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別的染色體都出雙入對,憑什么X、Y長得不一樣?

在動物界,決定性別分工的法兒有很多。比如靠環境溫度決定的鱷魚,靠社會地位決定的小丑魚,靠碰沒碰見朋友決定的海蛞蝓,還有些動物根本談不上決定,可以變來變去。


一群小丑魚里只有最大個兒的是雌性,其余都是雄性,向后臺回復“小丑魚”可以看更多。圖片:Leszek.Leszczynski / flickr

只有一部分動物選擇了遺傳決定,其中的一部分又固化為性染色體差異,這其中的一小部分選擇了XX-XY的染色體決定機制,比如人類。

那么,為什么X、Y染色體形態不同呢?


01

這要從XY性別決定系統的由來說起。

在不確定多久以前(可能是3億,也可能是1.7億),哺乳動物的祖先獲得了一個性別決定基因。如果有這個基因,個體就是雄性;沒有,就是雌性。這是個顯性基因

今天,我們稱性染色體里含有這個基因的為Y,不含的是X。那個時代,X和Y長得還差不多。


現在,人類X染色體(左)與Y染色體(右)形態差別很大。圖片:POWER AND SYREDSPL

02

但這個基因一誕生,就注定是要被疏遠的命。因為雌性和雄性有不同的生理特征,可能有不同的行為特征,對后代的利益評價也不一樣。所以對于雄性而言的好基因,對雌性可能是差的;反之亦然


“兇猛”是雄性堤岸田鼠Myodes glareolus生殖競爭時的優勢,但它們的“爺們基因”對雌性來說并非最佳選擇。圖片:Mokkonen

一般而言,同源染色體是經常重組的,一個基因經常從一條跑到另一條的同源位點上去。但是當Y染色體上的基因跑到了X染色體的同源位點上,可能就把適合雄性的基因硬塞給了雌性……基于前面的理由,這樣的重組不會有好結果。所以自然選擇逐漸阻斷了X和Y之間的重組

03

但是,重組是有用的,它能防止基因的“惡性搭便車”。重組的減弱,會導致壞的突變篩選不掉,好的基因也被拖累。Y染色體就是如此。

現在Y的重組能力大減(只有末端可以粘在X上,還有部分片段可以自己和自己勉強重組),Y染色體上管用的基因越來越少,自身的長度也越來越短。有一項估計是,當初它有1438個有效基因,現在1393個都報廢了,真是被這個性別決定基因害慘了!


G顯帶著色后的人類男性染色體圖,紅圈為Y染色體。圖片:National Human Genome Research Institute


04

而X還好好的,無他,就是因為女性身體里還有XX可配對,而Y卻一輩子遇不到另一個Y。一個X染色體可以一直呆在女性身體里,即使到男性身體里客串一次也不會超過一代的時間,不至于出現大問題。

到頭來,唯一的區別只有一條:性別決定基因是顯性的。Y是這個顯性基因的攜帶者,于是,它矬了。

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