Женщина. Эволюционный взгляд на то, как и почему появилась женская форма

Такая консервативность млекопитающих – подарок биологам, интересующимся эволюцией половых хромосом, поскольку позволяет проследить историю Х- и Y-хромосом в этой конкретной группе. Сравнивая половые хромосомы всех трех основных подгрупп млекопитающих – однопроходные яйцекладущие (утконос), сумчатые (кенгуру) и плацентарные млекопитающие (большинство млекопитающих)[31] – мы знаем, что наши X и Y произошли от пары хромосом, принадлежавших предку всех плацентарных и сумчатых млекопитающих. Третья и самая ранняя ветвящаяся группа – однопроходные, откладывающие яйца, обладает сложным механизмом определения пола, включающим десять половых хромосом. Вначале наши собственные X и Y были идентичны (как и наши двадцать две пары неполовых хромосом). Но под воздействием ряда событий они стали тем, чем являются сегодня.

Во-первых, Х- и Y-хромосомы появились на свет вместе с геном-переключателем. Напомню, что этот ген называется SRY, и он обнаружен только в Y-хромосоме.

SRY очень похож на другой ген SOX3, который находится у нас в Х-хромосоме. Исследования показывают, что SRY

– это мутировавший и появившийся в семенниках ребенка SOX3. До этого события определенно был другой механизм определения пола (другими словами, особи делились на самок и самцов), и вы наверняка уже знаете какой.

Во-вторых, Y-хромосома начала собирать гены, специфичные для мужчин. Рядом с человеческим геном SRY расположены гены, которые играют роль в производстве спермы. В ходе эволюции половых хромосом, не только у млекопитающих, но и в любой группе, имеющей половые хромосомы, часто происходит так, что дополнительные гены начинают путешествовать автостопом вместе с главным геном-переключателем. Эти гены либо взяты из других хромосом, либо мутировали в X-хромосоме и отделились в пользу самцов точно так же, как когда-то мутировал главный переключатель.

Затем, когда эти полезные для самцов гены начали накапливаться возле главного переключателя, прекратилось ключевое событие мейоза – рекомбинация. Ранее я упоминала, что мейотическая рекомбинация – смешение кусочков хромосом, унаследованных от родителей, во что-то новое – одно из преимуществ полового размножения. Но поскольку гены на Y-хромосоме начали подхватывать другие гены, специфичные для мужчин, рекомбинация в области их соединения прекратилась – хромосомы X и Y не могли правильно спариться во время мейоза.

Затем Y-хромосома начала уменьшаться. Х-хромосома человека содержит около тысячи генов, а короткая Y-хромосома – всего лишь десятки. Это может вас удивить, ведь мы только что обсуждали, что Y-хромосома добавила в себя гены, специфичные для мужчин. Так как же она стала такой маленькой? Одним из многих преимуществ рекомбинации является то, что она помогает устранить вредные мутации, которые постоянно возникают в наших геномах. Х-хромосома оставалась здоровой, поскольку у женщин она продолжала образовывать пары и рекомбинировать, но у мужчин некоторые участки Y без рекомбинации были повреждены, не подлежали восстановлению и были потеряны. Судя по всему, Y-хромосома не может одновременно и добавить гены, специфичные для мужчин, и сохранить гены из Х-хромосомы.

Эволюция половых хромосом у млекопитающих. Однопроходные, такие как утконос, имеют десять белых половых хромосом. Х- и Y-хромосомы возникли у предка сумчатых и плацентарных млекопитающих из неполовых хромосом (ранние X и Y с диагональными штриховками). У сумчатых и плацентарных млекопитающих они развивались несколько иначе (сегменты с вертикальными штриховками у плацентарных млекопитающих). У большинства видов Y-хромосома деградировала и значительно меньше Х-хромосомы

У людей все еще существуют небольшие участки X и Y, которые могут объединяться в пары во время мейоза и обмениваться битами. Но наша история половых хромосом в целом отличается от истории других млекопитающих. Некоторые млекопитающие потеряли часть своей Y-хромосомы, а некоторые потеряли ее целиком. Например, слепушонки и японские колючие крысы. У этих видов все еще есть самцы, так что у них какой-то другой способ определения пола. Как они это сделали – непонятно, но это один из редких примеров смены половых хромосом у млекопитающих.