Rimtas smūgis vyriškumui: mokslininkai išvedė peles be Y chromosomos ir vis tiek jos gali daugintis

Šis atradimas, atrodo, prieštarauja vienam iš fundamentaliausių biologijos principų – jei organizmas iš tėvo paveldi X chromosomą, tai bus moteriškos lyties organizmas, jei Y – vyriškos. Y chromosoma tapo kone vyriškumo simboliu, bet per pastaruosius keletą metų mokslininkai rado duomenų, kad visada taip gali nebūti – per žmogaus evoliuciją, ši chromosoma traukėsi nerimą keliančia sparta.

„X [chromosomoje] yra ~1600 įvairias funkcijas atliekančių genų. Bet Y genų genų išvis vargiai esama; gal 50, ir tik vos 27 iš jų yra vyriškai lyčiai būdinga Y dalis,“ The Conversation rašo genetikė Jenny Graves iš La Trobe universiteto Australijoje.

„Daugelio yra daug kopijų, kurios dažniausiai neaktyvios, murksančios didžiulėse DNR kilpose. Didžiąją Y chromosomos dalį sudaro pasikartojanti „šiukšlių DNR“. Tad panašu, žmonių Y rodo visus ženklus nykstančios chromosomos, artėjančios prie savo dienų galo.“

Kalbame apie 166 milijonų metų laiką, o tai reiškia, kad Y chromosoma kas milijoną metų prarasdavo maždaug po 10 iš savo ~1600 genų. Graves skaičiavimais, jai dar liko apie 4,5 milijonai metų, o tai reiškia, kad kol kas tokiam vyriškumui grėsmė nekyla.

Bet kaip stuburinių gyvūnų gyvenimas pasikeistų be Y chromosomos?

2013 metais, reproducijos biologės Monikos Ward iš Havajų universiteto vadovaujama tyrėjų komanda siekė išsiaiškinti, kaip konkrečiai Y chromosoma veikia augantį embrioną, kad šis tampa vyriškos lyties. Jie atsijojo genus ir liko tik du: SRY ir Eif2s3y.

Atrastas 1990 metais, SRY genas atsako už sėklidžių vystymosi inicijavimą – kūdikiai, kurių SRY genas mutavęs, išsivystydavo į mergaites. Tuo tarpu Eif2s3y atsako už spermos gamybos pradėjimą. Štai ir viskas, sėklidėmis ir sperma pasirūpinta. Sveikiname, jūs berniukas.

Bet ar galėtų organizmas tebebūti daugintis galinčiu patinu, netgi be šių dviejų genų? Panašu, būtent tai ir atrado Ward komanda, ir išvedė peles, turinčias tik X chromosomą ir pakeitė šiuos du, kaip manyta, būtinus Y chromosomos genus X chromosomos genais, atliekančiais panašią funkciją.

Kaleigh Rogers paaiškina Motherboard:

„SRY buvo pakeistas genu, kurį paprastai SRY aktyvuoja, ir kuris yra „toliau eilėje““, sakė Ward. Užuot leidę SRY aktyvuoti šį geną, aktyvavo jį rankiniu būdu. Eif2s3y buvo pakeistas, suaktyvinus X chromosomos geno, kuris paprastai veikia tandeme, nurodančiame pelei pradėti gaminti spermą, raišką.“

Visgi gauti patinėliai nėra širdžių daužytojai, dėl kurių alptų patelės – jų sėklidės ne tik mažesnės nei įprasta, bet ir sperma nėra kokybiška. Visi spermatozoidai neturėjo uodegėlių, o tai reiškia, kad be rimtos pagalbos tokiems patinėliams susilaukti palikuonių būtų neįmanoma.

„Tyrėjams pavyko gauti palikuonis, naudojant in vitro apvaisinimą,“ sako Rogers. „Neturinčių Y chromosomos pelių vyriškos lyties atžalos buvo visiškai nevaisingos, bet patelės galėjo daugintis normaliai ir netgi susilaukti visiškai vaisingų sūnų."

Kai kurios paukščių ir gyvačių rūšys prisitaikė visai kitą lyties geną, kur ZZ yra patinėliai, o ZW – patelės.

Įdomu, kad prireikė bent penkių Eif2s3y geno X chromosomos versijų, kad būtų gauta tokia apgailėtina spermos pamaina, kai tuo tarpu gausybę sveikos spermos pagamina vos viena Eif2s3y genų kopija iš Y chromosomos. „Tai rodo, kad Y chromosomos genas yra stiprus,“ sakė Ward Science News.

Tai svarbu, nes nuo to priklauso, ar Y chromosoma liks visam laikui, ar išnyks iš žmonių genomo po kelių milijonų metų.

„Mūsų darbas nerodo, kad Y chromosoma išnyks,“ Ward sakė Hermanui Saey, nes ji daug efektyvesnė už X chromosomos pakaitalus, tad evoliuciniu požiūriu jos atsikratyti būtų beprasmiška.

Bet Graves sako, kad tyrimo duomenys tik darsyk patvirtina jos teiginį, kad žmonės gali prarasti Y chromosomą. „Tai puikus pavyzdys, kaip galima netekti netgi išties svarbaus geno“, sakė ji apie tyrimą, pridėdama, kad jis „suteikia naudingą informaciją kas nutiks Y chromosomos gyvavimo pabaigoje“.

Daug stuburinių išvystė visai kitokią dauginimosi sistemą, be X = moteris, Y = vyras. Kol kas laukinėje gamtoje aptiktos dvi graužikų rūšys, kurios dauginasi, neturėdamos Y chromosomų, kaip ir kai kurie ropliai. O kai kurios paukščių ir gyvačių rūšys savo poreikiams prisitaikė visai kitą lyties geną, kur ZZ yra patinėliai, o ZW – patelės.

Bet Y chromosoma kažkuo ypatinga ir Ward ketina tai išsiaiškinti. „Visi kiti Y chromosomos genai už kažką atsako – patinėlio konstituciją, spermos gamybą, spermatozoidų skaičių,“ sakė ji Motherboard. „Mes nebandome išnaikinti Y chromosomos ar vyrų. Tiesą sakant, ketinu tai tyrinėti dar daug metų, tad Y chromosomų man reikia.“

Tyrimo rezultatai buvo publikuoti Science. žurnale

Bec Crew
www.sciencealert.com