为，Y染色体的变化较大也并不意味着男性更为进化和文明，原因是，Y染色体只是决定性别。
人类Y染色体进化快的原因
对人和黑猩猩Y染色体的详尽检测发现，人类甚至有一些完整的基因是黑猩猩所不具有的。尽管还要比对其他的染色体才能得出Y染色体是人类演变最快的染色体，但是，就目前已经全部测序人的23对染色体和黑猩猩的两个染色体(Y染色体和21号染色体)也足以得出人的Y染色体演变最快的结论。
怀特海德研究所的研究人员现在的研究结果提示，有理由把Y染色体看做一个进化中的强势团队。原因之一是，它是孤独存在，而且不是其他44条配对染色体的所属部分。所以，当有突变发生时，也不会有配对的染色体进行重组和从本质上遮掩这种变化。由于女性有两条x性染色体，是配对的，所以不会出现像男性这样的染色体变化。女性的x性染色体一条染色体出现突变，可能会由另一条染色体的配对来修补。所以，男性Y染色体的变化是一种单兵突进。
佩奇等人认为，人与黑猩猩Y染色体上的巨大差异形成有四个协同的原因。一是Y染色体在产生精子时具有显著作用，Y染色体的大部分有特点的基因参与了产生精子，而精子是处在生殖适应的最前沿，所以变化特别快。二是Y染色体在细胞分裂时并没有配对者，因此极大地避免了在染色体配对时的DNA的交换并保持着变化。三是Y染色体经常发生基因异位重组。四是物种交配行为的差异，例如雌性黑猩猩在发情期是频繁地交配，而且不止一个性伴侣。这对于雄性黑猩猩是一个压力，迫使它们产生更多和更好的精子，以便让其基因遗传下去。而能遗传下去的雄性基因一般都是较强壮的个体，它们局限于少数的黑猩猩，所以基因的变化不大。人类是一夫一妻制，各类男性的基因都有可能遗传下去，因而人类男性的基因变化较大。
从这些原因可以解释为何人类的Y染色体的基因变化比黑猩猩的Y染色体的基因变化更快。不过，研究人员希望对恒河猴和狨猴的Y染色体进行测序以找到旁证，前者属于乱交的生物群体，而后者很像人类，是一夫一妻制。
创新还是灭亡?
人类Y染色体的迅速进化也提出了另一个问题，它是否会逐渐退化并导致男性灭亡。几年前，有研究人员提出，Y染色体正在收缩，而且它的基因比其他染色体的基因少，一些基因正在丢失。
2008年5月英国牛津大学人类遗传学教授布赖恩·塞克斯接受美国广播公司采访时称，男性独有的Y染色体无法自行修复基因变异，会造成较大的损害，表现之一是可能随着人类的发展而逐步退化。每一代人中，都有1％男人的Y染色体会产生基因变异，这会使他们的生育能力降低10％。和成双成对的X染色体不一样的是，Y染色体只有一条，无法通过镜像复制修补自身的缺陷，所以它的基因缺陷永远都无法被修复。
根据Y染色体逐步消亡的速度计算，大约12.5万年后，Y染色体将会彻底失去功能，这意味着男性到时也许将从地球上灭绝。不过，即使地球上没有男性存在，女性照样可以生育后代，一是通过单性生殖，另一是把其他细胞培育成精子来与卵子结合。2009年7月英国纽卡斯尔大学的卡里姆·纳耶尼亚声称，他们把从人体提取的胚胎干细胞放入一种化学物质和维生素构成的“鸡尾酒”中培养，结果让干细胞转化成了精子。这样的精子也许可以与卵子结合孕育后代。
另外，男人行将灭亡的预测还建立在男性的生殖细胞质量下降和生活方式更有害的基础之上。例如，在过去50年中，男性的精子数量已经急剧下降了20％，这可能和男性面临更大压力、滥用酒精以及环境污染等有关。精子质量的下降也意味着男性衰退的开始。
不过，奇等研究人员的结果却提示，人类男性的Y染色体变化之快意味着一种进化的优势，也就是可以适应环境，并且努力适应新的生殖需求，所以Y染色体的变化是一种创新而非灭绝。
那么，到底男性的Y染色体变化之快意味着男性更适应环境，还是男人行将灭亡?这需要更多的研究结果和漫长的时间来证实。
(文章代码：100502)
【责任编辑】张田勘