男人会消失吗

人类必须面对一个有可能导致自身灭亡的问题——男性Y染色体的功能正在逐渐退化，它所掌控的基因正在逐渐减少。如果这种趋势继续下去，那么在500万年之后，Y染色体上的基因将全部消失，那时就不会再有男性了。这是一些英国科学家不久前发出的警告。当然，或许这种观点过于悲观了，因为也有一些研究人员并不这样想。例如美国麻省理工学院的遗传学家戴维德·佩奇（David Page）认为，这并不是一件值得惊慌的事，Y染色体能够得到挽救，因此，我们人类也可以得到挽救。
    我们知道，人类的遗传基因包含在22对普通染色体和另外两条决定性别的性染色体中，其中女性有两条X染色体，而男性则有一条X染色体和一条Y染色体。这种决定性别的体系是所有哺乳动物的共性，此外很多鱼类、爬行类动物和昆虫，甚至某些植物也是如此。性别可能是我们所有关于Y染色体问题的起因。有性生殖对于人类生存来说是必不可少的，因为这样可以避免一些有害的基因突变延续到人类后代身上。当精子和卵子相遇后，来自男性的一条X或Y染色体就会和来自女性的一条X染色体结合在一起，新生命的遗传特性将由他们提供的染色体中优秀的基因来决定。当然，X染色体和Y染色体上也有一些部分是相同的。通过这种方式，一条染色体上出现缺陷的基因将有可能被另一条染色体上相同位置上的健康基因（等位基因）所替代，这样就可以避免一些遗传疾病的出现，从而可以通过自然选择的方式将那些不适应环境的后代淘汰掉。这种基因重组可以保证从父母那里遗传到不同的基因，以及他们两人身上最优秀的基因。不过在这个过程中，一条Y染色体却无法和另外一条Y染色体重组。


    温度和性别
    事实上，人类的祖先并没有Y染色体。当哺乳动物的祖先还是爬行动物时，它们可能并没有特别的决定性别的染色体。就是说，每一个动物身上都携带着既可以使其成为雄性，也可以使其成为雌性的全部基因，而具体的性别则由一个基因“开关”来决定，它决定胚胎使用哪些基因而发育成雄性或者雌性。最初，决定性别的因素可能是环境，也就是说，这个性别“开关”可能是胚胎发育时的环境温度。直到现在，绝大部分的爬行动物仍然通过这一方式决定性别，还有一些是雌雄同体的，它们同时担当着雌雄两个角色。
    大约在3亿年以前，生物在进化过程中改变了性别的决定方式。一个基因发生了突变，它成了决定性别的惟一因素，而环境因素不再起作用了。这一基因突变正好发生在我们今天所知道的那对X染色体中的一条上，它最终演变成了Y染色体。直到今天，我们依然可以在Y染色体上找到古老的X染色体上的基因序列。大约在同一时期，最初的Y染色体的一部分DNA片段发生了分离，然后倒置着重新和X染色体结合。
    由于这些DNA片段被翻转，不能和原来的等位基因匹配，因此DNA也就无法通过配对来弥补其受损的部分了。更糟糕的是，随着时间的推移，至少有三个DNA片段发生了倒置。这样，基因重组事实上成了不可能的事。现在，Y染色体上只有5％的部分可以在X染色体上找到与其相对应的部分。


