Mokslo ir technologijų pasaulis

Y chro­mo­so­ma, su­tei­kian­ti vy­rams jų ly­tį, ma­žė­ja jau 180 mi­li­jo­nų me­tų. Bet šis yran­tis lukš­tas svar­bes­nis, nei ma­nė­me

Y chromosoma nėra labai mačo. Nors būtent ji suteikia vyrams jų lytį, žmonių Y chromosoma, kaip ir beveik visų žinduolių, yra smulkutė, palyginus su X chromosoma. Ji prarado šimtus genų – ir jei Y ir toliau juos mėtys, vieną dieną gali išnykti visai.

Tačiau teiginiai apie jos neišvengiamą išnykimą ima rodytis pernelyg ankstyvi. Toli gražu ne dūlantis lukštas, dabartinė Y, nors ir kokia maža, pasirodo esanti labai išsivysčiusi ir stulbinančiai svarbi vyrų genetinio turto dalis, atsakinga už daug daugiau, nei vien vyriškumą.

Nesunku suprasti, kodėl kai kurie biologai manė, kad Y pasmerkta pražūčiai: ji yra vienui viena. Visų kitų chromosomų, kurios iš esmės yra genų konteineriai, yra po dvi kopijas. Kiekviena kopija tarnauja kaip atsarginis variantas. Organizmams dauginantis, chromosomų poros išsirikiuoja ir keičiasi genetine informacija. Kai kurioms atžaloms atitenka chromosomos, pilnos pažeistų genų ir natūralioji atranka jas pašalina, tuo tarpu kitos paveldi nepažeistas kopijas ir išgyvena, kad vėl galėtų daugintis.

Tolimoje evoliucinėje praeityje Y chromosomos nebuvo, kaip ir įprastų chromosomų porų. Lytį nulemdavo tokie aplinkos faktoriai, kaip temperatūra. Bet tada vienos chromosomos genas mutavo taip, kad ją paveldėję individai būdavo vyriškos lyties. Iš pradžių ši pirmykštė Y chromosoma galėjo keistis genais su partnere, pirmykšte X chromosoma. Maždaug prieš 180 milijonų metų – žinduolių atšakoje, atsiskyrusioje nuo ančiasnapių ir echidnų – jos dalis, turinti vyrišką lytį lemiantį geno variantą, persikėlė atgal į priekį. Ši atkarpa tinkamai nebesutapo su atitinkama pirmykštės X chromosomos dalimi, tad pažeisti šios sekcijos genai nebegalėjo būti pakeisti gerais.

Nebepataisoma

Dėl tolesnių inversijų Y chromosoma tapo vis labiau nebepataisoma. Su X buvo viskas gerai, nes moteriška lytis paveldi dvi kopijas, galinčias apsikeisti dalimis. Tačiau Y pradėjo prarasti savo gabalėlius, nes vyriška lytis turi tik vieną kopiją. Žmogaus Y chromosomos versijoje dabar yra tik 78 genai, daug mažiau, nei iš pradžių buvę 600 ar panašiai. Tokiu tempu nykdama, Y chromosoma turėtų pranykti visai per artimiausius 5 milijonus metų, kaip prieš keletą metų prognozavo Jenny Graves iš La Trobe universiteto Melbourne'e, Australijoje.

Bet vis daugėja priežasčių manyti, kad likusi Y dalis taip ir pasiliks. Pirma, netgi jeigu ji prarado beveik visus iš pradžių buvusius genus, ji gavo ir kitų: dabar žinome, kad 61 iš 78 žmogaus Y chromosomos genų nebuvo iki pirmosios inversijos. Beveik visi nauji genai vaidina vaidmenį spermos gamyboje, tad Y chromosoma jiems ideali vieta. Be to, dažnai yra keletas šių genų kopijų, taigi, yra atsarga.

Dar stipresnė priežastis manyti, kad Y chromosomos laukia šviesi ateitis, kyla iš Danielio Bellotto Whitehead institute Bostone padaryto atradimo, kad Y chromosomos nykimas sustojo. Jo komanda palygino šešių žinduolių – žmonių, šimpanzių, rezus makakų, marmozečių, pelių, žiurkių, jaučių ir oposumų – Y chromosomas, siekdami atsekti jos evoliucinę istoriją (Nature, vol 508, p 494). Jie išsiaiškino didelį genų netekimą iš karto po inversijos, po to sekė ilgas stabilumo periodas. Tiesą sakant, iš seniausios žmogaus Y chromosomos dalies per pastaruosius 44 milijonus metų nedingo nė vienas genas.

