Y-хромосома — самая маленькая хромосома в геноме млекопитающих. Её часто описывают как уязвимую: за время эволюции она потеряла много генов и почти не обменивается участками с парной хромосомой, как это делают большинство других хромосом. Но новое исследование показывает, что эта картина неполная.
Учёные из Медицинской школы Мичиганского университета (University of Michigan) изучили оленевых мышей и обнаружили семейство генов, которое, по-видимому, помогает Y-хромосоме сохранять значение для образования сперматозоидов. Работа опубликована в Current Biology.
Почему Y-хромосома так важна
У большинства мужчин есть одна X-хромосома и одна Y-хромосома. Y-хромосома участвует в формировании мужского пола и важна для сперматогенеза — процесса образования сперматозоидов.
Проблема в том, что Y-хромосома почти не проходит рекомбинацию, то есть не обменивается участками с парной хромосомой так же активно, как неполовые хромосомы. Из-за этого вредные изменения могут накапливаться, а гены — постепенно утрачивать работоспособность.
Поэтому биологов давно интересует вопрос: как Y-хромосома вообще сохраняется и продолжает поддерживать мужскую фертильность?
Неожиданный путь гена: с X-хромосомы на Y-хромосому
Команда обнаружила у оленевых мышей семейство генов, которое назвала Phf8y. Судя по данным исследования, оно произошло от гена Phf8, связанного с X-хромосомой, затем прошло через аутосому и в итоге оказалось на Y-хромосоме.
Аутосомы — это все хромосомы, кроме половых X- и Y-хромосом. Такой путь особенно необычен: ген как будто сначала покинул одну «генетическую территорию», затем оказался на нейтральной хромосоме, а потом перешёл на Y-хромосому и стал там размножаться, создавая дополнительные копии.
Иван Мир (Ivan Mier), один из авторов исследования, сравнил X- и Y-хромосомы с соперничающими политическими партиями: один из «членов» X-хромосомы стал независимым, перейдя на аутосому, а затем оказался на стороне Y-хромосомы.
Что такое «прыгающие гены»
Исследователи предполагают, что Phf8y использовал механизм транспозируемых элементов. Это участки дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которые способны перемещаться или копироваться внутри генома. В популярной литературе их часто называют «прыгающими генами».
Такие элементы могут долго оставаться почти незаметными, но иногда становятся активными и помогают участкам генетического материала создавать дополнительные копии. В данном случае, по мнению авторов, именно этот механизм мог помочь гену, связанному с X-хромосомой, получить новую версию на Y-хромосоме.
Как это связано со сперматозоидами
При образовании сперматозоидов часть клеток получает X-хромосому, а часть — Y-хромосому. В норме это помогает поддерживать примерно равное соотношение потомков мужского и женского пола.
Джейкоб Мюллер (Jacob Mueller), научный сотрудник кафедры генетики человека Мичиганского университета (University of Michigan), объясняет, что у самцов только одна X-хромосома. Поэтому в ходе эволюции могли появиться дополнительные способы «подстраховать» важные гены, необходимые для образования сперматозоидов.
Что именно делает Phf8y, пока до конца не ясно. Авторы предполагают, что этот ген может участвовать в упаковке хроматина. Хроматин — это форма, в которой ДНК вместе с белками укладывается внутри ядра клетки. Для сперматозоидов такая упаковка особенно важна: их генетический материал должен быть максимально компактным и защищённым.
Возможна «гонка вооружений» между X- и Y-хромосомами
Учёные также обсуждают идею генетического соперничества между X- и Y-хромосомами. Если некоторые гены дают преимущество сперматозоидам с Y-хромосомой, другие механизмы могут уравновешивать этот эффект, чтобы сохранялось близкое к 50 на 50 соотношение полов.
Похожие признаки такой «гонки вооружений» ранее находили у домовых мышей. Новая работа на оленевых мышах добавляет ещё один пример того, что Y-хромосома не просто медленно разрушается, а может получать новые генетические инструменты.
Что это значит для медицины
Это фундаментальное исследование, а не готовый тест или лечение мужского бесплодия. Но его значение для репродуктивной медицины всё же важно: оно помогает понять, какие гены поддерживают образование сперматозоидов и почему Y-хромосома сохраняет свою роль, несмотря на эволюционную уязвимость.
В будущем такие данные могут уточнить представления о генетических причинах мужского бесплодия, нарушениях сперматогенеза и наследовании признаков, связанных с половыми хромосомами.
О том, как естественный отбор может действовать в мужской половой линии и влиять на качество сперматозоидов, ранее также рассказывал материал о том, почему пожилые отцы чаще передают детям вредные мутации.
Литература
Mier I. F., Arlt M. F., et al. An X-to-autosome-to-Y chromosome amplified retrogene family functions in spermatids // Current Biology. — 2026. — DOI: 10.1016/j.cub.2026.04.045.