生物丨什麼是男子漢：基因本質和行為表象

飲食男女，這些很平常的事物，其道理卻不簡單。比如，對於性別，我們不僅不知道其起源，我們也不完全清楚有性繁殖的必要性，實際上，目前地球上就還存在許多無性繁殖的生物。

性的生物學研究是一個很有趣的領域。低等有機體如屬於原核生物的細菌就有了性別。不同有機體確定性別有不同方法,從分子基礎到生物行為都不是一樣的、也有不固定的。有些生物的性別因為溫度或者濕度不同而不同,有些雌雄同體,有些生物主要由父親負責帶小孩,等等好奇現象,所以人類的性別及其有關機制和行為都只是萬千生物狀態的一種。

決定男子漢本質的染色體及其怪異特性

這裡主要介紹男子漢的原理研究。人類世界裡，多種文化和社會有較長期的歷史對「男子漢」有特別的稱呼和解釋。不過,對「男子漢」的生物本質的理解還不到50年。雖然對其它生物的性別了解的時間要長一些,可是對人類男性決定的關鍵Y染色體是到1959年才發現;到2003年，科學家們測出人Y染色體的DNA序列。對男性的基因研究不僅有些結果有趣，還出現過一個科學家在研究過程中敢於承認錯誤，並繼續不斷研究的故事，表現出符合一般傳統定義的「男子漢」 行為。

每個正常人幾乎全部遺傳信息都存在於細胞核的46條染色體里(線粒體裡面還有少量)。這其中44條沒有性別差異,稱為常染色體，而剩下兩條是有性別差異的性染色體:一條是X，一條是Y。女性有兩條X (記為XX），男性有一條X，一條Y （XY）。在進化過程中，X和Y是來源於常染色體，最初X和Y沒有差別,而以後Y特異化,能夠確定雄性,並且以後還從X得到一些基因。所以要簡單說，也可以說是男性起源還依賴於女性(而不是聖經上所謂女性來源於男性一根肋骨)，不過，人類用的這套性別系統，不是首先起源於人類、而是幾億年前（在還沒有人的時候）起源於低等的動物。

人(和哺乳動物)的Y染色體還要其它怪異特性。把Y和其它染色體粗粗比較起來,它好像是一個總要「出人頭地」的顯性染色體:只要有它，不管有沒有X，都是男的。而相比而言，有沒有X不能完全確定性別，還要看有沒有Y，好象X要看Y的臉色似的。Y染色體又是自私的，它的主要目的是使自己傳代，而不太照顧其它染色體。Y的存在只對Y自己重要,而其它染色體卻都對集體有積極貢獻。包括X在內的所有其它染色體在男女兩性都存在,母親的X染色體既可以傳給兒子也可以傳給女兒,而只有Y染色體拉幫結派: 只在男性裡面有,只從父親傳給兒子。

Y是唯一一個對個體生存不必要的染色體，人如果沒有X，或者沒有其它任何一對常染色體,人出生不了、在胚胎期就會死亡。而沒有Y染色體卻對個體生存沒有關係，比如女性都沒有Y，卻照樣可以健康長壽。其它染色體一般互相依靠，但是它們不依靠Y染色體。

Y染色體是最不合群的染色體。所有其它染色體都有遺傳物質互換(重組):常染色體44條是配成22對,每對之間有DNA重組。X染色體在女性配對也可以重組。只有Y染色體特殊,它只存在於XY這樣的場合,而它卻在絕大部分區域不能和X重組。有重組可以使染色體上出現壞的突變後容易被進化選擇來淘汰，從而保持染色體的「活力」。可是，在進化過程中，Y染色體為了保持它所特有的決定男性的功能，它的重要區域和X染色體重組率減低到沒有，這樣Y染色體不能有效地更正錯誤、不斷出現缺損，到現在人類Y染色體除了末端很少一段可以和X染色體重組以外,絕大多數區域的Y染色體都不能和X染色體重組。結果是現代人的Y染色體已經比X染色體小很多了。

Y染色體依靠其它染色體、卻既不和其它染色體有一樣規模的重組、也不顧其它染色體的意見。在一定意義上，可以說Y染色體好象是個寄生蟲似的。

尋找決定男子漢的基因本質

1959年生物學家發現Y染色體決定人（和老鼠）的男性特徵後，人們就想知道Y染色體上面有什麼特定區域、特定基因是決定男子漢的關鍵。到1975年，Wachtel等提出Y染色體上有一個組織相容性抗原的基因H-Y和男性決定有關。這個假說流行近10年,到1984年被McLaren等證明是錯的。

