Пол детенышей человека и других млекопитающих определяется геном, определяющим пол, на хромосоме Y. Но человеческая хромосома Y дегенерирует и может исчезнуть через несколько миллионов лет, что приведет к нашему вымиранию, если только у нас не разовьется новый половой ген.

Хорошей новостью является то, что две ветви грызунов уже утратили свою Y-хромосому и выжили, чтобы рассказать об этом.

В статье, опубликованной в 2022 году в журнале Proceedings of the National Academy of Science, показано, как у колючей крысы развился новый ген, определяющий пол самца.

У людей, как и у других млекопитающих, у самок есть две X-хромосомы, а у самцов — одна X и крошечная хромосома под названием Y. Названия не имеют ничего общего с их формой; X означает «неизвестно».

X содержит около 900 генов, которые выполняют всевозможные функции, не связанные с полом. Но Y содержит мало генов (около 55) и много некодирующей ДНК — простой повторяющейся ДНК, которая, похоже, ничего не делает.

Но Y-хромосома имеет огромное значение, поскольку содержит важнейший ген, который запускает развитие эмбриона по мужскому типу.

Примерно через 12 недель после зачатия этот главный ген включает другие, которые регулируют развитие яичек. Эмбриональные яички вырабатывают мужские гормоны (тестостерон и его производные), что обеспечивает развитие ребенка как мальчика.

Этот главный половой ген был идентифицирован как SRY (половой регион на Y) в 1990 году . Он работает, запуская генетический путь, начинающийся с гена под названием SOX9, который является ключевым для определения самца у всех позвоночных, хотя он и не лежит на половых хромосомах.

Большинство млекопитающих имеют хромосомы X и Y, похожие на наши; X с большим количеством генов и Y с SRY плюс несколько других. Эта система имеет проблемы из-за неравной дозировки генов X у самцов и самок.

Как развилась такая странная система? Удивительным открытием стало то, что австралийский утконос имеет совершенно другие половые хромосомы, больше похожие на хромосомы птиц.

У утконоса пара XY — это просто обычная хромосома с двумя равными членами. Это говорит о том, что млекопитающие X и Y не так давно были обычной парой хромосом.

В свою очередь, это должно означать, что Y-хромосома потеряла 900–55 активных генов за 166 миллионов лет, в течение которых люди и утконосы эволюционировали отдельно. Это потеря примерно пяти генов за миллион лет. При таком темпе последние 55 генов исчезнут через 11 миллионов лет .

Наше заявление о скорой кончине человеческой Y-хромосомы произвело фурор , и по сей день существуют утверждения и встречные утверждения относительно ожидаемой продолжительности жизни нашей Y-хромосомы — оценки варьируются от бесконечности до нескольких тысяч лет.

Хорошей новостью является то, что нам известны две линии грызунов, которые уже утратили свою Y-хромосому, но все еще выживают.

Слепушонки Восточной Европы и колючие крысы Японии могут похвастаться некоторыми видами, в которых хромосома Y и SRY полностью исчезли. Х-хромосома осталась, в одинарной или двойной дозе у обоих полов.

Хотя пока не ясно, как слепушонки определяют пол без гена SRY , группе под руководством биолога из Университета Хоккайдо Асато Куроивы повезло больше с колючими крысами — группой из трех видов, обитающих на разных островах Японии и все из которых находятся под угрозой исчезновения.

Команда Куроивы обнаружила, что большинство генов Y колючих крыс были перемещены в другие хромосомы. Но она не нашла никаких признаков SRY или гена, который его заменяет.

В 2022 году они опубликовали успешную идентификацию в PNAS . Команда обнаружила последовательности, которые были в геномах самцов, но не самок, затем уточнила их и проверила последовательность на каждой отдельной крысе.

Они обнаружили крошечное различие около ключевого полового гена SOX9 на хромосоме 3 колючей крысы. Небольшая дупликация (всего 17 000 пар оснований из более чем 3 миллиардов) присутствовала у всех самцов и ни у одной самки.

Они предполагают, что этот небольшой кусочек дуплицированной ДНК содержит переключатель, который обычно включает SOX9 в ответ на SRY. Когда они ввели эту дупликацию мышам, они обнаружили, что она повышает активность SOX9, поэтому изменение может позволить SOX9 работать без SRY.

Неизбежное — с эволюционной точки зрения — исчезновение человеческой Y-хромосомы породило предположения о нашем будущем.

Некоторые ящерицы и змеи являются видами, состоящими только из самок, и могут производить яйца из собственных генов посредством так называемого партеногенеза . Но это не может произойти с людьми или другими млекопитающими, потому что у нас есть по крайней мере 30 важных «импринтированных» генов, которые работают только в том случае, если они получены от отца через сперму.

Для размножения нам нужны сперма и мужчины, а это значит, что конец Y-хромосомы может означать вымирание человеческой расы.

Новое открытие подтверждает альтернативную возможность — что у людей может развиться новый ген, определяющий пол.

Однако эволюция нового гена, определяющего пол, сопряжена с рисками. Что, если в разных частях света разовьется более одной новой системы?

«Война» половых генов может привести к разделению новых видов, что и произошло с обыкновенными слепушонками и колючими крысами.

Таким образом, если бы кто-то посетил Землю через 11 миллионов лет, он мог бы не обнаружить ни одного человека или обнаружить несколько различных видов людей, разделенных разными системами определения пола.

Источник: The Conversation