Y-хромосома – двигун еволюції

Кажуть, що колись, дуже-дуже давно, коли життя на нашій планеті було представлене лише найпростішими, всі до єдиного мікроорганізми несли в собі лише Х-хромосоми і жодної чоловічої статі не передбачалося. Він просто був не потрібен: всі розмножувалися поділом і особливо не вантажилися такою дрібницею, як гендерна ідентифікація. Але потім сталася жахлива мутація. Одна з Х-хромосом втратила один із чотирьох кінчиків. Чи він просто загубився, чи два кінчики зрослися в один – незрозуміло. Вийшла хромосома-інвалід, що формою нагадує букву Y. Інвалід був мікроскопічно малий і пересувався у воді за допомогою своїх примітивних вій, проте вижив і навіть зумів наплодити собі подібних носіїв таких ущербних хромосом. Так з'явився перший чоловік.

За весь час свого існування, а якщо бути точніше, за 166 мільйонів років, Y-хромосома чомусь так і не еволюціонувала на щось прекрасніше.

Чоловік на генетичному рівні: Х- та Y-хромосоми, які відповідають за формування чоловічої статі у більшості живих істот

Мало того, подорожуючи в часі, вона ще й втратила 1393 з 1438 генів, що були в ній спочатку. Згодом, щоправда, знедолений Y дещо назбирав, і зараз у складі хромосоми цілих 78 генів, тобто у 18 (!) разів менше, ніж має бути. Тому деякі вчені образливо називають чоловічу гамету «Х-хромосомою, що майже повністю деградувала». Ці ж деякі вчені, підрахувавши швидкість втрати генів Y-хромосоми, стверджують, що приблизно через 125 тисяч років нещасна недосуттєвість остаточно деградує, девальвує, дезактивується і назавжди зникне з Землі. Чоловіча стать знову розчиниться в еволюційних нетрях. Напевно, ці вчені – жінки.

Трапляється, що окремі слабкі голоси в науковому світі жінкам заперечують і кажуть: ні, мовляв, нічого подібного. Ми ось тут вивчили хромосоми шимпанзе і з усією відповідальністю заявляємо: нічого ніхто не втрачав, все так і має бути. І нікуди хромосома зникати не збирається, а так і існуватиме – так! - у такому вигляді! Подобається вам це чи ні. Щось нам нагадує, що ці голоси належать чоловікам.

Вважається, що все генетично корисне для чоловічої статі накопичується в цій хромосомі і що вона збирає все те, що генетично шкідливе для жіночої статі (цікаво, що взагалі можна зібрати з такою кількістю генів?).

Y-хромосома - найменша з усіх людських хромосом, причому її розмір може сильно відрізнятися у різних чоловіків. Вона практично не здатна до рекомбінування – спонтанного з'єднання з іншими хромосомами. З усіх 78 генів тільки 3 можуть вільно перетасовуватися в генетичній колоді, що уможливлює з великою точністю визначати предка по батьківській лінії. І тому тваринники, підбираючи пару виробників, дотримуються принципу переваги чоловічої особини. Говорячи простою мовою, з погляду породи, правильнішим має бути пес, а не сучка, жеребець, а не кобила, кіт, а не кішка. Це правило було відомо з найдавніших часів, і люди завжди прагнули підібрати своїм коровам, вівцям та коням виробників, що перевершують самок за якостями.

Мінливість нездатних до рекомбінації 75 генів Y-хромосоми забезпечується лише за рахунок мутацій. Інакше кажучи, 95 % цієї хромосоми є свого роду літопис всіх мутацій, що відбулися цього виду тварин. Генетична інформація по лінії батька передається потомству більш стійкому вигляді.

Підбираючи пару виробників,тваринники пред'являють вищі вимоги до чоловічої особини, ніж до жіночої

Відповідно, чим краще батько, тим краще потомство, чим гірші якості батька, тим гірші нащадки. Але решта 5% здатних до рекомбінації генів дають нам такий багатий генетичний матеріал, що це виправдовує всі витрати, пов'язані з існуванням чоловічої статі.

Самець може наробити скільки завгодно дитинчат, на відміну самок, які у кількості потомства сильно обмежені. Таким чином, у самців можливості передачі нових генів значно вищі, ніж у самок, тому мутації у чоловічої статі мають більше значення для популяції, ніж жіночі мутагенні зміни.