    DNA上的“寄生虫”
   “从一开始就注定了这样的结局。”澳大利遗传学家詹尼佛·格雷弗斯（Jennifer Graves）女士这样表述。自从Y染色体失去重组能力之后，它便开始聚集一系列的基因突变，这些突变使其原来携带的基因逐渐消失。格雷弗斯说：“这些基因突变逐渐累积起来，因为它们不可能通过重组被清除掉。”事实上，现在Y染色体上有许多失去功能的基因（假性基因或垃圾基因），而一些对生命进程有关键作用的基因却缺失了。
    导致Y染色体发生这种改变的原因，可能是附着在DNA上的古老的寄生基因。这些“寄生虫”不懂基因组，但它们却能将其越来越多的复本带到受侵扰的染色体中。为了避免受到伤害，细胞会将被感染的基因锁住，使其处于非活性状态。但不幸的是，这种方法也导致那些在“有病”的基因附近的健康基因被同时锁住而失去作用。由于进化过程中要寻找一定方式的平衡，于是就选择了那些携带着更多被锁住基因的Y染色体，比如一种名叫RBM的基因就积聚了28对之多。但持悲观看法的科学家认为，这样做只是在拖延时间，Y染色体终究要消失，这些寄生基因已经造成了损害，它引起了Y染色体上的基因逐渐减少。具有讽刺意味的是，基因缺失过程中遵守的法则同基因重组的法则非常相像，而这本应该是用来消除DNA中错误的。15％以上的不育男性的病因就是因为他们缺少在精子产生过程中起关键作用的AZF基因。
    澳大利亚纽卡斯尔大学的生殖学家约翰·爱特肯（John Aitken）认为，Y染色体一代一代地通过精子传播也是其成为基因突变牺牲品的一个原因。一个30多岁男子的精子中的DNA复制次数比女性卵子多350次。而染色体每复制一次，发生基因突变的可能性就大一些。基因突变会使新一代染色体不能百分之百地遗传上一代Y染色体的功能，这样过一段时间后，原始Y染色体的功能就不复存在了。


    只剩下40个基因了
    英国爱丁堡大学专门从事Y染色体研究的遗传学家布瑞恩·查尔沃斯（Brian Charlesworth）认为，即使是自然选择法则也不能挽救Y染色体。虽然重组可以选择那些携带更优秀基因的染色体，并淘汰那些有缺陷的基因，但如果没有完好的染色体，选择法则也无法选择没有发生突变的基因，尽管这将损害同一个Y染色体中的其他基因。她说：“所有的一切似乎都在算计着可怜的Y染色体。”
    这位女科学家对X染色体和Y染色体的基因排序进行了对比，以估算出Y染色体的退化速度。她认为，在3亿年的时间里，Y染色体大约已经失去了1500个基因，即每100万年丢失5个基因。而Y染色体现在还只剩下大约40个基因，照此速度，再过500万~1000万年，Y染色体将失去最后一个基因并从此彻底消失。
    当Y染色体咽下最后一口气后将会发生什么事情呢？人类将会因此消失吗？或者到时候地球上全是清一色的女性，她们通过某种科学技术来实现自我繁殖，会出现这样的情况吗？
    格雷弗斯认为这两种情况都不会出现：当Y染色体即将消亡的时候，一些新的基因会在另外一条染色体上演变出来，这些基因将最终替代目前决定性别的被称为SRY的基因，人类也因此不会灭绝。一些有可能拯救人类的基因突变其实已经存在，那些生理性别与其遗传性别不一致的人的身上就携带着这样的基因，例如那些具有两条X染色体而没有Y染色体的男性。但不幸的是，这些男性通常是不育的，因为目前那些决定性繁殖力所必需的基因是由Y染色体携带的，不过这种情况可能会发生变化。
    当Y染色体上一个基因缺失后，来自基因组中其他部分的另外一个基因就会逐渐演化并替代其位置。这就是说，在几百万年的时间里，所有使男性具有繁殖能力所必需基因都可以在另外一条染色体上找到。这一过程将使得Y染色体上最终只剩下SRY基因，而当它也消失之后，另外一个替代的染色体就会很容易地演化出来。格雷弗斯说：“事实上，SRY不是别的什么东西，它只是Y染色体上的一个典型的基因而已。”所以同其他基因的遭遇一样，它也是可以被替代的。


    男性是不完整的女性
    当SRY基因最初确认的时候，人们曾认为这个基因决定了男性的特征，其方式就是通过DNA上的特殊排列以及激活一些关键的基因。但进一步研究却发现，这种蛋白上积聚了很多的基因突变，只有其中的一小部分（称为碱基序列高度保留区）除外。格雷弗斯说，这一小部分基因表达的蛋白质可以与DNA链上的特别部位结合，使DNA链做60度弯曲，激活第17对染色体上的睾丸形成基因SOX9及抑制X染色体上的卵巢形成基因DAX1。
    格雷弗斯相信，SRY基因是由另外一个基因演变而来的，它被称为SOX3基因（现在仍然可以在X染色体上找到）。在一次基因突变的过程中，它从一个女性的“决定者”转变成一个女性的“抑制者”因此，将另外一个SOX基因转变成一个新的“抑制者”以替代SRY基因应该是比较容易的：只需让SOX基因同DNA相结合的部分保持不变，而将现在激活其他基因的部分锁住就可以了。
    英国遗传学家约纳森·霍金（Jonathan Hodgkin）指出，对于寄生基因而言，通过很少的遗传基因突变，在8个不同基因之间就能够调整性别的选择，甚至可以让寄生基因采取同龟类、鸟类以及人类一样的决定性别的方式。这位专家说：“如果我能够在实验室里做到，那在自然界里应该也是可能的。”


