走近最难以捉摸的染色体

2023-09-01 15:24 作者：张佳欣科技日报责任编辑：吴静

为了揭开Y染色体的“神秘面纱”，国际科研团队刚刚完成了对完整人类Y染色体的首次测序。

Y染色体是人类46条染色体中最小的染色体之一，但却是科学家最难读取的染色体。此次研究掌握的这条独特染色体的全部基因“密码”，至少可以帮助解开部分关于Y染色体的谜团。

根据Y染色体寻找祖源

人们普遍认为，Y染色体“形如其名”，但事实上，它的形状并不像字母Y。X染色体首先被发现并被命名为“X”，大约15年后，Y染色体被发现，研究人员只是沿用了字母表中X的后一位为其命名。

深圳华大生命科学研究院研究员周旸告诉科技日报记者，人类的Y染色体是雄性中性染色体对的其中一条。虽然X和Y染色体都来源于一对相同的祖先常染色体，但是目前的Y染色体在长度上只有X染色体的三分之一，蛋白编码基因也只剩下X染色体的约5%。

Y染色体上具有哺乳动物的性别决定基因SRY，它能触发睾丸的生长，并由此决定雄性性状。此外，Y染色体上还有其他一些参与精子形成，甚至神经系统发育等过程的基因。

Y染色体的遗传方式非常独特，包括X染色体在内的所有其他人类染色体在繁殖过程中会重新组合并共享遗传物质，但Y染色体会直接从父母传递给子代，几乎不会重新组合。基于这种直接遗传方式，能够完全测序不同人的Y染色体将有助于更好地理解基因是如何在世代间传承和变化的。

目前，国外已经有许多热门的基因检测公司，如23andMe和FamilyTreeDNA，可以提供关于Y染色体的特定报告。Y染色体独特的遗传方式使得这类公司能够判定某个人处于何类“单倍群”，处于同一“单倍群”的人的DNA有共同的突变，表明他们可能有着共同的祖先。研究人员已经能够追踪许多“单倍群”的地理起源地，让人们对自己的祖源有所了解。

科学认识“超雄基因”

我们的祖先遗传给我们的DNA决定了我们的外貌、身体机能，甚至能影响我们的性格。在一些情况下，人体可能会出现染色体异常，其中一种是Y染色体的异常。

此前，有新闻媒体报道称，孕妇在孕检中查出胎儿有“超雄基因”。所谓的“超雄基因”也称超雄综合征，又称XYY染色体综合征，它指的是男孩出生时体内多了一条Y染色体。其本质就是一种染色体异常导致的疾病。

周旸指出，“超雄基因”形成的原因是，父亲产生精子时，在减数第二次分裂后期，两条Y染色体未移向细胞两极，使个别精子细胞含有两条Y染色体。这样的精子与正常的卵子（携带一个X染色体）结合形成受精卵后就发育成了携带XYY染色体的个体。

深圳华大生命科学研究院副院长金鑫向记者介绍说：“除了‘超雄基因’外，还存在其他染色体异常，其中一些与染色体数目的变异相关。例如，我们熟知的21三体综合征（唐氏综合征）就是由第21号染色体数目异常导致的。染色体异常可能会导致个体出现一些疾病表现或特殊情况。”

据国外物理治疗百科全书式网站verywellhealth介绍，大多数出生时患有XYY染色体综合征的人智力一般，可能会出现发育迟缓或学习障碍等情况。

金鑫认为，从遗传学角度来看，应该把XYY染色体综合征看作一种遗传病。作为一种疾病，它可能表现出一些特定的外部特征，例如21三体综合征可能表现为智力发育滞后、生长问题、器官疾病等，“超雄基因”携带者也可能会有一些特殊的表现，这些特点可能是疾病本身导致的。然而，需要更多的研究来确定这些特点的可能原因，以及是否有相关的干预方法。

金鑫补充说，Y染色体完整序列的绘制对研究这些机理和进行干预具有重要意义。它能够帮助我们更好地了解染色体异常以及与之相关的生理和心理特点，从而能更好地对症下药。

Y染色体不会真的消失

2011年，澳大利亚科学家珍妮弗·格雷夫斯表示，按照现在的速率，估计Y染色体将在几百万年内消失。这一说法在学术界掀起了轩然大波。

金鑫告诉记者，现在有几个不同的新发现，表明这一认知不一定是完全正确的。首先，通过比较人类与黑猩猩的基因组，科学家发现，自人类与黑猩猩的共同祖先分离后，人类的Y染色体在漫长的时间里没有发生新的基因丢失，特别是与生存和繁殖密切相关的基因，能相对稳定地传递给下一代。

周旸说：“近期的研究发现，Y染色体的退化速率正在逐渐降低。以人为例，人的Y染色体上的基因虽然相较于X染色体发生了接近95%的丢失，但在最近的2500万年内其实并没有发生进一步的基因丢失。”

其次，Y染色体上基因的功能和独特的“回文”序列也能有效避免Y染色体真正消失。

周旸介绍，目前仍然保留在Y染色体上的基因，除了与睾丸发育、精子形成的过程有关外，还参与到一些更广泛的细胞生物学过程（如泛素化、转录翻译起始等）中。相信这些重要的功能在一定程度上阻止了Y染色体的进一步退化。虽然Y染色体在演化过程中无法像常染色体一样和它的同源染色体X进行染色体对之间的同源重组，但是Y染色体上存在“回文”序列，能使基因在“回文”序列间进行同源重组，可以在一定程度上解决有害突变积累的问题。

当然，其实自然界中也确实存在Y染色体完全丢失的物种，如奄美刺鼠。周旸说：“这个物种的Y染色体已经完全丢失，但其实它们仍然存在雄性和雌性两种性别。科学家在这个物种的雄性个体中发现，其3号染色体的Sox9基因的上游产生了一个雄性特异的增强子调控元件，可能可以在SRY缺失的情况下促进Sox9的表达，进而促进睾丸的形成。”

关键词：Y染色体,同源重组,21三体综合征,美刺,verywellhealth

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