Vyriškąją lytį lemiantis genas pamažu nyksta: pasekmės gali būti labai neįprastos

Gera žinia yra ta, kad dvi graužikų rūšys jau neteko Y chromosomos – ir sėkmingai egzistuoja toliau.

Naujame leidinio „Proceedings of the National Academy of Science“ straipsnyje aiškinama, kaip dygliuotosios žiurkės išvystė naują vyriškąją lytį lemiantį geną.

Kaip Y chromosoma lemia žmogaus lytį?

Žmonių, kaip ir kitų žinduolių, patelės turi dvi X chromosomas, o patinai – vieną X ir vieną mažytę chromosomą, vadinamą Y.

X chromosomoje yra apie 900 genų, kurie atlieka įvairius, su lytimi nesusijusius, procesus. Y chromosomoje yra vos 55 genai ir daug nekoduojančios DNR – paprastų pasikartojančių sekų, kurios, atrodo, nieko nedaro.

Tačiau Y chromosoma yra labai svarbi, nes joje yra genas, nuo kurio prasideda vyriškos lyties embriono vystymasis.

Praėjus maždaug 12 savaičių po apvaisinimo šis pagrindinis genas įjungia kitus genus, kurie reguliuoja sėklidžių vystymąsi. Embriono sėklidė gamina vyriškus hormonus (testosteroną ir jo darinius), todėl kūdikis vystosi kaip berniukas.

Šis pagrindinis lyties genas, vadinamas SRY (lytį lemiantis Y regiono baltymas angl. sex-determining region Y) paveikia genetinį kelią, prasidedantį nuo geno, vadinamo SOX9, kuris yra labai svarbus visų stuburinių gyvūnų vyriškos lyties nustatymui, nors ir nėra lytinėse chromosomose.

Išnykusios Y chromosomos

Dauguma žinduolių turi X ir Y chromosomas, panašias į mūsų. Tačiau ši sistema susiduria su problemomis dėl nevienodo X genų kiekio patinuose ir patelėse.

Kaip išsivystė tokia keista sistema? Keista tai, kad Australijos ančiasnapiai turi visiškai kitokias lytines chromosomas, panašesnes į paukščių.

Ančiasnapio XY pora yra tiesiog įprasta chromosoma, turinti du vienodus narius. Tai rodo, kad žinduolių X ir Y chromosomos ne taip seniai buvo įprasta chromosomų pora. Tai turėtų reikšti, kad per 166 milijonus metų, kai žmonės ir ančiasnapiai vystėsi atskirai, Y chromosoma prarado 900–55 aktyvius genus.

Tai maždaug penkių genų praradimas per milijoną metų. Tokiu tempu paskutinių 55 genų turėtų nebelikti per 11 milijonų metų.

Teiginys apie neišvengiamą žmogaus Y chromosomos išnykimą sukėlė šurmulį, ir iki šiol esama teiginių bei prištaravimų apie numatomą Y chromosomos gyvavimo trukmę, kurios apskaičiavimai svyruoja nuo begalybės iki kelių tūkstančių metų.

Graužikai be Y chromosomos

Gera žinia ta, kad žinome dvi graužikų rūšys, kurios prarado Y chromosomą, vis dar gyvena.

Viena Rytų Europos pelėnų gentis (Ellobius talpinus) ir Japonijos dygliuotosios žiurkės gali pasigirti keliomis rūšimis, kurių Y chromosoma visiškai išnyko, o X chromosoma išliko vienguba arba dviguba abiejų lyčių atstovams.

Kol kas neaišku, kaip be SRY lytį nustato pelėnai. Tačiau Hokaido universiteto biologės Asato Kuroiwa vadovaujamai komanda atliko gilesnius dygliuotųjų žiurkių tyrimus.

A.Kuroiwa su komanda nustatė, kad dauguma dygliuotųjų žiurkių Y genų buvo perkelti į kitas chromosomas. Tačiau nebuvo rasti nei SRY, nei jį pakeičiantis genas.

Kiek vėliau komanda aptiko sekas, kurios buvo patinų, bet ne patelių genomuose, tada sekas patikslino ir patikrino, ar jos yra kiekvienoje atskiroje žiurkėje.

Mokslininkai aptiko mažytį skirtumą netoli pagrindinio lytinio geno SOX9, esančio dygliuotųjų žiurkių trečiojoje chromosomoje. Nedidelis dubliavimas (tik 17 000 bazinių porų iš daugiau kaip 3 milijardų) buvo visuose patinuose ir nė vienoje patelėje.

Mokslininkai mano, kad šioje nedidelėje DNR dublikavimo dalyje yra SOX9 lyties geną suaktyvinantis jungiklis, kuris paprastai reaguoja į SRY. Įdiegę šią dublikaciją pelėms, jie nustatė, kad ji iš tiesų padidina SOX9 aktyvumą – taigi, šis pokytis gali leisti SOX9 veikti be SRY.

Ką tai reiškia vyrų ateičiai?

Evoliucijos požiūriu neišvengiamas žmogaus Y chromosomos išnykimas sukėlė spekuliacijų apie žmonijos ateitį.

Kai kurie driežai ir gyvatės yra tik moteriškos lyties gyvūnai, kurie gali dėti kiaušinėlius iš savo genų vadinamosios partenogenezės būdu. Tačiau žmonėms ir kitiems žinduoliams tai neįmanoma, nes mes turime bent 30 nepaprastai svarbių genų, kurie veikia tik tada, jei ateina iš tėvo per spermą. Tad Y chromosomos pabaiga gali reikšti žmonių rasės išnykimą.

Visgi naujasis atradimas patvirtina alternatyvią galimybę – kad žmonės gali išvystyti naują lytį lemiantį geną.

Tačiau naujo lytį lemiančio geno evoliucija yra susijusi su įvairiomis rizikomis. Jei skirtingose pasaulio dalyse išsivystys daugiau nei viena nauja sistema, lytinių genų „karas“ galėtų lemti naujų rūšių atsiskyrimą – būtent taip atsitiko su pelėnais ir dygliuotosiomis žiurkėmis.

Taigi, jei kas nors apsilankytų Žemėje po 11 milijonų metų, galėtų nerasti nė vieno žmogaus – arba rasti net kelias skirtingas žmonių rūšis, kurias skiria skirtingos lyties nustatymo sistemos.

Parengta pagal „Conversation“.