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别的染色体都出双入对,凭什么X、Y长得不一样?

 静雅轩345 2017-07-13

在动物界,决定性别分工的法儿有很多。比如靠环境温度决定的鳄鱼,靠社会地位决定的小丑鱼,靠碰没碰见朋友决定的海蛞蝓,还有些动物根本谈不上决定,可以变来变去。


一群小丑鱼里只有最大个儿的是雌性,其余都是雄性,向后台回复“小丑鱼”可以看更多。图片:Leszek.Leszczynski / flickr

只有一部分动物选择了遗传决定,其中的一部分又固化为性染色体差异,这其中的一小部分选择了XX-XY的染色体决定机制,比如人类。

那么,为什么X、Y染色体形态不同呢?


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这要从XY性别决定系统的由来说起。

在不确定多久以前(可能是3亿,也可能是1.7亿),哺乳动物的祖先获得了一个性别决定基因。如果有这个基因,个体就是雄性;没有,就是雌性。这是个显性基因

今天,我们称性染色体里含有这个基因的为Y,不含的是X。那个时代,X和Y长得还差不多。


现在,人类X染色体(左)与Y染色体(右)形态差别很大。图片:POWER AND SYREDSPL

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但这个基因一诞生,就注定是要被疏远的命。因为雌性和雄性有不同的生理特征,可能有不同的行为特征,对后代的利益评价也不一样。所以对于雄性而言的好基因,对雌性可能是差的;反之亦然


“凶猛”是雄性堤岸田鼠Myodes glareolus生殖竞争时的优势,但它们的“爷们基因”对雌性来说并非最佳选择。图片:Mokkonen

一般而言,同源染色体是经常重组的,一个基因经常从一条跑到另一条的同源位点上去。但是当Y染色体上的基因跑到了X染色体的同源位点上,可能就把适合雄性的基因硬塞给了雌性……基于前面的理由,这样的重组不会有好结果。所以自然选择逐渐阻断了X和Y之间的重组

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但是,重组是有用的,它能防止基因的“恶性搭便车”。重组的减弱,会导致坏的突变筛选不掉,好的基因也被拖累。Y染色体就是如此。

现在Y的重组能力大减(只有末端可以粘在X上,还有部分片段可以自己和自己勉强重组),Y染色体上管用的基因越来越少,自身的长度也越来越短。有一项估计是,当初它有1438个有效基因,现在1393个都报废了,真是被这个性别决定基因害惨了!


G显带着色后的人类男性染色体图,红圈为Y染色体。图片:National Human Genome Research Institute


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而X还好好的,无他,就是因为女性身体里还有XX可配对,而Y却一辈子遇不到另一个Y。一个X染色体可以一直呆在女性身体里,即使到男性身体里客串一次也不会超过一代的时间,不至于出现大问题。

到头来,唯一的区别只有一条:性别决定基因是显性的。Y是这个显性基因的携带者,于是,它矬了。

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