人类Y染色体进化历程

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1、关于人体Y染色体的进化历程的研究报告研究课题：人类Y染色体的进化历程研究成员：文章撰写人：人类属于XY性别决定类型，在正常男性体内X与Y染色体是23对同源染色体中形状差别最大的一组。人体内的Y染色体在形状上比X染色短。单从数据上看，X在23对染色体中要排上第8位，但与其配对的Y染色体却只有它的三分之一，比最小的22号染色体还要小。Y是惟一一个对个体生存不必要的染色体。人如果没有X，或者没有其他任何一对常染色体，就无法出生，在胚胎期就会死亡。而没有Y染色体却对个体生存没有关系，比如女性都没有Y。其他染色体一般互相依靠，但是它们不依靠Y染色体。2005年，X染色

2、体基因草图显示，Y染色体上有用的基因部分转移到了X染色体上。Y染色体甚至被戏称为X染色体的“错误版本”。实际上，现在Y染色体上最有用的基因仅剩SRY基因（决定了睾丸的发生）此外，Y染色体还有抗癌作用，那么Y染色体的起源和发生是怎么样的呢？我们知道无脊椎动物是没有性染色体或是没有雌雄异体的机制，包括许多属于变温动物的脊椎动物也是没有性染色体的。这些动物的性别许多不是受到基因型的控制的，他们的性别决定是受到环境影响的:像是一些动物的性别决定取决于温度——海龟的性别决定依赖于孵卵时的温度；对于盐生钩虾来说，在5℃下后代中雄性为雌性的5倍，而在23℃以下的后代中雌性

3、是雄性的13倍。故在生物的进化历程中性染色体的出现，是进化史上的一项重大事件。XY染色体决定机制是高等生物标志（相比于其他的性别决定机制，如:ZW，XO等），可见Y染色体在生物进化上的重要地位。根据《自然》杂志上一篇关于Y染色体进化的研究报告显示:Y染色体的进化速度比其他的基因快2%，科学家通过将人类的基因与最像人类的“近亲”猩猩相比对，发现Y染色体与猩猩的差异度为30%，而人类其它基因与猩猩的差异度为28%，这也就是说人类的Y染色体与人类其它基因相比存在2个百分点的进化程度差异。而这一进化过程是从大约600万年前开始的，其他的基因的进化时间要比Y染色体长的

4、多。研究报告的撰写者，剑桥大学怀特黑德研究所主任戴维·佩奇和麻省理工学院的一名教授表示：“看起来Y染色体是人类染色体中进化最快的一个，它几乎就是一个不断变化的基因，就像是一座不断重建的房屋一样。动物的雄性祖先最早可以追溯到5亿年前，而Y染色体的出现不到3.1亿年，目前创造雄性所必须的基因出现可能不到1.7亿年。3亿年前的某一天，在其中一条原始性染色体上一个叫SOX3的基因发生突变，变成了名为SRY的基因。SRY基因是现代Y染色体上决定男性性别的关键基因。然而最新的研究表明XY的决定系统大约在1.66亿年前出现。科学家们利用动物分类学推测了基因的发展。爬行动物

5、的性别不是由性染色体决定的，它们通常由环境决定。例如乌龟、鳄鱼等，在阳光充足的水滩上发育成雄性；在阴凉的背阴环境下发育成雌性。比爬行类高级一点的是哺乳动物中的单孔类动物，如著名的鸭嘴兽、针鼹等。单孔类动物是具有Y染色体的最古老动物，它们的性别不再是简单地由环境决定。而哺乳动物与爬行类动物的分支进化发生在3亿年前，所以科学家们推断出Y染色体出现在那个年代。科学家们也尝试了利用植物来进行研究：“人类的Y染色体在经历了大概200万年的进化史后，失去了大量的基因，现在只保留约3%的其祖先的基因。然而，我们对早期阶段的过程知之甚少，因为它发生在很久很久以前，多伦多大学

6、生态学与进化生物学系(EEB)的斯宾塞巴雷特教授说。“包括人类和其他动物物种的Y染色体研究发现，退化始于数亿年前。但植物并不是这样。”具有独立性别的植物出现是一个相对较新的进化创新，这使它们非常适合这项研究。巴雷特说。“世界上大约只有百分之六的开花植物具有雄性和雌性之分，其余都是雌雄同体。”科学家使用一种植物，它们大约15万年前左右首先进化出由X和Y染色体控制的独立性别系统，相对于那些动物，它们显得年轻一些。“我们测试Rumexhastatulus的Y染色体退化，Rumexhastatulus是来自美国南部的一年生植物，俗称heartwingsorrel。我

7、们发现，位于Y染色体的基因已经开始经历遗传性的退化，尽管它们的起源日期相对较新。”这项研究的主要作者、多伦多大学生态学和进化生物学的博士生乔希霍夫说。“重要的是，我们的研究结果表明，这种退化的程度取决于位于性染色体的基因停止相互重组的时间。”之后科学家们再应用分子生物学上的分子进化钟来估计，发现X和Y染色体上的SOX3基因与SRY基因也有了3亿年的分家史。SOX3的基因突变成了SRY的基因后，又发生了一个染色体倒转事件，使本是同根生的SOX3基因（在X染色体的底部）与SRY基因（在Y染色体的顶部），河汉相隔，老死不相往来。染色体倒转是染色体内部区段发生重组的

8、一种较常见方式，这种行为常常导致染色体上基因的位置发