灵长类动物研究显示，Y染色体的进化速度比X染色体快

黑猩猩的Y染色体比X染色体进化得更快。（图片来源：uux.cn/Andyworks/Getty Images）

（神秘的地球uux.cn）据美国生活科学网站（尼古拉·威廉姆斯）：对六种灵长类动物的新研究表明，包括人类在内的灵长类动物中的Y染色体比X染色体进化得快得多。

例如，人类和黑猩猩在整个基因组中共享98%以上的DNA，但人类Y染色体上只有14%至27%的DNA序列与我们在世的近亲共享。

这一发现让科学家们感到惊讶，因为人类和黑猩猩在700万年前刚刚分化——从进化的角度来看，这只是一个小插曲。

“我预计我的基因组与细菌或昆虫的基因组非常不同，因为从进化角度来说，已经过去了很多时间，”研究合著者、美国国立卫生研究院国家人类基因组研究所（NHGRI）的博士后布兰登·皮科特告诉《活科学》。“但从其他灵长类动物身上看，我预计它会非常相似。”

目前还不清楚Y染色体进化如此之快的确切原因。首先，每个细胞只有一个Y染色体拷贝——在灵长类动物中，雌性携带两个X染色体拷贝，而雄性携带一个X和一个Y——Y染色体在精子产生和生育中起着关键作用。只有一个Y染色体拷贝就存在漏洞——如果发生变化，就没有第二条染色体作为备份。

而变化很可能是由于一种叫做突变偏差的东西而发生的。Y染色体可能很容易发生变化，因为它能产生许多精子。这需要大量的DNA复制。每次复制DNA时，都有可能出现错误。

科学家此前已经对所有16个代表性家族的灵长类动物基因组进行了测序。

来自六种灵长类动物的完整X和Y染色体序列揭示了物种多样性和对进化的见解。（图片来源：uux.cn/Ernesto Del Aguila III，国家人类基因组研究所（CC BY））

在5月29日发表在《自然》杂志上的这项新研究中，科学家们比较了五种类人猿的性染色体——黑猩猩（Pantroglodytes）、倭黑猩猩（Panpaniscus）、西部低地大猩猩（大猩猩-大猩猩）、婆罗洲和苏门答腊红猩猩（Pongo pygmaeus和Pongo abelii）——以及与人类亲缘关系较远的一种——西亚芒长臂猿（Symphalangus syndicylus）。

该团队使用端粒到端粒（T2T）测序研究了染色体。皮克特说，T2T可以准确地对重复元件进行测序，包括染色体的保护性端粒“帽”，这些元件在过去被证明很难读取。研究人员使用计算软件对测序结果进行比较，通过创建比对来揭示染色体的哪些部分发生了变化，哪些部分保持不变。

还将六个物种中每个物种的染色体X和Y序列与人类X和Y染色体进行了比较，后者已在早期的T2T方法研究中进行了测序。

研究结果表明，在所有研究物种中，Y染色体进化迅速。即使是同一属的物种，彼此的Y染色体也非常不同。例如，黑猩猩和倭黑猩猩在100万至200万年前就分化了，但它们的Y染色体长度存在巨大差异，德国灵长类动物中心灵长类动物遗传学实验室的高级科学家克里斯蒂安·罗斯说，他没有参与这项研究。

在某些情况下，长度的差异——由DNA复制时发生的染色体丢失或重复引起——高达观察到的差异的一半左右。例如，苏门答腊猩猩的Y染色体是长臂猿Y染色体的两倍长。

相比之下，研究发现，X染色体在灵长类动物中高度保守，这可能是对繁殖起关键作用的结构所期望的。

尽管突变率如此之高，但Y基因似乎仍能蓬勃发展的一个原因是，在所有研究的物种中，它都包含高度重复的遗传物质，如回文重复序列，其中序列的前后读数相同。基因嵌套在这些重复DNA片段中。因此，研究人员在论文中写道，重复的DNA可以保护重要基因免受复制错误的影响，从而保护重要的生物材料。

然而，这项研究确实有局限性；皮克特说，它只观察了每种灵长类动物的一个代表，无法说明同一物种的动物体内Y染色体的差异有多大。