代号为喵
男女DNA有极高的相似性,人与人DNA相似度本就在99%以上,男女DNA的差异主要在Y性染色体,女性不存在这条染色体,而这条染色体上的基因主要决定男性的性别。
总体而言,人类不同的个体之间是大量的相似和少量的个体差异,人都有鼻子眼,这就是基因的相似性决定的,而有些人是双眼皮有的是单眼皮,这又是基因的差异决定的,而综合看来,人类的外部特征基本一致,也就是说人类的基因本身就是有大量的相似和少量的差异组成的。两性繁衍的生物都有一定的性别决定模式,对于人类而言就是X、Y的差异。
人类的染色体组是22对常染色体和1对性染色体,常染色体男女没什么差异,差异主要体现在不同的人群,比如亚欧非居民的鼻腔构造、唇构造的差异,而这些差异只是大同小异,几乎不存在有的人有嘴唇有的没有嘴唇,表现在基因上就是很少的碱基序列的差异。而性染色体的差异就大多了,在猿到人类的400多万年的演化历程中,性染色体发生了极大的变化,Y染色体的长度不断地缩短,抛弃了很多用处不是很大的基因,大概在于减少了不很重要的基因的能量消耗,如今的Y染色体只剩下决定男性性别这个作用。
Y染色体中的DNA碱基对数量比较少,基因的数量也比较少,在和X性染色体配对的时候,X染色体有大量的非同源区段,相应的基因因为没有等位基因的限制,可以自由地表达功能,也有和Y染色体少量的同源区段,可以协助Y染色体的功能,Y染色体还有和X染色体很短的非同源区段,主要的作用就是决定男性的性别。
人类两性繁衍的模式早在数亿年前就已经存在,由于结合了雌雄双方的基因,两性繁殖的模式使得后代具备更多样的基因,更有利于子代存在于复杂的环境中,因此在自然选择中两性繁衍的模式逐渐成为大型物种共通的生殖模式。这种现象称为“辐射演化”,是由于生物获得了某种有利的性状,在后续的演化历程中随着地理隔离、新物种的形成将优势基因传递给多种后代。
从生理构成上看,女性的生殖道和尿道是分离的,而男性的生殖道和尿道是同一个通道,所以有人认为女性在结构上比男性更高级,这反映了早期的生物演化理论秉承阶梯进化的模式,也就是所谓的低级到高级,简单到复杂的演化模式。然而现代的研究现实生物的演化是始于基因,而基因会随着外界的物理化学生物因素而不断地突变,环境选择压力实际上是从已经存在的基因库中挑选那些能够适应环境的个体,从这方面看就不存在谁低级谁高级的问题。
女性的生理构造之所以比男性复杂就在于X、Y性染色体的非同源区段,其中含有很多胚胎发育的关键基因,也使得人类的胚胎最早都是无性别的,从外观看都是向着女性发育的,只是到了一定阶段后基因选择性表达,决定男性性别的Y染色体基因开始发挥作用,使得尿道和生殖道分离或者统一,形成了男性和女性。
其它方面的差异并不是很大,人类都是十分相似的外部构造,都是一个鼻子俩眼,区别在于由于紫外线、空气湿度、温度等因素,比如亚欧非居民的鼻腔构造稍有差异。但这和男女性别无关,只和某个人类族群历史上经历的环境有关,不管是男是女都是差不多的。性别相关的还有有些伴性遗传的疾病,比如红绿色盲,这种疾病是定位于性染色体上的隐性基因遗传病,母亲患此病,儿子必定患此病,父亲患此病,女儿必定携带相应的基因。
还有一个问题是DNA的表观遗传,DNA是遗传物质不假,但是基因只是DNA上的功能片段,大多数的DNA序列并不承担生理功能。男女在激素等方面存在差异,或许会导致男女基因的修饰的差异,而人体的核酸、蛋白等物质都是经过修饰后才能发挥作用的,所以这方面的差异也会导致男女之间基因表达的差异。
快到腕里来
