Такой набор хромосом имеет женская клетка (справа). Слева показан систематизированный женский кариотип (хромосомы собраны по парам). Изображение получено методом спектрального кариотипирования (иллюстрация с сайта wikimedia.org).
У большинства млекопитающих расклад такой же, пока из общего списка выбился, пожалуй, только утконос со своими десятью половыми хромосомами(итого пять пар).
Узнать больше об определении полов и Y-хромосоме, как ни странно, решились лишь две... женщины (а ведь исследование-то масштабное). Профессор Катерина Макова (Kateryna Makova) и Мелисса Уилсон (Melissa Wilson), научный сотрудник Национального фонда науки США (National Science Foundation), видимо, пошли по стопам другой женщины-генетика, также предсказавшей когда-то исчезновение мужского начала.
"Существуют три большие отдельные группы млекопитающих: яйцекладущие, такие как утконос и ехидна, сумчатые, такие как кенгуру и опоссумы, и плацентарные. К последним относятся, к примеру, люди, собаки, мыши и жирафы", — рассказывает в пресс-релизе университета Макова.
X- и Y-хромосомы сумчатых и плацентарных появились в ходе эволюции из пары неполовых (аутосомных) хромосом.
"У плацентарных млекопитающих половые хромосомы содержат особый дополнительный участок ДНК, который у остальных млекопитающих расположен на неполовых хромосомах", — добавляет Катерина.
Много миллионов лет назад куски генетического кода охотно перемещались между двумя этими участками. Однако между 80 и 130 миллионами лет назад процесс остановился. X- и Y-хромосома стали отдельными объектами: одна область кода стала полностью "женской", а вторая — "мужской". По некоторым данным, это позволило природе поддержать количество рождающихся самцов и самок в соотношении 1 : 1 (то есть примерно одинаковым).
Учёные сравнили ДНК половых хромосом у плацентарных млекопитающих и генетический код неполовых хромосом утконоса и опоссума.
Это позволило специалистам вернуться назад во времени и представить, что же происходило, когда обмен ещё имел место (в неполовых хромосомах опоссумов и утконосов этот механизм встречается до сих пор).
Сравнивая между собой ДНК отдельных хранилищ генетической информации, исследователи получили данные по изменениям каждой из них.
Как пишут биологи в своей статье в журнале PLoS Genetics, после полного разделения половых хромосом тот самый специфический участок ДНК X-хромосомы продолжил свои изменения в том же темпе, что и неполовые хромосомы, а вот особый участок ДНК Y-хромосомы "зашевелился" и начал быстро перестраиваться.
Дело в том, что, не имея возможности сопоставлять и обмениваться генами, хромосомы теряют способность "лечить" возникающие дефекты (пары-то больше нет). Потому "поломанные" мутациями гены постепенно разрушаются. Отделившись от X-хромосомы (у которой всегда будет идентичная соседка), "мужская" хромосома начала быстро выкидывать ненужные более составляющие.
(Отметим, что X-хромосоме плацентарных при разделении тоже пришлось несладко: природа по сути законсервировала её состав, чтобы не возникло ненужного числа копий генов. Именно по этой причине мутации и их закрепление у самок имеют место в основном в аутосомах.)
Когда учёные поняли, что Y-хромосома эволюционирует и "укорачивается" быстрее, они решили выяснить, почему же она существует до сих пор.
"Мы думали, что в "мужской" хромосоме присутствуют очень важные гены, например, те, что определяют появление спермы. Остальные несущественные для выживания составляющие выпадают. Поэтому мы и видим такую разницу в количестве генов некогда идентичных X- и Y-хромосомы", — рассказывает Уилсон.
И несмотря на то что выбрасывание наследственных составляющих продолжается, ещё присутствуют гены, которые сохранились в течение столь долгого времени. Они, скорее всего, важны для выживания организмов, потому-то и существует Y-хромосома по сей день.
Вроде бы всё просто и верно, но гипотезу необходимо было проверить. За что и взялись учёные. В этот раз они решили сравнить экспрессию и функции "парных" генов, расположенных на когда-то обменивающихся составляющими участках ДНК.
Если бы гены "мужской" хромосомы были бы отличны от своих товарищей с "женской" (выполняли бы другую работу), тогда было бы ясно: не могут их заменить "женские" соратники, а значит, они пока ещё играют существенную роль.
"Эта гипотеза оказалась верной", — рассказывает Катерина.
Учёным удалось обнаружить на Y-хромосоме исключительные гены, однако остальные, по словам исследователей, либо уже "мертвы", либо в скором времени исчезнут. Это навело биологов на мысль, что "мужская" хромосома всё-таки самоуничтожится.
Такой шанс остаётся. Это, конечно, не значит, что все мужчины и мужские особи животных исчезнут с лица Земли. Куда более вероятно, что ещё одна пара неполовых хромосом пойдёт в дело. В результате образуется новый вид половых хромосом", — поясняет Макова.
Чтобы понять, когда же произойдёт исчезновение Y-хромосомы, учёным необходимо провести дополнительные эксперименты. Полученные данные они используют для построения компьютерной модели. Она и покажет, сколько ещё времени в запасе: миллионы лет или же только тысячелетия.
