父親節快樂 | Y染色體的傳奇故事

人類是二倍體生物，染色體都是成雙成對存在的，每對染色體都是幾乎沒有形狀差異的孿生姐妹。但是X和Y這一對性染色體就顯得有點奇葩了：

按照從大到小的染色體編號模式，在23對染色體成員中，X染色體應坐在第8把交椅上，但是與它搭檔的Y染色體只有它大小的三分之一，甚至比最小的22號染色體還要小一點。

如果你有一條Y染色體，那這條染色體就是祖傳的寶貝了，它跨越幾千年的歲月由祖輩傳到你，而你擔負著繼續傳遞的責任。但這條明顯不同於其他染色體的小Y是怎麼來的呢？

1

Y染色體並不是一開始就存在的，而是基因突變的產物。在3億年前，性染色體X和Y的原始祖先與一般常染色體並無不同，在遺傳過程中也都正常地進行著DNA的複製、染色體的聯會及同源基因的重組互換。

3億年前的某一天，在其中一條原始性染色體上一個叫SOX3的基因發生突變，變成了名為SRY的基因。SRY基因就是現代Y染色體上決定男性性別的關鍵基因。

2

科學家們是怎樣推斷出這發生在遙遠的3億年前的事件的呢？這要從動物的性別決定因素來說起了。

首先爬行動物的性別不是由性染色體決定的，它們通常由環境決定。例如烏龜、鱷魚等，在陽光充足的水灘上發育成雄性；在陰涼的背陰環境下發育成雌性。比爬行類高級一點的是哺乳動物中的單孔類動物，是具有Y染色體的最古老動物，比如著名的鴨嘴獸。

額，放錯圖了，下面這個才是鴨嘴獸……

哺乳動物與爬行類動物的分支進化發生在3億年前，所以科學家們推斷出Y染色體應該出現在那個年代。再應用分子生物學上的分子進化鍾來估計，發現X和Y染色體上的SOX3基因與SRY基因也有了3億年的分家史。

3

下面來看看Y染色體傳奇的進化史。

SOX3的基因突變成了SRY的基因後，又發生了一個染色體倒轉事件，使本是同根生的SOX3基因（在X染色體的底部）與SRY基因（在Y染色體的頂部），河漢相隔，老死不相往來。染色體倒轉是染色體內部區段發生重組的一種較常見方式，這種行為常常導致染色體上基因的位置發生重新排列。

而在Y染色體上發生的倒轉基因又不像X染色體一樣還可以在雌性的細胞中得到孿生姐妹的修復幫助，所以這些倒轉了的區段還常常被Y染色體自身給切除掉了，結果隨著時間的流逝，在沒有備份可以彌補的情況下，可憐的Y染色體失掉了越來越多的基因，變得越來越萎縮，到今天只有X染色體的三分之一。

在我們的鴨嘴獸祖先出現了Y染色體後，這條執意走獨木橋的Y染色體就常常發生各種各樣的基因倒轉和刪除事件，使得Y染色體上的基因越來越與眾不同。在人類中的雄性中，Y染色體上只有兩頭的部分還保留著與X染色體進行重組互換的能力，而雌性的兩條基因分布均一的X染色體在所有的部位仍進行著充分的重組互換。

就這樣，從沒有差異的原始性染色體，經過了3億多年的進化以後，Y染色體的結構發生了巨大的變化，在功能上也變得更加專一，成為啟動雄性發育的扳機。

4

女性有兩條完整的X染色體，男性只有一條X染色體和一條看起來很可憐的Y染色體，是不是很悲催呢？

實際上不管是男性還是女性，X染色體一般都只有一條在高速運轉，女性個體在胚胎髮育期間會隨機選擇一條X染色體，揉成一團丟一旁，這種高度螺旋、濃縮的特殊形態的X染色體被稱為「巴氏小體」。巴氏小體上的大多數基因處於失聯狀態，但是仍有少數基因找到了組織，被正常轉錄翻譯。

而正是少的那條X、多的那條Y，讓男性擁有了比女性更加優秀的身體素質，成為現代社會的中堅力量。一條小小的Y染色體，也讓父親這個形象永遠和「高大偉岸」這一類辭彙聯繫在一起。

最後，小編想說，本周日就是父親節了，為家裡那位有Y染色體的不善言辭的名為父親的人，送上祝福吧。

註：

本文部分參考：《人類染色體傳奇故事：可憐的Y染色體》