在过去2500万年的进化过程中,虽然Y染色体上的基因在不断减少,但人类和恒河猴都保留了相同数量的同源祖先基因,特别是在前四个strata阶段,人和猴子保留和丧失的祖先基因竟然没有差别(18个保留,6个丧失)。只是到了第五个stratum阶段,也就是人猴“分家”的500万年前,人类才比恒河猴多丧失了一个祖先基因。这种现象被称为 purifying selection,意思就是Y染色体上的基因虽然减少,但是保留了决定性别的关键基因。这一研究结果证明Y染色体可能不会像之前所估计的持续衰退下去,只是更加“精简”了。看到此,男同胞们是不是长舒了一口气?然而,Graves教授却坚持认为这些所谓被保留的关键基因依然有可能会在未来进化途中丧失。这一观点是有事实依据的。上面那篇Hughes 博士的文章中还研究了黑猩猩的Y染色体基因。虽然和恒河猴相比,黑猩猩和人类的亲缘关系更近,但是黑猩猩的Y染色体的减退变化却和人类颇不相同。在前四个strata阶段,黑猩猩比人类多缺失了5个基因,使两者的差异达到了21% (5/24)。这表明所谓关键基因可能并不一定真的那么关键,也是可以被“精简”掉的。
继续改一个
现在我们都知道人有23对染色体,其中22对常染色体(autosome)和一对性染色体(allosome),这一对性染色体决定了人是男是女,女的是XX而男的是Xy,在这里用y比Y合适一些因为比起X染色体来说y染色体非常非常小,但绝不只是小这么一点。其实这对性染色体也是从常染色体演变而来的,这个过程开始于3亿年前,在这漫长的3亿年忠,我们的X染色体非常争气的保持了98%的基因,现在的X染色体中包含了大概2000种基因,相比之下y染色体就可怜多了,损失了将近97%的基因,现在只剩下了将近100种基因存在。虽说Y染色体的缩小过程始于3亿年前,但并非是说这个过程持续了3亿年,事实上,在2500w年前Y染色体的缩小就已经停止了。似乎Y染色体的基因在剩下3%的时候不再减少,稳定在了100多种。至于它会不会继续缩小下去,这个答案还真不一定,有可能继续缩小也有可能停止缩小。我想要在这里强调的是,Y染色体非常重要,不只是作为性染色体,至于它哪里重要为什么重要,我也不知道,说Y染色体重要的不是我,是一项最新的研究。毕竟Y染色体上现在还留下了100来种基因,这些基因到底是随机留下的还是确有其用?科学家找了人类,猩猩,恒河猴,老鼠,狨猴,公牛,负鼠以及鼠(别问关于最后一个的问题,原文里用了mouse和rat,我也不知道怎么回事)这八种哺乳动物的Y染色体做了比对,发现其中有18种基因是这八种哺乳动物都有的,因此得出结论,似乎这些Y染色体上的幸存基因并不是随机留下而是有一定道理的,至于它们有什么作用,则是接下来科学研究的目的。关于Y染色体会消失这个说法,最早是由生物学副教授卡特雷纳·玛克瓦(Kateryna Makova)和美国国家科学基金会研究员梅利莎·威尔逊(Melissa Wilson)共同发现的,TA们根据”Y染色体演化速度比X染色体快,许多遗传物质已经能够丢失“这个现象推论出来的,其研究成果发表在的《公共科学图书馆遗传学》(PLoS Genetics)杂志上。TA们发现X和Y染色体的DNA随着时间变化,与非性染色体的DNA的交换速度不同。卡特雷纳教授说:“研究表明,Y染色体在演化过程中表现出特异性,因为演化速度快,DNA区域分成两个实体,而在X染色体的DNA则与非性染色体保持相同的进化速度。性染色体是由常染色体进化而来的,但随着分化程度加深,X和Y染色体同源的部分越来越少。Y染色体上有个睾丸决定基因(testis-determining gene)对男性的发育至关重要,但如果Y染色体真的消失的话,世界上还是会有男人的,因为那个时候这个基因会转移到常染色体中,只不过可能会通过显隐性的表达不同而导致不同的性别而已。
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