解释Y染色体丢失的新理论

　　目前，德克萨斯大学阿灵顿分校（UT Arlington）的一个研究小组称，他们通过对4000多种甲虫的遗传信息进行研究，提出了关于“为什么一些物种的Y染色体丢失，而另外一些物种（如人类）却保留它”的一个新理论，他们称之为“脆性Y染色体假说”。

　　生物学家们的想法是，Y染色体的命运，深受减数分裂或精子生产在一个生物体内如何起作用的影响。他们认为，X和Y遗传信息融合或重组的区域，可以作为一个强大的线索，暗示物种在精子产生过程中处于Y染色体丢失的风险。先前的工作认为，Y染色体缺失是因为其携带更少的重要基因。

　　德克萨斯大学阿灵顿分校的博士生Heath Blackmon指出，以前对性染色体的大多数研究，既在哺乳动物中，也在果蝇中。但是，甲虫是地球上变化最多的组群，科学家们已经描述和命名了350,000多种甲虫。

　　Blackmon指出：“我们想进行这项研究的一个目的是，看看甲虫是否能揭示出性染色体进化方式的任何新信息。”Blackmon和UT Arlington的生物学副教授Jeffery Demuth，将相关研究结果发表在最近的《Genetics》杂志。这项研究由美国国家卫生研究院赞助支持。

　　X和Y染色体基因控制人类的性别决定，XY染色体组合为男性，而XX染色体组合为女性。研究人员研究这些染色体的进化，在某种程度上，是为了了解关于人类进化和疾病的更多信息。某些疾病，如血友病，只与性染色体上的基因有关。

　　像人类一样，甲虫的性别决定是由一对XY染色体控制，大多数Y染色体比X染色体小。许多相同的进化动力应该在两组都起作用。

　　Demuth表示：“我们实验室感兴趣的一件事情是，基因组结构的演变以及在何种约束下演化。性染色体特别有趣，因为它们很明显是一个关键的发育开关，如果出错，会导致过多或多少的副本，引发几种重要的人类疾病。”

　　除了与哺乳动物相关的XY染色体组合之外，鸟类和其他动物还有ZW组合。在大自然的某些情况中，Y和W在进化中都丢失，产生了XO和ZO组合。

　　传统上，科学家们将Y染色体的丢失解释为，它不能包含足够多的重要遗传信息，所以它可有可无。在这一过程中，任何重要的基因从Y转移到其他染色体，性别决定采取不同的路线。一些科学家甚至推测，在Y染色体上的所有基因丢失之前，人类Y染色体只大约只有1千万年。

　　为了查明是否还有其他原因引起Y染色体丢失。Blackmon和Demuth组建了4724种甲虫（也称为鞘翅目）的一个染色体组型（一种染色体图）数据库。在这个大的范围内，他们发现了他们所说的“性染色体系统的明显变化”。然后，他们把注意力集中在甲虫家族最大的两个亚目——多食亚目，具有相对稳定的一个Y染色体，和肉食亚目，其有一个不稳定的Y染色体。

　　由此产生的脆性Y染色体假说，关注精子产生时X染色体和Y染色体如何分开的差异。许多物种，包括人类，其X染色体和Y染色体上有空间，在那里两个染色体重组或融合。这就是所谓的“拟常染色体区域”（PAR）。在具有一个PAR的物种中，它是确保精子接受X或Y染色体的关键。

　　以前的遗传学研究表明，自然选择可缩小X和Y染色体之间的重组区域，使一个基因的不同版本传递给对它们最有利的性别。新的研究称，PAR收缩，能够使这样一些后代产生，这些后代不具有更可能来自父亲的X或Y染色体。

　　此外，有一些物种没有拟常染色体区域，特殊的蛋白质带领X和Y染色体前往精子细胞。UT Arlington研究小组的新理论称，对PAR依赖性的缺乏，可使这些物种更不可能经受Y染色体丢失。

　　UT Arlington研究小组在甲虫中所得到的结果，经得住哺乳动物世界的比较。胎盘哺乳动物通常需要PAR，以如实地将X和Y分离到精子中，而有袋类哺乳动物如袋鼠则不能。这个假说预测，胎盘哺乳动物已经多次丢失了Y染色体，而有袋类哺乳动物则没有。此外，在胎盘哺乳动物中，具有较小PARs的动物，如啮齿类动物，Y染色体丢失最常见。

　　Blackmon称：“我们在动物中发现的模式确认非常重要，因为它意味着，即使在分离了上百万年的群组中，也存在这个假说所预测的模式。哺乳动物和鸟类似乎具有非常稳定的性染色体和性别决定。许多其他的动物组群（包括鱼类）的性染色体更容易受进化影响而发生改变。”