В даний час генетики знайшли в Y-хромосомі близько 160 одиниць, здатних змінюватись. Майже 60 мільйонів пар нуклеотидів цієї хромосоми утворюють хромосомні лінії, які за своєю суттю подібні до ліній молекули ДНК, що передається від яйцеклітини. Однак у ДНК присутні лише точкові мутації, тоді як Y-хромосома з її генетичними накопиченнями – справжній банк всіляких змін, які вона зберігає практично весь час свого існування. Тому Y-хромосома значно цінніша з погляду еволюції, ніж Х-хромосома. Мало того, як з'ясувалося, Y-хромосома навчилася протистояти деградації. Її нуклеотидний склад симетричний, він складається із двох однакових частин, розташованих дзеркально щодо один одного. Щоб це було зрозуміліше, наведемо приклад паліндрому як набору букв: АБААБА. Якщо це поєднання букв розділити на частини по середньої лінії, ми отримаємо дзеркальну симетрію – палиндром.

Непарність Y-хромосоми – ось основа еволюції. Якщо у жінки одна із Х-хромосом якимось чином змінилася, то друга Х-хромосома, генетичний близнюк постраждалої, будепротистояти мутації та зведе її прояви до мінімуму. А чоловіки хромосоми-дублера не мають. Підраховано, що у кожного чоловіка в Y-хромосомі міститься не менше 600 нуклеотидів, що відрізняють його генотип від генотипу батька, – це у тисячі разів більше варіантів спадковості, ніж може забезпечити природна мутація.

Звичайно, це не завжди дає лише позитивний результат. Непарність Y-хромосоми дає і гнилі плоди. Існують спадкові захворювання, на які хворіють лише чоловіки або переважно чоловіки, а жінки, залишаючись здоровими, лише носіями цього захворювання.

Найвідоміший приклад - гемофілія, або незсідання крові. "Неправильний" ген передається від матері до сина, але сама мати при цьому залишається здоровою. Жінка захворіє лише в тому випадку, якщо у неї дефектний ген з'явиться в обох Х-хромосомах.

Така сама сумна історія з дальтонізмом – особливістю колірного зору людей і приматів, у якому дальтонік повністю чи вибірково не розрізняє цветов. Жінки-дальтоніки зустрічаються у 20 разів рідше, ніж чоловіки, хоча носій дальтонічного гена – жіноча стать.

Звісно, у чоловіків не виростає третя рука чи друга голова. Ці мутації набагато менш помітні, оскільки заховані глибоко в генах, і в крайніх випадках можуть бути виявлені за серйозних медичних досліджень. У чоловіків набагато частіше, ніж у жінок, виявляються відхилення в будові тіла, наприклад, додатковий м'яз або нестандартний розвиток кровоносної системи. Це не просто помилка природи. Природа експериментує, перевіряючи всі можливі варіації – а раптом такий фінт буде корисним для майбутніх поколінь?

Дарвін зазначав, що багатопалість (полідактилія) у чоловіків зустрічається у півтора рази частіше

За сприятливихумовах ті, хто не має мутацій, і ті, хто їх має, розмножуються однаково. Але якщо умови довкілля різко змінюються, то вже буквально у другому поколінні з'ясовується, хто чого вартий і наскільки виправданим є нововведення. Якщо мутація вдала, її носій закріпить себе у нащадках. Якщо невдала, носій загине, припинивши передачу нового гена наступним поколінням.

Звичайно, у людини еволюція відбувається не з такою швидкістю, як у тварин. Ми приносимо набагато менше потомства і створюємо для себе максимально комфортні умови для виживання. Але механізм роботи Y-хромосоми тепер цілком зрозумілий. Чоловіча стать - свого роду експериментальний матеріал і комора нових генетичних комбінацій. Чоловічій статі тепер до кінця століття доводиться на своїй шкурі відпрацьовувати всі еволюційні нововведення, а жіночій – зберігати та примножувати найкраще.

Поділ на дві статі – це і є та сама спеціалізація, той самий поділ праці, який життєво необхідний найкращого виконання глобальної завдання всього живого: еволюціонувати. Гермафродитизм у цьому відношенні невигідний тим, що його носії поводяться однаково, у них стерті відмінності в статевому поведінці та призначенні. У них немає виражених самців і самок, вони є усередненим щось і поводяться однаково. Відповідно, у них немає і поділу праці, і зі своїм надзавданням вони справляються значно гірше.

За те, що ми всі такі різні, ми повинні дякувати Y-хромосому.

Нарешті, саме двостатеве розмноження ми завдячуємо своєю особистою індивідуальністю. За те, що на землі немає двох однакових людей, ми повинні дякувати Y-хромосому. Дякую вам, чоловіки!