Знание-сила, 2006 № 03 (945) - [4]

Как же образовалось такое огромное различие между X- и Y-хромосомами? Прежде всего за счет постепенного отмирания, исчезновения с Y- хромосомы многих «омертвевших» участков. Именно поэтому Y-хромосома сейчас такая короткая, в шесть раз меньше хромосомы X. Этот жуткий процесс деградации Y-хромосомы начался с появления самого первого «мужского» участка — SRY, а он, как показывают данные палеонтологии, возник задолго до появления на Земле динозавров — около 300 миллионов лет тому назад. Это позволяет грубо подсчитать, с какой скоростью Y-хромосома теряла свои гены. Поскольку на Х-хромосоме имеется сегодня около 1100 генов, а она свои гены не теряла, то и на исходной Х-хромосоме их было столько же. А поскольку исходная Y-хромосома в силу общего происхождения была подобна хромосоме X, на ней тоже поначалу было около 1100 генов. Прошло 300 миллионов лет, и этих генов осталось около 90. Стало быть, за 300 миллионов лег исчезли около 1000 генов, в среднем по 3,5 гена каждый миллион лет. А поскольку процесс такой деградации продолжается и сегодня, то напрашивается неприятный вывод: все оставшиеся 90 генов нынешней Y-хромосомы человека должны исчезнуть, и это произойдет примерно через 25 миллионов лет! Конечно, 25 миллионов лет — срок огромный, современным мужчинам беспокоиться нечего, но некий «академический» интерес эта цифра неизбежно вызывает: а что же произойдет, когда Y-хромосома вообще исчезнет? Что, мужчины (а с ними и половое размножение) вообще сойдут со сцены?

Тема предстоящего неизбежного исчезновения Y-хромосом с удовольствием обсасывается во многих научно-популярных статьях, но естественный вопрос: а что же дальше? — практически никогда при этом не ставится. Между тем наука сегодня уже знает ответ на этот вопрос, и ответ этот в своем роде даже интересней самого вопроса. Оказывается, необыкновенные приключения Y-хромосомы продолжаются и после ее исчезновения. Ученые выяснили это совсем недавно, исследуя Y-хромосому плодовых мушек-дрозофил, половые различия которых, как и у человека, определяются парами Х-Х и X-Y. Эти выдающиеся исследования, проведенные американскими учеными Карвальо и Кларком («Science» т.307, №1, 2005), выявили поразительный факт: нынешняя Y-хромосома одного из видов дрозофил (дрозофила Псевдообскура) — это «самозванец», не имеющий никакого родственного отношения к древней, «истинной» Y-хромосоме этих мушек! Используя результаты недавней полной расшифровки генома дрозофил, американские исследователи проследили, куда же девались «мужские гены» древней Y-хромосомы у этого вида (какие это гены, они знали по геномным данным для других видов дрозофил), и нашли их в полной сохранности на обычных хромосомах других пар (так называемых аутосомах). Откуда же взялась у Псевдообскур их нынешняя Y-хромосома? Геномное расследование показало, что это просто обычная аутосома, которая когда-то, после полной деградации и исчезновения древнего «Игрека», присоседилась к оставшейся в одиночестве Х-хромосоме и стала ее партнером по паре.

Это показывает, что Y-хромосома может жить и после своей смерти. Она воскресает в новом обличье — псевдо- Y-хромосомы. Что же до мужских половых генов, то природа изобрела другие пути их сохранения: она позволила им в случае смертельной угрозы «переселяться» (копироваться) на обычные хромосомы. Этот факт был известен уже ранее. Как обнаружилось в генетических исследованиях, существуют мужчины, у которых набор половых хромосом, вопреки канонической догме, не X-Y, а Х-Х. Но при этом на кончике одной такой X- хромосомы (той, что пришла от отца) сидит участок SRY. Удалось выяснить, откуда он там взялся. Оказывается, в ходе образования сперматозоида этот участок случайно отломился от своей Y-хромосомы и уселся на (отцовскую же) Х-хромосому, вместе с которой вошел потом, при оплодотворении, в яйцеклетку. А еще позже, уже в эмбрионе, этот участок включился в работу и сделал эмбрион мужским — только с двумя Х-хромосомами.

Вот она, дрозофила. История «трех воплощений» ее Х-хромосомы позволяет мужчинам с оптимизмом смотреть в будущее

Так что одна из возможностей, которая откроется перед мужчинами после окончательной деградации человеческой Y-хромосомы, — это переход участка SRY на соседнюю Х-хромосому или на аутосому какой-то другой, не половой пары. А может, даже образование какого-то нового «мужского» участка, играющего роль бывшего SRY. Мало кто знает, но это уже произошло у двух видов млекопитающих — у покрытых иглами японских крыс и у «кротовых» мышей из семейства Иллобиус, живущих в степях на гигантской территории — от Украины до Монголии и от Анатолии до Ирана. Но в случае дрозофил, как показали исследования Карвальо и Кларка, приключения Y-хромосомы выглядели еще сложнее и запутанней.

Оказывается, считают ученые, было не две Y-хромосомы — «древняя», общая всем видам дрозофил, и нынешняя, а целых три: Y-хромосома «исходная», Y-хромосома «древняя» и Y-хромосома нынешняя. Дело, очевидно, происходило так. Именно «исходная» Y-хромосома" была общей у всех видов дрозофил. Но со временем она полностью деградировала, и тогда ее место заняла некая "сверхштатная" хромосома (она называется В-хромосомой), которая часто обнаруживается в качестве паразита в геномах растений и насекомых, а также некоторых млекопитающих. Эта В-хромосома представляет собой некую загадку: ученые предполагают, что она образуется из случайно соединившихся вместе обломков ДНК, плавающих в ядре клетки. В-хромосома не способна спариваться с обычными аутосомами и обычно ведет одиночное существование, при делении переходя от материнской клетки к одному из ее потомков. Но у нее есть странное сродство с Х-хромосомой, и как только эта половая хромосома после полной деградации "исходного" Y-партнера оказалась в одиночестве (авторы полагают, что это случилось 63 миллиона лет назад, когда образовались все основные виды современных дрозофил), В-хромосома, видимо, предложила ей себя в качестве пары. Ее-то раньше и считали "древней" Y-хромосомой всех дрозофил. На самом деле, как видим, она у них вторая по счету Конечно, В- и Х-хромосомы не содержали одинаковых генов (как уже сказано, В-хромосома — просто сборная "солянка" случайных генов и негенных участков ДНК), но партнерство было выгодно им обеим, так как в процессе деления клетки на две половых они могли теперь выступать как нормальная пара, вроде X и Y. Поэтому многие гены других хромосом, имеющие какое-либо отношение к "мужскому полу", начали постепенно "переселяться" или "копироваться" на В-хромосому, и она претерпела процесс превращения в псевдо-Y-xpoMocoMy каковую роль и играет сегодня. Как уже сказано, Карвальо и Кларк полагают, что этот процесс замены Y на В произошел у дрозофил примерно 63 миллиона лет назад, потому что у всех их видов роль Y-хросомомы играет именно эта леевдополовая В-"самозванка".