80年代美國麻省理工學院的佩基(David Page)領導的實驗室用現代分子遺傳學方法尋找確定男性的基因。1986年他們發現Y染色體上一特定小段含有決定男性的基因。1987年他們認為這段裡面一個特定的基因ZFY是決定男性的基因。這個結論的關鍵一步是靠一個病人的情況來確定的。這個病人表徵是女的，可是染色體看上去是XY（不是正常女性的XX），原來她的Y染色體有異常：佩基等發現她的Y上面有一小部分缺失,他們推斷這個缺失就應該包含了決定男性的基因，因為缺了這樣的基因，即使有Y染色體的其它部分，也不能產生男性特徵。佩基等在對應於這個缺失段的正常男性Y染色體發現了ZFY基因。這個結果發表後，引起很大興奮。隨後幾年，他們和其他一些人在人和其它哺乳類甚至鳥類做了多個實驗，結果雖然不能證明，但是和ZFY就是確定哺乳類男性基因的結論是一致的。有許多學校和大小不等的科學會議都請佩基去演講、介紹他們的工作。

在一陣熱鬧中，澳大利亞的Sinclair實驗室1988年有一個和其他人不一樣的發現：袋鼠類的ZFY基因不在Y染色體上，而且根本不在性染色體上，而是在常染色體上。這個結果可以是因為ZFY不是確定男性的關鍵基因，也就是說，佩基提出的得到當時許多結果支持（但沒有證明）的結論是不對的。但是，這個結果也可以是因為袋鼠類不用ZFY來確定性別，已知動物性別確定機制在進化過程被發明過好些次，每次機制是可以不同的，比如果蠅的Y染色體沒有確定雄性的基因。

ZFY到底是不是哺乳類男性的決定基因呢？1990年，澳大利亞女科學家Marshall Graves 和英國的Lovell-Badge兩個實驗室發現另外一個基因SRY。這個基因最終有多個證據表明是決定男性的基因，比如：如果XY的人其SRY基因一個關鍵鹼基突變，就會變成女性，如果把SRY基因導入本來應該是雌性的老鼠，可以使她變成雄性。

那麼，佩基的ZFY是怎麼回事呢？原來，他們資料來源的病人比較特別，她的Y染色體不僅在佩基1987年看到的區域有缺損，還在另外一個區域有缺損，而後一個區域包含了SRY，她的SRY缺損是變成女性的原因,而佩基1987年發現的ZFY是在另外那個缺損區域,ZFY雖然缺損了,但這不是她變女性的原因。這樣一個壞了兩段的病人比較少,分析一個區域後就做結論,讓研究走了彎路。

受挫折以後的男子漢

一個被科學界和一般社會重視的結論，被證明是錯誤的，對科學家來說，一般不是很好受。其後許多年，佩基從學術界邀請的「熱門」人物，有相當的降溫。

但是，佩基並沒有退出積極的科學研究前沿。首先，佩基實驗室1990年不是堅持錯誤，而是自己報道出錯的原因（兩個缺損中他們先撲向了一個錯的）。其後，他們開始的其它研究，特別是Y染色體的基因組學研究。從1992年開始,他們發表人類Y染色體的小段圖譜,2001年發表全部圖譜。

2003年6月19日, 佩基實驗室和華盛頓大學基因測序中心的合作者們,發表了Y染色體DNA序列及其分析。其中很多有趣和重要的發現。染色體測序的文章對於一般人包括一般生物學家來說,常常沒有什麼趣味,而Y染色體測序結結果也許是迄今人類基因組測序中結果最有趣的。也可以說這些文章的發表使佩基等科學家從十多年前重大挫折的陰影中走出來了。

Y染色體上95%是男性特異區域,裡面含和男性有關的基因,通共有156個轉錄單位,有78個編碼蛋白質的基因,最後是27個完全不同的蛋白。約10%的基因是近幾百萬年才從X染色體移到Y染色體上來,還有20%是更早以前來自於X染色體,其餘是一些迴文結構。象中文詩詞玩文字遊戲一樣,DNA的迴文也是順過來和倒過去讀都是一樣的序列。佩基等發現Y染色體的男性特異區域重複有迴文結構,這是以前科學家們沒有預計到的。在技術上,重複結構給測序帶來很多困難。在科學上,這些重複迴文結構的發現對於理解Y染色體有很大幫助。

