Y染色体的基因有多少?其突变的几率有多大?

Y染色体的基因有多少?其突变的几率有多大?,第1张

Y染色体上约344个基因,是人体所有染色体中含基因数最少的。(数据来源:NCBI)

Y染色体含有6千万个碱基对,每遗传一代,大约有600个碱基会发生改变。突变率约为10万分之一。

Y染色体是人类一对性染色体中的一条,另一条是X染色体。人类有23对染色体,其中22对常染色体男女都一样,而性染色体决定性别,女性是XX,男性是XY。Y染色体是祖传父、父传子、子传孙的,因此顺着Y染色体,能找出一个家族的整个父系链条。理论上说,同一个姓的男子,Y染色体都应该是相同的。

线粒体基因组是母系遗传的,但儿女都传,不像Y染色体传男不传女。Y染色体就像父系社会中一个家族的传家宝,只传家族男丁,并在子孙世代之间相传。

Y染色体在父子间流传

但是,一些男权主义者想拿Y染色体给男尊女卑的封建糟粕思想找科学依据,还是醒醒吧。Y染色体在20世纪初才发现,父系社会早在5000年前就形成了,而且Y染色体的自然特性也和父权传统文化相去甚远。

Y染色体的遗传贡献太小

Y染色体上最重要的是SPY基因,该基因能触发雄性发育,对精子合成至关重要。因此,有Y染色体才能成为雄性。但除此之外,Y染色体就没有其他重要功能了,它与性格、智力、外貌等重要的特质统统没有关系。

人类基因组测序现在已经完成,共有20412个编码蛋白的基因,其中Y染色体上只有71个,在基因组中所占比例还不到1%。X染色体比Y大得多,有842个基因,线粒体DNA有13个基因。

人类基因组

22对常染色体的编号是按大小排序的,1号最大,22号最小。X染色体与7号相当,而Y染色体和19、20号差不多大。1号染色体有2058个基因,连22号染色体都有488个基因。

父母基因重组产生子代的时候,双方每人给子女一套常染色体,母亲给子女一条X染色体,父亲给儿子一条Y,给女儿一条X。线粒体位于细胞质内,因此全由母亲提供(精子没有细胞质)。由于常染色体决定了遗传的99.9999%以上,父母对子女的影响大致均等,但还是有细微差异的。

从子女的角度看,由于X染色体大于Y,母亲对儿子的影响大于父亲。只考虑染色体的话,父母对女儿的影响几乎均等。

性染色体遗传示意图

从父母的角度看,母亲给予子女的是均等的,而父亲给女儿的多于给儿子的。这些遗传科学结论,与父权社会中轻视母系传承、重男轻女的传统做法正好相反。

Y染色体可追溯到侏罗纪

距今约1.66亿年前,原始哺乳动物分化为两支:南楔齿兽类和北楔齿兽类,分别是今天原兽亚纲和兽亚纲的祖先。Y染色体在北楔齿兽类中产生,并传给所有兽亚纲成员。沿着Y染色体往上溯源,理论上能一直追溯到恐龙时代的中华侏罗兽,当时人的祖先还远远不是人。

现存哺乳动物除了原兽亚纲的鸭嘴兽和针鼹,都是有Y染色体的。动物没有姓氏可言,但它们的主要财产——领地,却是母系传承的。女儿留在母亲身边继承领地,儿子长大了远走高飞,独自闯荡,雄性通过性选择竞争获取交配权,这才是最贴合自然的模式。而父系传承是人类独有的,是社会发展下统治者私欲的产物,与私有制、阶级的出现相伴随。

中华侏罗兽,北楔齿兽类,科学家亲切地称之为“来自侏罗纪的母亲”,它也是来自侏罗纪的父亲

Y染色体基因检测显示,现存所有人类的最晚共同父系祖先是23.6万年前生活在非洲的一名男子,我们称他为“Y染色体亚当”。而非洲之外的所有人类,均源自6.9万年前中东的一名男子。要是没有基因突变,全球所有男子的Y染色体应该都是相同的。

