호주 생물학자인 Jennifer Marshall Graves는 아마도 남성을 남성으로 만드는 인간 Y 염색체가 향후 5 백만 년 안에 사라질 수 있습니다. 지난 1 억 9 천만 년 동안, Y의 유전자 수는 1,000 명에서 약 50 개로 급락하여 95 % 이상의 손실이 발생했습니다. 대조적으로 X 염색체는 약 1,000 개의 유전자에서 강합니다.
미디어 반응은 예측 가능했으며, 과열 된 헤드 라인은“멸종 위기로가는 길”을 선포했습니다. 그러나 멜버른에있는 La Trobe University의 생물 학자 인 Graves는 5 백만 년이 20 만년에 불과한 우리와 같은 종의 오랜 시간이라고 지적했습니다. 더 중요한 것은 Y 염색체의 손실이 재난을 일으키지 않을 수 있다는 것입니다. y가 사라지면, 우리는 남자를 만들기위한 새로운 메커니즘을 개발할 수 있습니다.
과학자들은 유기체가 성별을 결정하는 데 사용하는 메커니즘이 현저한 플럭스 상태에 있음을 발견하고 있습니다. 하나의 시스템이 파괴되면 진화는 새로운 시스템을 쉽게 만들어내는 것 같습니다. 새, 생선 및 뱀은 남성과 여성을 만드는 수많은 방법을 발견했습니다. 성 염색체는 자주 손실되거나 교환됩니다. 밀접하게 관련된 종조차도 상당히 다른 방식으로 성별을 결정할 수 있으며, 시스템은 매우 유연하고 빠르게 진화한다는 것을 시사합니다.
이 다른 동물들에 대한 최근의 연구는 과학자들이 성 염색체가 줄어들고 사라질 때 어떤 일이 일어나는지 이해하도록 돕고 있습니다. “성 결정은 아마도 당신이 내리는 가장 근본적인 결정 일 것입니다. 시애틀의 Fred Hutchinson Cancer Research Center의 생물학자인 Katie Peichel은 말했다. "이것은 매우 후원적인 과정이라는 점을 감안할 때, 모든 유기체가 어떻게 그것을하는 데 대한 자체 메커니즘을 생각해 낸 것처럼 보이는가?"
이상한 섹스
성 염색체는 유기체가 남성인지 여성인지를 결정하는 단순히 염색체입니다. 과학자들은 종종 염색체의 하나의 특정 유전자 로이 기능을 좁힐 수 있습니다. 성별 결정 유전자는 성별에 따른 발달 캐스케이드를 활성화하여 남성의 고환을 생산하는 생물학적 공장을 켜는 것입니다.
인간과 대부분의 다른 포유 동물은 친숙한 XY 시스템을 사용합니다. Y 염색체의 유전자는 정자의 발달을 유발하여 남성 성별을 결정합니다. 조류는 짝을 이루는 패턴이 반전되는 ZW 시스템을 사용합니다. 수컷은 ZZ이고 암컷은 ZW입니다. (문자는 상속 모드를 나타냅니다. y 염색체는 아버지에서 아들로 엄격하게 물려납니다.)
.모든 포유류는 성별을 제어하기 위해 동일한 유전자를 사용합니다. 모든 새들은 다른 새를 사용합니다. 그리고 수년 동안 과학자들은 동물 왕국의 다양한 다른 시스템을 과소 평가했습니다. 그러나 지난 10 년 동안 연구원들은 훨씬 광범위한 동물의 게놈을 읽을 수있었습니다. 그레이브스와 다른 사람들은 놀랍게도 다양한 성 결정 시스템을 발견했습니다. 그레이브스는“우리는 인간과 생쥐 만 볼 수 있었기 때문에 햄스트링되었습니다. "하지만 이제 우리는 수염 드 용과 반일 무서운 혀 밑창을 볼 수 있습니다. 그리고 거기에는 많은 변화가 있습니다."
.특히 도마뱀, 양서류 및 물고기, 특히 성별을 통제하는 데 사용되는 시스템을 자주 변경합니다. 열대 개구리의 한 종은 세 가지 다른 성 염색체를 가지고 있습니다 :Y, W 및 Z. 수컷은 YZ, YW 또는 ZZ 일 수 있으며 암컷은 ZW 또는 WW 일 수 있습니다. 버클리 캘리포니아 대학의 생물 학자 인 도리스 바흐 트로그 (Doris Bachtrog)는 이러한 이상한 시스템 기능이 잘 이해되지 않는다고 말했다. "우리는 모델 유기체를 넘어서는 거의 알지 못합니다."