    未来人类将无法通婚吗？
    即使逃脱了灭绝的危险，未来的人类也将不再是现在的人类。将来替代SRY的基因可能在地球某个遥远偏僻的角落诞生，那些拥有它的为数很少的人将成为人类自我拯救的惟一希望。如果它出现在肯尼亚裂谷省，将来的人类将全部是现在生活在那里的马萨伊人；如果它出现在尼泊尔的昆布，将来的人类将全部是现在生活在那里的夏尔巴人。格雷弗斯还想到了一件更为令人震惊的可能：如果在地球的不同地方生成了多种替代SRY的基因，那么“人类将分化成具有不同遗传体系的新人种”，虽然这些不同的人种看起来不会比现今不同种族的人之间的差距更大，但“很难想象这些人种之间能够通婚，繁衍后代”。
    他说，在一开始，携带不同的决定性别的基因的人在通婚时还不会遇到很大麻烦，“但是一个新的倒转有可能损害性染色体”，而且不需要多少时间新的染色体就会占据上风，产生新人种。将来人类自身可能发生怎样的变化？这一问题可以从一些已经抛弃了Y染色体的其他哺乳动物身上找到答案。在亚美尼亚偏远地区生活着一种鼹鼠，它们已经失去了携带SRY基因的染色体，并演变成了两种携带替代基因的不同物种。在南美洲的8种田鼠中，SRY染色体正在明显地呈现出衰退的迹像，就如同斯堪的纳维亚旅鼠所发生的情况一样。
    另外，这两种物种中携带XY染色体的雄性也正在被抛弃。对于旅鼠，出现这种情况的原因是X染色体上一个“有胆量的”基因正在抢夺SRY基因的权力。如果这个基因同SRY基因相遇，便会采取抑制措施，致使每一个携带它的胚胎都成为雌性。格雷弗斯将这个基因形容为一个“蛀虫”，并称它“将把我们带入一个没有Y染色体的新时代”。


    储备基因
    这看来是一个令人恐慌的问题，但佩奇却一点也没有感到不安。他认为，由此引发的轰动效用是毫无意义的。他发现的例证可以证明：由于从其他染色体上转移过来了其他基因，Y染色体的退化问题已经出现了转机。佩奇发现，一个同生成精子有关的DAZ基因已经出现在Y染色体上。因为他在第3号染色体上发现了一个同DAZ非常相似的基因，因此认为它是被复制到Y染色体上的。所以佩奇肯定地说：“Y染色体上还存在其他的储备基因。”
    佩奇的发现使人们不得不重新审视持悲观论点的人所设想的情况。不过，Y染色体能否引入足够的基因以保证其存在下去仍然是一个谜。法国遗传学家肯尼斯·麦克埃莫瑞威（Kenneth McEmreavey）认为：“虽然这样可以延缓Y染色体消失的进程，但却无法停止这一进程。”他明确指出，在Y染色体上现存的40个基因中，到目前为止只发现了一个“外来移民”。
    今天，还没有人能确切知道Y染色体是否会消失以及何时会消失。也有这种可能，即使Y染色体退化的因素会随着时间的流逝而逐渐消失；或者也会出现另外一种可能，Y染色体退化到达一定极限后就不会再进一步退化了。不过即使人类在未来出现了人种的分化，那也不是什么令人吃惊的事。事实上，仅在3.5万年以前，地球上就同时生活着智人和穴居人。也许不同人种共存是人类命中注定的事。



ZT：科学世界  2003年第5期　http://www.kepu.gov.cn/magazine/newton/2003/05_27.htm

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500-----------------1000万年!好长啊!