Генетики впервые полностью секвенировали половые хромосомы нечеловеческих приматов. Выяснилось, что специфическая для мужчин Y-хромосома эволюционирует с невероятной скоростью, в то время как X-хромосома остается практически статичной. Более того, оказалось, что Homo sapiens также участвует в этом эволюционном «танце».
У всех людей 23 пары хромосом, одна из которых включает в себя половые. У женщин это две Х-хромосомы, а у мужчин — одна Х и одна Y. В новом исследовании были изучены геномы X и Y хромосом пяти человекообразных обезьян (шимпанзе, бонобо, горилл, борнейских и суматранских орангутангов), а также одной низшей обезьяны — сиамангского гиббона. Добавив к этому списку людей, генетики сравнили показатели семи разных приматов. Обнаружилось, что Y-хромосомы, как правило, сильно различаются у разных видов приматов, в то время как их X-хромосомы в основном похожи.
Более 90% последовательностей Х-хромосомы обезьян совпадают с Х-хромосомой человека — это очень небольшая степень изменений за миллионы лет эволюции. С другой стороны, только от 14 до 27% Y-хромосом обезьян совпадают с человеческой версией, что говорит об огромном количестве быстрых изменений.
«Некоторые из видов разошлись с человеческой линией всего 7 млн лет назад, что не так уж много времени с точки зрения эволюции. Это означает, что Y-хромосомы эволюционируют очень быстро», — пояснила профессор Университета штата Пенсильвания Катерина Макова.
Столь быстрая эволюция, возможно, связана с тем, что Y-хромосома не обменивается большим количеством генетической информации с другими хромосомами, а значит, склонна к различным мутациям. Как следствие, Y-хромосома со временем становится все короче.
«Мы обнаружили, что Y хромосома обезьян уменьшается, накапливает множество мутаций и повторов, а также теряет гены. Из-за этой деградации Y-хромосома, похоже, находится на пути к исчезновению у млекопитающих», — пишут авторы.
Впрочем, несмотря на уменьшение Y-хромосомы, она вряд ли исчезнет полностью. Часть ее генов защищена некоторыми механизмами, которые сохраняют важные последовательности нетронутыми. Одна из таких стратегий выживания включает в себя использование палиндромов. Палиндром в ДНК состоит из двух близко расположенных или соседних инвертированных повторов. Благодаря этому повреждение одной копии может быть исправлено путем обмена информацией с соседним участком совпадающей ДНК.
По словам исследователей, гены, защищенные палиндромами, сильно различаются у разных видов, хотя многие из них участвуют в сперматогенезе. Учитывая, что Y-хромосома необходима для продолжения существования мужского пола, механизмы «очищающего отбора» обеспечивают жизненно важную защиту для будущего человечества, пишет IFL Science.
Виновата X-хромосома? Аутоиммунные заболевания встречаются у женщин в 4 раза чаще, чем у мужчин
Когда у животных появился пол: ученые нашли самую древнюю половую хромосому