머리를 돌리는 뾰족한 비늘의 이름을 딴 도마뱀 인 수염이있는 드래곤은 아마도 성적인 유동성의 가장 인상적인 예일 것입니다. 이 생물은 일반적으로 유전자 시스템을 사용하여 성별을 결정합니다. ZZ는 남성으로, ZW는 여성으로 발달합니다. 그러나 2007 년 그레이브스와 협력자들은 도마뱀의 유전자 제어 시스템을 온도 중심 시스템으로 변환 할 수 있음을 보여주었습니다. 유전 적 정체성에 관계없이 여성으로 발달 된 고온에서 자란 도마뱀 계란.
온도 제어 성 결정은 그 자체로 놀라운 일이 아니 었습니다. 악어와 같은 많은 파충류는이 방법을 따릅니다. 그러나 그레이브스의 연구 전에 과학자들은 개별 종이 하나의 메커니즘을 사용했다고 생각했습니다. 수염 드래곤이있는 스위치는 예상치 못한 수준의 상호 교환 성을 보여주었습니다.
Nature 에 발표 된 연구에서 지난 여름, 연구원들은 시스템을 더욱 발전시켰다. 그들은 유 전적으로 남성 (ZZ) 이었지만 여성이었던 야생에서 용을 발견했습니다. 그런 다음이 여성들과 전형적인 ZZ 수컷과 결합했습니다. 이 이상한 커플은 섹스가 온도에만 의존하는 비옥 한 ZZ 자손을 생산했습니다. 사실상, 연구자들은 단일 세대에서 W 염색체를 제거했습니다.
인간의 Y의 죽음은 더 오래 걸릴 것이지만 그레이브스는 그 운명이 그 기원에서 봉인되었을 가능성이 있다고 생각합니다. 그것이 첫 번째 성 결정 유전자를 획득 한 후, 다른 성별 유전자 (남성에게는 도움이지만 여성에게는 도움이되지 않는 유전자)가 새로운 성별 결정 사이트를 중심으로 클러스터링되기 시작했습니다. 염색체 조각이 뒤집어져 결국 y가 메이트 인 X와 페어링하는 것을 막았습니다. 그 결과 실수의 염색체를 제거하는 데 도움이되는 재조합으로 알려진 유전자 집안의 형태를 막았습니다. 자체를 수리 할 수 없었던 Y는 부패의 여정을 시작했습니다. 그레이브스는“성 염색체는 일종의 자기 파괴입니다. "성별 결정 유전자를 염색체에 추가하면 위험에 처하게됩니다."
그레이브스는 다수의 설치류가 새로운 성별 결정 시스템을 실험하고있는 것으로 보인다. 몇몇은 더 이상 sry 의 활성 버전을 가지고 있지 않습니다 , 대부분의 포유류에서 남성 발달을 유발하는 유전자. 일본 섬에 사는 두 마우스 개체군은 Y 염색체를 완전히 잃어 버렸습니다.
이러한 모든 경우에, 개별 인구는 남성을 만드는 새로운 방법을 제시했지만 연구자들은 어떻게 그렇게하는지 확신하지 못합니다. 아마도 다른 염색체의 다른 유전자가 책임을 가정했을 것입니다. (결국,이 새로운 성 염색체는 우리의 Y와 마찬가지로 저하 될 것입니다.) 그레이브스가 말한 것입니다.) 더욱이, 이러한 변화는 새로운 종의 발달을 이끌어 낼 수 있습니다.
춤 물고기
3 스핀 스티클 백은 이상한 짝짓기 의식을 가지고 있습니다. 먼저, 남성 지팡이는 둥지를 짓고 춤을 추기 위해 춤을 추고 있습니다. 그런 다음 등이 가시로 점령 된 수컷은 암컷 아래에서 수영을하고 찌릅니다. 따라서 입구는 암컷이 그녀의 뷰의 둥지에 알을 낳습니다. 그는 그들을 비옥하게하고 암컷을 쫓아 나서 알에 부모의 치료를 제공합니다.
.Sticklebacks는 진화론 적 생물 학자들 사이에서 가장 좋아하는 것입니다. 왜냐하면 그들은 비교적 짧은 진화 시간 척도에서 외관과 행동 모두에서 막대한 다양성을 발전 시켰기 때문입니다. 이 다양성은 성 염색체로 확장됩니다. 일부 종에서 수컷은 인간과 마찬가지로 두 개의 다른 염색체를 가지고 있습니다. 다른 종에서는 암컷이 그들을 가지고 있습니다.
