Y hromozom polako nestaje, novi gen za određivanje pola

Pol beba kod ljudi i drugih sisara određuje se putem gena koji se nalazi na Y hromozomu. Međutim, ljudski Y hromozom se postepeno degeneriše i mogao bi da nestane za nekoliko miliona godina, što bi moglo dovesti do našeg izumiranja ukoliko ne evoluiramo novi gen za određivanje pola.

Dobra vest je da su dve grupe glodara već izgubile svoj Y hromozom i nastavile da žive. Istraživanje iz 2022. godine, objavljeno u časopisu Proceedings of the National Academy of Science, pokazuje kako je bodljikavi pacov razvio novi gen za određivanje muškog pola.

Kako Y hromozom određuje pol kod ljudi

Kod ljudi, kao i kod drugih sisara, žene imaju dva X hromozoma, dok muškarci imaju jedan X i jedan mali Y hromozom. Nazivi ovih hromozoma nemaju veze sa njihovim oblikom; X je prvobitno označavao “nepoznato”.

X hromozom sadrži oko 900 gena koji imaju različite funkcije, dok Y hromozom sadrži samo nekoliko gena (oko 55) i mnogo nekodirajuće DNK, koja se ne čini da ima neku posebnu funkciju.

Ipak, Y hromozom ima ključnu ulogu jer sadrži gen koji pokreće razvoj muškog pola kod embriona.

Otprilike 12 nedelja nakon začeća, ovaj glavni gen aktivira druge gene koji regulišu razvoj testisa. Embrionalni testisi proizvode muške hormone (testosteron i njegove derivate), što osigurava da se beba razvija kao dečak.

Ovaj glavni gen za pol identifikovan je 1990. godine kao SRY (sex region on the Y). On funkcioniše tako što aktivira genetski put koji počinje sa genom SOX9, koji je ključan za određivanje muškog pola kod svih kičmenjaka, iako se ne nalazi na polnim hromozomima.

Nestajanje Y hromozoma

Većina sisara ima X i Y hromozome slične našim; X sa mnogo gena i Y sa SRY genima i nekoliko drugih. Ovaj sistem dolazi sa problemima zbog nejednake doze X gena kod muškaraca i žena.

Kako je ovakav čudan sistem evoluirao? Iznenađujuće je otkriće da australijski kljunari imaju potpuno različite polne hromozome, sličnije onima kod ptica.

Kod kljunara, par XY je samo običan hromozom, sa dva jednaka člana. To sugeriše da su X i Y hromozomi kod sisara nekada bili običan par hromozoma, ne tako davno.

Glodari bez Y hromozoma

Dobra vest je da znamo za dve loze glodara koje su već izgubile svoj Y hromozom i još uvek preživljavaju. Krtice voluharice iz istočne Evrope i bodljikavi pacovi iz Japana su primeri vrsta kod kojih su Y hromozom i SRY potpuno nestali. X hromozom je ostao u jednoj ili dve kopije kod oba pola.

Iako još uvek nije jasno kako krtice voluharice određuju pol bez SRY gena, tim koji vodi biolog sa Univerziteta Hokkaido, Asato Kuroiwa, imao je više sreće sa bodljikavim pacovima – grupom od tri vrste na različitim japanskim ostrvima, koje su sve ugrožene.

Kuroiwain tim je otkrio da je većina gena sa Y hromozoma bodljikavih pacova premeštena na druge hromozome. Međutim, nisu pronašli nikakav trag SRY gena niti gena koji ga zamenjuje.

U 2022. godini, objavili su uspešnu identifikaciju u PNAS-u. Tim je pronašao sekvence koje su bile prisutne u genomima mužjaka, ali ne i ženki, i potom ih rafinirao i testirao na svakom pojedinačnom pacovu.

Ono što su otkrili bila je mala razlika u blizini ključnog gena za pol SOX9, na hromozomu 3 kod bodljikavih pacova. Mala duplikacija (samo 17.000 baza od više od 3 milijarde) bila je prisutna kod svih mužjaka, ali nijedne ženke.

Oni sugerišu da ovaj mali deo DNK duplikata sadrži prekidač koji obično aktivira SOX9 u odgovoru na SRY. Kada su ovu duplikaciju uveli u miševe, otkrili su da ona pojačava aktivnost SOX9, tako da promena može omogućiti SOX9 da funkcioniše bez SRY.

To, zauzvrat, mora značiti da je Y hromozom izgubio 900–55 aktivnih gena tokom 166 miliona godina koliko su ljudi i kljunari evoluirali odvojeno. To je gubitak od oko pet gena po milion godina. Ovim tempom, poslednjih 55 gena će nestati za 11 miliona godina.

Naša tvrdnja o predstojećem nestanku ljudskog Y hromozoma izazvala je buru i do danas postoje tvrdnje i protivtvrdnje o očekivanom trajanju našeg Y hromozoma – procene se kreću između beskonačnosti i nekoliko hiljada godina.

Šta ovo znači za budućnost muškog roda

Predstojeći – evolutivno gledano – nestanak ljudskog Y hromozoma izazvao je spekulacije o našoj budućnosti.

Neke vrste guštera i zmija su vrste sa samo ženskim jedinkama koje mogu da proizvode jaja iz sopstvenih gena putem procesa poznatog kao partenogeneza. Međutim, to nije moguće kod ljudi ili drugih sisara jer imamo najmanje 30 ključnih “utisnutih” gena koji funkcionišu samo ako potiču od oca putem sperme.

Da bismo se razmnožavali, potrebni su nam sperma i muškarci, što znači da bi kraj Y hromozoma mogao najaviti izumiranje ljudske rase. Novo otkriće podržava alternativnu mogućnost – da ljudi mogu evoluirati novi gen za određivanje pola. Uf!

Izvor: Science Alert