Likę genai gali būti paprasčiausiai pernelyg svarbūs, kad juos būtų galima prarasti. Henriko Kaessmanno iš Lausanne'os universiteto Šveicarijoje vadovaujama komanda tyrė 15 skirtingų žinduolių ir 1 paukščių rūšies Y chromosomas. Jie atrado, kad su vyriškos lyties pasireiškimu siejama chromosoma nepriklausomai išsivystė tris kartus – kartą paukščiams, kartą ančiasnapių ir echidnų protėviams, ir trečiąjį kartą – visų kitų žinduolių protėviams. Šių trijų Y protėviai pradėjo nuo skirtingų genų, bet Kaessmanno nuostabai, visi apsistojo su stabiliu tų pačių genų rūšių rinkiniu, ką rado ir Bellotto komanda. „Šis evoliucinis žaidimas žaidžiamas skirtingais genų rinkiniais, bet kaskart išlieka tokie patys genai,“ sako jis. „Visada išlieka reguliaciniai genai.“

Kodėl? Kai iš Y chromosomos dingsta genas, vyriškos lyties palikuoniams lieka viena geno kopija X chromosomoje. Tai reiškia, kad gaminama mažiau geno koduojamo baltymo – maždaug pusė įprastinės dozės. Evoliucija gali tai ištaisyti, suintensyvindama gamybą iš vienos X, bet tada jų moteriškos lyties palikuoniai iš savo dviejų X chromosomų gauna dvigubą dozę. Kad geno koduojamo baltymo išeiga, nepaisant šio skirtumo, liktų tokia pati abiejose lytyse, moteriškai lyčiai išsivystė gebėjimą inaktyvuoti vieną iš dviejų daugumos X chromosomos genų kopijų. Galbūt Y chromosomoje išlaikomo reguliacinio geno gaminamo baltymo kiekis turi būti taip tiksliai sukalibruotas, kad organizmai negalėjo išgyventi keistos tarpinės stadijos, kai šis reguliavimo būdas dar tobulai nefunkcionavo, spėja Jamesas Turneris iš MRC Nacionalinio medicinos tyrimų instituto Londone. Reguliaciniai genai yra ypač svarbūs, kadangi jie kontroliuoja daugelį kitų genų.

Tiesą sakant, Y genai yra tokie svarbūs, kad netgi per žmogaus gyvenimą netekus Y chromosomos, tai atsiliepia kai kuriuose audiniuose. Chromosomos gali būti prarandamos ląstelių dalinimosi metu, ir Y chromosomą kaulų čiulpuose praradusiems vyrams – o tai nutinka maždaug 8 % vyresnio amžiaus vyrų – kyla didesnė susirgimo vėžiu grėsmė ir jie miršta vidutiniškai 5,5 metų jaunesni už kitus vyrus.

Stabili Y

Visi šie atradimai rodo viena kryptimi. „Nykstančios Y chromosomos teorija mirusi,“ sako Turner. Dauguma žmonių pritaria. Tačiau Graves nuo išvadų susilaiko, pažymėdama, kad daugelis Bellotto ir Kaessmanno nurodomų Y chromosomos genų, kuriuos jie vertina kaip būtinus, išnyko iš kai kurių kitų žinduolių Y chromosomų ir tai rodo, kad jie nėra tokie jau būtini.

Graves nelinkusi tikėti ir atradimu, kad žmogaus Y chromosoma buvo stabili. „Vien tai, kad Y chromosoma praktiškai tokia pati išliko milijonus metų, nereiškia, kad ji nepranyks rytoj,“ sako ji, nurodydama, kad taip jau nutiko keliems graužikams, vabzdžiams ir kitiems organizmams.

Kokia bebūtų žmogaus Y chromosomos galutinė lemtis, nauji atradimai kelia įdomius klausimus. Kadangi Y chromosoma daugiau nesąveikauja su X, netgi jų tebeturimi bendri genai evoliucionavo atskirai dešimtis milijonų metų. Tad gal jų reikšmė subtiliai skiriasi? Y chromosomos reguliacinio geno kopija, įjungianti šiek tiek kitą genų rinkinį truputį kitoje ląstelių grupėje, nei X kopija, galėtų reikšti, kad vyriškų ir moteriškų ląstelių elgesys gali skirtis. „Tai galėtų turėti svarbias pasekmes ligų paplitimui tarp vyrų ir moterų,“ pažymi Bellottas.

Kaessmann antrina. „Bus labai įdomu sužinoti, ką reguliuoja Y chromosomos genai, palyginus su jų X kopijomis,“ sako jis. Taigi, Y chromosoma ne tik nebesitraukia, jos svarba gali netgi augti – bent jau biologų protuose.

Bob Holmes
New Scientist № 2982