我們提到,Y染色體特怪,不和其它染色體進行DNA重組來交換遺傳物質的。不重組導致遺傳物質缺乏活力,不斷積累壞的突變、又不能有效獲得好的變化。這是Y染色體不斷走向滅亡的主要原因之一。佩基實驗室的研究發現:Y染色體重複有許多迴文結構的序列,並且這些重複的迴文結構有DNA重組能力(具體說叫「基因轉換」),Y染色體自己的一段和另外一段之間進行重組,這樣靠自我重組來獲得活力。這是第一次知道Y染色體在其男性特異區域有重組,以前這段DNA被稱為非重組區域,現在也就改名叫男性特異區域了。這個自我重組能力是進化過程中Y用來自救的重要機制。大規模的基因轉換在每一代男孩出現,是新發現,而且猜想常染色體和X染色體上說不定也有些區域有基因轉換,給其它染色體也可能增加「活力」 。

Y染色體的命運：滅頂之災

也許可以把Y染色體比喻成最不懂事的少年。和人類所有的其它染色體相比,Y是最年青的,它也將會是最早消亡的染色體,也就是說:Y是最短命的染色體。

在進化過中，動物低等到一定程度以前沒有我們人類這樣的Y染色體,比如果蠅雖然有Y染色體,它卻和人類的Y沒有關係,而且也不是決定果蠅性別的原因。果蠅性別是靠比較X染色體和常染色體的比率來確定的。人類所用的Y染色體,是大約三億一千萬年到一億七千萬年前開始和X染色體有不同。那時是在鳥類出現以後。大約一億七千萬到一億三千萬年前,本來用於腦發育的SRY基因被Y染色體竊得,開始被專門用於確定男性。以後因為Y染色體的自私行為,為了保持和鞏固男性特異的基因,不斷壓制這個區域和其它染色體的重組,導致整個重組能力下降,下降以後不能有效更正出問題的DNA,使DNA不斷變壞和縮短,而且本來全世界的Y和X比起來就是低於一比三的劣勢,能活動的範圍小。幾個原因綜合起來,結果是Y染色體為了男性這一項而固執蠻幹,其它基因和序列不斷減少,到現在Y和它的」同伴」X染色體比起來大小已經差的很遠了:人X上有約一千五百個基因,Y上面不過幾十個基因。有朝一日Y染色體會失去決定男性的基因SRY。在有些鼠類動物,事實上SRY基因已經沒有了。照它我行我素的行為,可以預計整個Y染色體也可能會消亡。2002年澳大利亞女科學家Marshall Graves推算:人類Y染色體滅亡的時間不出一千萬年。

佩基等發現Y有自我重組以後,Y染色體滅亡的速度肯定要比以前預計的慢,有位美國男科學家Hawley趕快說:Y染色體消亡是大大誇張的謠言。不過有疑問是:Y的自我重組效率一定能高到成功改變它終將滅亡的下場嗎?

綜合起來,可以比喻說: Y染色體貌似強大,要自己單獨決定性別,是因為它實際上「心理」不安,怕滅亡。而Y染色體的不合群、不和X重組、專顧自己的自私行為又正好是它滅亡的原因。Y只好用自我重組來試圖挽救自己的命運。

不過如果沒有SRY或者Y染色體全部消亡後,人類就會免遭男性存在的騷擾嗎?如果有人抱這樣的希望,可要失望了。預計即使SRY沒有以後,會有其它基因來決定男性,而現在的Y染色體沒有以後,可以有其它的染色體或者機構來確定男性。所以如果人類能夠度過沒有Y染色體帶來的災難的話,那將有極大的變化,出現種屬變化,也就是說那以後的「人」,和我們現在的人,不是同一種屬了。

最後得說明,本文對男子漢這樣的辭彙完全沿用傳統定義,需要得到現代男女平等主義者的諒解。說佩基勇於承認錯誤,而且堅持研究的行為是男子漢的行為,不是暗示女子不會有這樣的行為,只不過是作者沒有創造新辭彙的能力而偷懶借用傳統辭彙而已。最後附帶一個關於比較動物基因組的笑話,說是如果比較DNA序列,那麼男人和女人的差別可能要大於男人和男猩猩的差別,不過數量的差別,也許沒有質量的差別重要:不在於差多少,而在於差別在哪裡。不相信這個說法的男人可以和雄猩猩相處一定時間,如果發覺比和女人相處更容易,發個什麼文章、吸引人們的口頭引用率可能不會低。