2003年的一项研究显示,全球约有1600万名男子的Y染色体非常相似,应该都源自12世纪的一名东亚男子,最有可能的就是成吉思汗及其家族。成吉思汗也因此成为古代最成功的“播种者”。

值得注意的是,果蝇的性染色体也叫X和Y,但只是用了相同的名字,和人类的性染色体不是同源的。果蝇的Y比X还大,不参与性别形成,性别取决于X的数量,一条就是雄性,两条就是雌性。

鸭嘴兽是现存唯一一种没有Y染色体的哺乳动物

爬行动物的性别主要决定于孵化温度。而鸟类的性别决定系统和人类正好相反,它们是ZW系统,性染色体是ZZ为雄性,ZW为雌性。

Y染色体突变率极高

通过Y染色体溯源理论上可行,实际上只能用于最近几千到几万年,原因就是它的突变率特别高,每代就能积累两个突变。人类和黑猩猩99%以上的基因都是相同的,但Y染色体却有高达30%的差异。

由于哺乳动物和早期人类都生活在母系群中,没有固定婚配制度,一雌可以与多雄交配,精子活力最强的才能成功受精。因此,Y染色体对哺乳动物和早期人类发展很重要,这使它成为进化最快的染色体。

人类现存最近的亲戚:黑猩猩

此外,在减数分裂产生配子过程中,常染色体会进行同源染色体配对,同源序列进行交换和重组,从而修复突变基因。而Y染色体的同源染色体是X,它们多数基因序列不同,可重组区不足5%,因此Y上发生的突变难以通过重组而修复。

也正因为此,自然选择无法对Y染色体上的单一基因起作用,只能将整条Y作为一个整体去选择,导致选择效率异常低下。有害基因可能搭邻居有益基因的便车保留下来,有益基因也可能被有害基因包围而遭淘汰。因此,Y染色体上的“垃圾基因”是整个基因组中最多的。

最后,Y染色体还特别容易因遗传漂变而随机消失。它在种群中的出现频率只有常染色体的1/4,常染色体是每人有两条,Y是一半的人有一条,因此遗传漂变对Y的作用特别强烈。有名男子的Y可能很优秀,但他生的全是女儿,他的Y也会就此在种群中消失。

Y染色体主要单倍群的扩散

所以说,Y染色体在子子孙孙之间代代相传只是理想状态,现实中由于它的高突变率,用不了多少代就会面目全非。现代人类的Y染色体有近30个单倍群,每个单倍群都有几百甚至几千个变异型。

Y染色体终将消失

Y染色体产生之初有1400多个基因,现在已经失去了其中的95%,仅剩下71个。这主要是因为,其他染色体因突变而损伤的基因可以从同源染色体那里拷贝一份,而Y是单个的,损伤了的基因只能消失。在漫长的演化过程中,其他染色体正在越来越多地接管Y的基因和功能。Y染色体终将消失。

不过,Y染色体在诞生之初下滑很快,后期就越来越慢,现在已经进入停滞状态。700万年前人和黑猩猩分化以来,Y染色体上就没有丢失过基因了,而近2500万年只丢失了一个基因。专家预测,人类Y染色体已经走完了其生命的2/3历程,将于8000万年后完全消失,在那之后将产生新的性别决定系统。

鼹形田鼠

一些啮齿动物已经完成了这一进化,如裔鼠和鼹形田鼠,它们的Y染色体和SPY基因基因已经完全消失了,Y染色体上的部分基因已经重新转移到X染色体上了。两性的裔鼠性染色体都是XO,而鼹形田鼠都是XX。

综上所述,Y染色体和姓氏、祖产在父系传承上的一致性只是一种巧合。Y染色体对遗传的贡献很小,突变率高,而且是未来将消失的东西。科学家利用Y染色体进行父系溯源是很有用的,有人想试图以此来说明父权的合理性,注定站不住脚。


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