일본에서 밀접하게 관련된 두 가지의 스틱백 종은 특히 흥미로웠다. 이 단체들은 약 2 백만 년 전에 일본 바다에 얼음 장벽으로 갇히게되었을 때 약 2 백만 년 전에 분기되었습니다. 두 종은 같은 로케일 (hokkaido 섬 주변의 물)에서 번식을 발견 할 수 있지만 서로는 그렇지 않습니다.
두 인구 모두 짝짓기 댄스의 찌르는 부분을 수행하지만 몇 가지 큰 차이가 있습니다. 태평양에서 온 남성은 부드럽게 부드럽게 튀어 나와 일본의 바다에서 온 남성은 그들에게 큰 밀어 넣습니다. Peichel은“남성이 공격적인 찌르기 행동을하자마자 태평양 여성은 잊어 버린다”고 말했다. (일본 해의 태평양 남성과 여성 - 리버스 쌍은 실험실에서 짝을 이루지 만 남성 자손은 멸균됩니다.)
또한 일본 바다의 물고기에는 염색체 이상이 있습니다. Y 염색체는 염색체 9의 부계 사본에 융합됩니다. 염색체 9의 모체 사본은 NEO-X라고 불리는 새로운 성 염색체가됩니다. 그리고이 neo-x에는 물고기의 공격적인 행동을 주도하는 유전자가 있습니다.
이 연구 결과는 새로운 성 염색체를 짝짓기 장벽과 궁극적으로 새로운 종과 연결합니다. 하지만 어느 것이 먼저 왔습니까? 염색체 융합이 두 그룹이 짝짓기를 불가능하게 만들었고 결국 결합 춤의 차이를 초래 했습니까? 아니면 새로운 짝짓기 행동이 염색체 변화에 앞서 있었습니까? 아무도 모릅니다. 그러나 최근의 데이터에 따르면 어류의 유전 적 차이는 성 염색체에 집중되어 있음을 보여줍니다. Peichel에 따르면, 그것은 성 염색체 진화가 새로운 종으로 이어진다는 것을 강력하게 시사한다. 그녀는“우리가 종종을 일으키기가 어렵 기 때문에 종종의 원인을 알고있는 경우는 없다”고 말했다. "그러나 염색체 재 배열과 종말 메커니즘 사이에 직접적인 연관성이있는 드문 경우 중 하나입니다."
.나쁜 디자인
도마뱀, 생선 및 설치류는 성 염색체의 주요 변화에서 살아남는 것 같습니다. 그러나 인간은 어떻습니까? 우리는 Y를 잃을 위험이 있습니까? 그것은 논쟁의 문제입니다. 그레이브스에게는 대답이 예입니다. Y 염색체의 유전자 수와 백만 년 당 손실 된 유전자의 비율에 따라, 그녀는 460 만 년 안에 사라질 것이라고 추정합니다.
다른 연구자들은 Y에 대한 그레이브스의 심각한 예측에 도전했다. 2012 년에는 지난 2,500 만 년 동안 거의 변화가 거의 발견되지 않았습니다. 우리가 구식 원숭이에서 분기 된 이후, Y 염색체는 하나의 유전자 만 잃어 버렸습니다. (그레이브스의 반응은 성 염색체 변화가 적합하고 시작되므로 현재 안정성 패턴이 지속되는지 여부를 예측할 수 없다는 것입니다.)
.성 염색체를 연구하는 많은 과학자들에게 Y 염색체의 장기 상태가 가장 흥미로운 문제는 아닙니다. 그들은 성 염색체가 존재하는 이유와 같은 더 근본적인 질문을 이해하고 싶어합니다. 예를 들어, 복어 물고기에서 섹스는 단일 DNA에 의해 결정됩니다. 그러한 간단한 시스템이 효과가 있다면,“왜 우리는 인간 X와 Y의 큰 차이로 진보 했습니까?” University College London의 진화 생물 학자 Judith Mank는 말했다. 또한 과학자들은 성 염색체가 붕괴에 저항하는 것처럼 보이는 동물을 발견했습니다. 수천 년 동안 거의 변화를 겪지 않은 고대 성 염색체가있는 일부 개구리 종을 포함하여
.Mank, Peichel, Bachtrog 등은 성 염색체 정보 데이터베이스를 조립하기 시작했습니다. Mank는“삶의 나무를 가로 질러 성 결정을 내려짐에 따라 성 결정이 어떻게 진화하는지 이해하고 어떤 종류의 선택 압력이 변화를 일으킬 수 있는지에 대한 이론을 테스트하려고 노력하고 있습니다.”
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