Сколько еще времени в запасе

у мужского пола:

миллионы лет или же

только тысячелетия?

Единственная хромосома, определяющая на данный момент истории развития животного мира существование мужского пола, может вскоре исчезнуть. Для науки это не секрет, ведь тенденция налицо: в мужской Y-хромосоме осталось менее 200 генов, в то время как женская Х-хромосома обладает почти 1100. Но понять генетический механизм медленно текущего процесса американские биологи смогли только сейчас.

О том, что мужским особям грозит полное вымирание, генетики говорят уже давно. А нынешнее исследование ученых из университета Пенсильвании (Perm State) показало, что Y-хромосома, встречающаяся только у особей мужского пола, эволюционировала гораздо быстрее Х-хромосомы, присутствующей у обоих полов. 

Потеря генетических элементов Y-хромосомой происходила так быстро, что будь она столь же активна до сих пор, пропала бы мужская хромосома совсем. 

Напомним, пол человека и других млекопитающих определяется набором хромосом, унаследованных от родителей. В ядре эукариотической клетки человека 23 пары хромосом, из них одна относится к половым (унаследованное от родителей сочетание XX означает, что перед нами девочка, сочетание XY - мальчик).

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. 

Х- и Y-хромосомы сумчатых и плацентарных появились в ходе эволюции из пары неполовых (аугосомных) 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. Х- 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). 

Ученые сравнили ДНК половых хромосом у плацентарных млекопитающих и генетический код неполовых хромосом утконоса и опоссума (благо геномы обоих животных недавно расшифровали: 1 и 2). 

Это позволило специалистам вернуться назад во времени и представить, что же происходило, когда обмен еще 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 Х-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 Х-хромосомы (у которой всегда будет идентичная соседка), «мужская» хромосома начала быстро выкидывать ненужные более составляющие. 

(Отметим, что Х-хромосоме плацентарных при разделении тоже пришлось несладко: природа по сути законсервировала ее 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 ученые 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 Х- и Y-хромосомы», -рассказывает Уилсон. 

И несмотря на то что выбрасывание наследственных составляющих продолжается, еще 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 все просто и верно, но гипотезу необходимо было проверить. За что и взялись ученые. 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 еще играют существенную роль. 

«Эта гипотеза оказалась верной», - рассказывает Катерина. 

Ученым 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 все-таки самоуничтожится. 

«Такой шанс остается. Это, конечно, не значит, что все мужчины и мужские особи животных исчезнут с лица Земли. Куда более вероятно, что еще одна пара неполовых хромосом пойдет в дело. В результате образуется новый вид половых хромосом», - поясняет Макова. 

Чтобы понять, когда же произойдет исчезновение Y-хромосомы, ученым необходимо провести дополнительные эксперименты. Полученные данные они используют для построения компьютерной модели. Она и покажет, сколько еще времени в запасе: миллионы лет или же только тысячелетия.